22.08.2017

Как существенно сэкономить на топографической съемке?

Сегодня мне хотелось бы вкратце поделиться своим опытом в области космической топографической съемки Земли. Этот метод мне с командой довелось использовать неоднократно, но, как выяснилось, не многие в Казахстане осведомлены о таких возможностях. Изложенная ниже информация рассчитана на популяризацию описываемого метода и ни в коем случае не рассматривает его как единственно возможный.


L_299C.tmp.PNG

Предыстория
Проведение топографо-геодезических изысканий является неотъемлемой стадией любого проекта, связанного со строительством и использованием земельных ресурсов. При этом съемка требуется как при проектировании, так и при эксплуатации объектов. На изучение территории тратятся немалые средства, а от качества проведенных работ напрямую зависит экономика всего проекта.

Традиционно изыскания производятся с помощью геодезических измерений на Земле, реже - дистанционными методами. При необходимости охвата большой территории наземные способы теряют свою эффективность, а использование авиации, помимо высокой стоимости, влечет за собой оформление разрешительной документации, а в отдельных местах и тотальный запрет на полеты.

       
Взгляд из космоса
wv4.png
Ни для кого не секрет, что в настоящее время на орбите Земли находится огромное количество аппаратов дистанционного зондирования. Спутники осуществляют непрерывный мониторинг земной поверхности и давно используются не только для военных, но и для гражданских исследований. Многим знакомы аэросъемочные методы, но мало кто сталкивался с космической съемкой. Хотя фотограмметрические методы применимы и для космических данных, а результаты по многим показателям, и в первую очередь экономической эффективности, превосходят традиционные способы.

Проще, чем кажется
На самом деле, сегодня каждому доступна возможность заказать съемку со спутника. Среди наиболее известных поставщиков можно выделить компании DigitalGlobe и Airbus, данные которых доступны для заказа по всему миру через дилерскую сеть. Их космические аппараты WorldView-1/2/3/4, GeoEye-1, Pleiades-1A/1B производят снимки высочайшей детализации с пространственным разрешением от 30 до 70 см на один пиксель изображения. Кстати, те спутниковые карты, что вы видите в Google и Yandex, получены не иначе как с этих аппаратов, но значительно упрощены. В Казахстане есть и собственный аппарат - KAZEOSAT, который делает снимки с разрешением 1 м и данные с которого можно получить бесплатно, правда только некоторым организациям.

После выбора поставщика необходимо разместить заказ съемки в стереорежиме - это режим, когда спутник с одного витка делает два снимка цели под разными углами. На базе полученной стереопары снимков строится стереомодель и производится дальнейшая обработка на профессиональном программном обеспечении. Например, PHOTOMOD, GEOMATICA, INPHO и др., предназначенные для фотограмметрической обработки космических снимков. В Интернете есть масса примеров и обучающих курсов по работе с ними.

На основе полученных снимков и данных полевых измерений контрольных точек, программа позволяет рассчитать матрицу высот рельефа, по плотности точек сравнимую с лазерным сканированием. По ней создается ортофотоплан и изолинии рельефа местности.

В отличие от исходного снимка со спутника, обработанные данные будут представлять собой топографическую информацию инженерной точности, которую теперь можно использовать как измерительную основу при проектировании и эксплуатации объектов.

Экономическая эффективность
Стоимость работ складывается из затрат на космическую съемку, полевые измерения контрольных точек и камеральную обработку. Так, на проект общей площадью 100 кв.км уходит примерно 2 недели времени, из которых полевые измерения занимают от одного до трех дней. Отсутствие необходимости долговременного пребывания в поле людей и транспорта сокращает затраты на проект как минимум в 10 раз.

Помимо явной экономии бюджета, я бы отметил и такие преимущества космической съемки, как возможность обработки архивных данных в независимости от погоды и времени года, а также возможность удаленной работы в любой, даже самой труднодоступной точке планеты.

Резюме
Методы извлечения топографии из изображений Земли известны достаточно давно, с середины XIX века, когда появилась сама фотография. В сочетании с техническим прогрессом и появлением новых сверхмощных оптических аппаратов на орбите, например, таких как WorldVIew-3, космические фотограмметрические методы становятся доступными для широкого применения, а точность получения высотных данных измеряется в дециметрах. Преимущества очевидны: высокая детальность информации, оперативность и простота выполнения, сокращение влияния человеческого фактора, высокая стабильность камеры, относительно невысокая стоимость. Получение спутниковых изображений сегодня упрощено на столько, что практически каждый может воспользоваться данным методом, а вся техническая информация есть в Интернете.

Экспертная статья Михаила Душенко