Cilvēcei vienmēr ir bijušas vajadzīgas kartes. Pirms simtiem gadu jūrnieki un ceļotāji jau bija kartējuši kontinentu, lielākās daļas salu, lielo upju un kalnu atrašanās vietu. Līdz 20. gadsimta sākumam pasaules kartē praktiski nebija palikušas “baltās” vietas, taču joprojām vairuma objektu atrašanās vietas precizitāte atstāja daudz vēlamo.
Lūk, kā kartes izskatījās 16. gadsimtā: Frānsisa Dreika ceļojums apkārt pasaulei, pievērs uzmanību kontinentu aprisēm
Jauna kārta kartogrāfijas attīstībā parādījās, pateicoties apgabala aerofotografēšanas iespējai un vēlāk satelītu sistēmām. Beidzot cilvēki spēja atrisināt tūkstoš gadus senu problēmu – izveidot ideālu orientācijas objektu ar maksimālu precizitāti. Bet arī tad visas problēmas nebija beigušās.
Bija nepieciešams izveidot rīku, kas varētu apstrādāt ne tikai satelītattēlus, bet arī informāciju, ko, piemēram, varētu zināt tikai vietējie iedzīvotāji. Šādi parādījās OpenStreetMap (OSM) un Wikimapia pakalpojumi. Sīkāk apspriedīsim, kā tiek digitalizēta un kartēta reālā pasaule.
Apvidus labošana
Pirmās kartes parādījās pirms tūkstošiem gadu. Protams, tās bija mūsdienu izpratnē neparastas kartes, bet drīzāk diagrammas, kur taisnas un viļņotas līnijas attēloja upju līkumus, jūras, kalnu virsotnes utt. Nesen tika atrasta līdzīga Madrides rajonu shematiska karte, kas datēta ar aptuveni 14 tūkstošiem gadu.
Vēlāk tika izgudrots kompass, teleskops, sekstants un citi navigācijas instrumenti, kas Lielo ģeogrāfisko atklājumu periodā ļāva plašā mērogā izpētīt un uzzīmēt tūkstošiem ģeogrāfisku objektu. Spilgts piemērs tam ir Huana de la Kosas karte, kas datēta ar 1500. gadu. Tieši pagājušās tūkstošgades vidus tiek uzskatīts par kartogrāfijas ziedu laiku. Ap šo laiku tika izgudrotas pamata karšu projekcijas, matemātiskās metodes un karšu veidošanas principi. Bet ar to joprojām nepietika, lai izveidotu precīzas kartes.
Huana de la Kosas karte, 1500. g. Tam jau ir Jaunās pasaules aprises
Jauns kartogrāfijas posms sākās ar apvidus topogrāfiskajiem zemes uzmērījumiem un vēlāk no gaisa uzmērījumiem. Pirmās fotogrāfijas ar grūti sasniedzamām vietām tika uzņemtas no lidmašīnas 1910. gadā. Pēc apgabala aerofotografēšanas seko sarežģīts attēla dekodēšanas process. Katrs objekts ir jāatpazīst, jānosaka kvalitatīvās un kvantitatīvās īpašības un pēc tam jāreģistrē rezultāti. Vienkārši sakot, jāņem vērā trīs pamatfaktori: attēla optika, tā ģeometrija un izvietojums telpā.
Tālāk seko reljefa izveides posms. Šim nolūkam tiek izmantota kontūru kombinētā un stereotopogrāfiskā metode. Pirmajā, izmantojot ģeodēziskos instrumentus, tiek noteikti apgabala galvenie augstumi un pēc tam attēlos tiek uzzīmētas ģeogrāfisko objektu kontūrlīnijas. Otrajā metodē divas fotogrāfijas tiek uzliktas viena uz otras tā, lai iegūtu laukuma trīsdimensiju attēla līdzību, un pēc tam, izmantojot instrumentus, nosaka kontroles augstumus.
Aerofotografēšanas parādīšanās 20. gadsimtā ļāva izveidot precīzākas kartes un ņemt vērā reljefu
Satelīta attēlveidošana
Mūsdienās uz zemes un aerofotogrāfijas tiek veiktas arvien retāk, un tās ir aizstātas ar Zemes attālās uzrādes satelītiem. Satelītu attēli mūsdienu kartogrāfiem paver daudz plašākas iespējas. Papildus reljefa datiem satelītattēli palīdz veidot stereo attēlus, izveidot digitālus reljefa modeļus, noteikt objektu pārvietošanos un deformāciju utt.
Satelītus var aptuveni iedalīt parastajos un īpaši augstas izšķirtspējas. Dabiski, lai fotografētu taigu vai okeānu, nav nepieciešamas ļoti augstas kvalitātes fotogrāfijas, un noteiktām teritorijām vai uzdevumiem satelīti, kas fotografē īpaši augstā izšķirtspējā, ir vienkārši nepieciešami. Pie šādiem satelītiem, piemēram, pieder modeļi Landsat un Sentinel, kas ir atbildīgi par globāliem vides un drošības pētījumiem ar telpiskās izšķirtspējas precizitāti līdz 10 metriem.
Satelītu attēlveidošanas laikmets ir palielinājis karšu precizitāti līdz 10 metru izšķirtspējai
Satelīti regulāri pārraida terabaitus datu vairākos spektros: redzamajā, infrasarkanajā un dažos citos. Informācija no cilvēka acij neredzamā spektra ļauj uzraudzīt reljefa izmaiņas, atmosfēras stāvokli, okeānu, ugunsgrēku rašanos un pat lauksaimniecības kultūru augšanu.
Datus no satelītiem saņem un apstrādā tieši to īpašnieki vai oficiālie izplatītāji, piemēram, DigitalGlobe, Airbus Defense and Space un citi. Ir izveidoti daudzi dažādi pakalpojumi, pamatojoties uz Global Land Survey (GLS) datiem, kas iegūti galvenokārt no Landsat projekta. Landsat satelīti ir radījuši reāllaika attēlus no visas zemeslodes kopš 1972. gada. Tieši šis projekts joprojām ir galvenais informācijas avots visiem kartēšanas pakalpojumiem, veidojot maza mēroga kartes.
Satelītattēli piedāvā plašu datu klāstu par visu zemes virsmu, taču uzņēmumi parasti iegādājas fotogrāfijas un datus pēc izvēles un par konkrētiem apgabaliem. Blīvi apdzīvotām vietām attēli tiek uzņemti detalizēti, savukārt mazāk apdzīvotām vietām tie tiek uzņemti zemā izšķirtspējā un vispārīgi. Mākoņainās vietās satelīti uzņem attēlus vairākas reizes, līdz tiek sasniegts vēlamais rezultāts.
Pamatojoties uz satelīta attēliem un reljefa mērījumiem, tiek izveidotas vektorkartes, kuras pēc tam tiek pārdotas uzņēmumiem, kas drukā papīra kartes vai veido kartēšanas pakalpojumus (Google Maps, Yandex.Maps). Pašu karšu izveide, pamatojoties uz satelīta datiem, ir ļoti grūts un dārgs uzdevums, tāpēc daudzas korporācijas iegādājas gatavus risinājumus, kuru pamatā ir Google Maps API vai Mapbox SDK, un pēc tam pabeidz dažas detaļas ar saviem kartogrāfiem.
Problēmas ar satelīta attēliem un OpenStreetMap
Teorētiski, lai izveidotu vektorkarti, viss, kas jums nepieciešams, ir satelītattēls un grafiskais redaktors vai pakalpojums, ar kuru var zīmēt visus objektus no attēla. Taču patiesībā viss nav gluži tā: gandrīz vienmēr reālie objekti uz zemes virsmas par vairākiem metriem neatbilst digitālajiem datiem.
Izkropļojumi rodas tāpēc, ka visi satelīti lielā ātrumā fotografē leņķī pret Zemi. Tāpēc nesen, lai noskaidrotu objektu atrašanās vietu, viņi sāka izmantot foto un video uzņemšanu un pat automašīnu izsekošanu. Tāpat, lai izveidotu precīzas kartes, būtiska ir ortokorekcija – leņķī uzņemto satelītattēlu pārvēršana stingri vertikālos attēlos.
No satelītiem saņemtie kartogrāfiskie dati ir jālabo manuāli
Un šī ir tikai maza aisberga redzamā daļa. Tika uzcelta jauna ēka, uz upes parādījās fors, un daļa meža tika izcirsta - to visu ir gandrīz neiespējami ātri un precīzi noteikt, izmantojot satelītattēlus. Šādos gadījumos talkā nāk OpenStreetMap projekts un līdzīgie, kas darbojas pēc līdzīga principa.
OSM ir 2004. gadā izveidots bezpeļņas projekts, kas ir atvērta platforma globālās ģeogrāfiskās kartes izveidei. Ikviens var dot ieguldījumu karšu precizitātes uzlabošanā, izmantojot fotogrāfijas, GPS ierakstus, video ierakstus vai vienkāršas vietējās zināšanas. Apvienojot šo informāciju un satelītattēlus, tiek izveidotas kartes, kas ir maksimāli pietuvinātas realitātei. Savā ziņā OSM projekts ir līdzīgs Wikipedia, kur cilvēki no visas pasaules strādā, lai izveidotu bezmaksas zināšanu bāzi.
Jebkurš lietotājs var patstāvīgi rediģēt kartes, un pēc tam, kad projekta darbinieki ir pārbaudījuši un apstiprinājuši šīs izmaiņas, atjauninātā karte kļūst pieejama ikvienam. Karšu izveidei par pamatu tiek izmantoti GPS maršruti un satelītattēli no Bing, Mapbox un DigitalGlobe. Komerciālu ierobežojumu dēļ Google un Yandex kartes nevar izmantot.
Atvērtie kartēšanas projekti ļauj ikvienam pievienoties precīzu karšu izveidē
Ģeogrāfiskie dati tiek izmantoti, lai saistītu vai pārvietotu objektus no satelītattēla. Izmantojot GPS uztvērēju, jums ir jāieraksta pēc iespējas vairāk trases punktu gar lineāriem objektiem (ceļiem, krasta līnijām, sliežu ceļiem utt.) un pēc tam jāpielieto satelītattēlos. Yelp, TripAdvisor, Foursquare un citi ir atbildīgi par dažādu ar ģeogrāfisko atrašanās vietu saistītu objektu nosaukumu atjaunināšanu un neatkarīgi ievadiet tos OpenStreetMap un Google Maps.
Apakšējā līnija
Progress nestāv uz vietas, un kartogrāfija nav izņēmums. Pakalpojumi jau tiek veidoti, pamatojoties uz mašīnmācību un neironu tīkliem, kas spēj patstāvīgi pievienot objektus, identificēt blīvi apdzīvotas vietas un analizēt kartes. Pagaidām šī tendence vēl nav īpaši pamanāma, taču tuvākajā nākotnē cilvēkiem, iespējams, nemaz nebūs jārediģē kartes OSM. Kartogrāfi uzskata, ka nākotne ir automatizētā karšu veidošanā, kur ar mašīnredzi tiks izmantoti objekti modelēšanai ar centimetru precizitāti.
Masačūsetsas Laikmetīgās mākslas muzejā
Mūsdienu kartogrāfiem ir daudz vieglāk nekā viņu pagātnes kolēģiem, kuri izveidoja tālu no ideālas diagrammas ar ļoti aptuveniem objektu atrašanās vietas aprēķiniem. Līdz 20. gadsimta sākumam kartogrāfija mainījās lēni, un, lai gan līdz tam laikam nebija gandrīz neviena tukša plankuma, kartes nevarēja lepoties ar precizitāti.
Sākoties aerofotografēšanas laikmetam, kartogrāfi saņēma lielisku rīku, kas ļāva sastādīt jebkuras teritorijas detālplānojumu. Bija paredzēts, ka satelītattēlveidošanai jāpabeidz tūkstošiem gadu ilgs darbs, lai izveidotu ideālu navigācijas rīku, taču kartogrāfi saskārās ar jaunām problēmām.
Kā rīks kartogrāfisko problēmu un kļūdu risināšanai parādījās OpenStreetMap (OSM) projekts, pamatojoties uz kura datiem pastāv mūsu pakalpojums MAPS.ME. OSM satur milzīgu datu apjomu: ne tikai ieskicētus satelītattēlus, bet arī informāciju, ko zina tikai vietējie iedzīvotāji. Šodien mēs jums pastāstīsim sīkāk, kā reālā pasaule tiek digitalizēta un kļūst par karti.
Teritorijas foto ieraksts
Šai kartei ir 14 000 gadu
Pirmās kartes parādījās primitīvās vēstures periodā. Upju līkumi, grēdas, gravas, akmeņainas virsotnes, dzīvnieku takas - visi objekti tika atzīmēti ar vienkāršiem iecirtumiem, viļņotām un taisnām līnijām. Turpmākās kartes nebija tālu no pirmajiem shematiskajiem zīmējumiem.
Kompasa, teleskopa, sekstanta un citu jūras navigācijas instrumentu izgudrošana un tam sekojošais Lielo ģeogrāfisko atklājumu periods izraisīja kartogrāfijas uzplaukumu, taču kartes joprojām nebija pietiekami precīzas. Dažādu instrumentu un matemātisko metožu izmantošana problēmu nevarēja atrisināt - galu galā kartes zīmēja cilvēks, izmantojot dabā radītus aprakstus vai diagrammas.
Jauns posms kartogrāfijas attīstībā sākās ar topogrāfiskajiem uzmērījumiem. Grunts uzmērīšanas darbi topogrāfisko karšu izgatavošanai pirmo reizi sākās 16. gadsimtā, un pirmie aerofototopogrāfiskie uzmērījumi grūti pieejamās vietās tika veikti 20. gadsimta 10. gados. Krievijā gan kadastra, gan bēdīgi slavenās “Ģenerālštāba kartes”, kuru precizitāte un pārklājums tajā laikā bija bezprecedenta, topogrāfi veidoja, izmantojot.
Atšifrēšanas piemērs no pagājušā gadsimta vidus
Pēc aerofotografēšanas ir nepieciešams ilgs un sarežģīts atšifrēšanas posms. Objekti attēlā ir jāidentificē un jāatpazīst, jānosaka to kvalitatīvie un kvantitatīvie raksturlielumi un jāreģistrē rezultāti. Atšifrēšanas metode balstās uz objektu optisko un ģeometrisko īpašību fotogrāfiskās reproducēšanas modeļiem, kā arī uz attiecībām starp to telpisko izvietojumu. Vienkārši sakot, tiek ņemti vērā trīs faktori: optika, attēla ģeometrija un telpiskais izvietojums.
Reljefa datu iegūšanai tiek izmantotas kontūru kombinētās un stereotopogrāfiskās metodes. Pirmajā metodē virszemes svarīgāko punktu augstumus nosaka tieši uz zemes ar ģeodēziskajiem instrumentiem un pēc tam uz aerofotogrāfijām uzzīmē kontūrlīniju novietojumu. Stereotopogrāfiskā metode ietver divu attēlu daļēju pārklāšanos, lai katrs no tiem attēlotu vienu un to pašu reljefa apgabalu. Stereoskopā šī zona izskatās kā trīsdimensiju attēls. Tālāk, izmantojot šo modeli, ar instrumentiem tiek noteikti reljefa punktu augstumi.
Satelīta attēlveidošana
Stereo pāra piemērs no satelīta
Satelīti darbojas līdzīgi, lai izveidotu stereo attēlus. Informāciju par reljefu (un daudzus citus datus, tai skaitā radara interferometriju - digitālo reljefa modeļu konstruēšanu, zemes virsmas un konstrukciju nobīdes un deformāciju noteikšanu) nodrošina radari un optiskie satelīti Zemes attālinātai izpētei.
Īpaši augstas izšķirtspējas satelīti nefotografē visu (bezgalīgajiem Sibīrijas mežiem nav vajadzīga augsta izšķirtspēja), bet gan pēc pasūtījuma konkrētai teritorijai. Pie šādiem satelītiem pieder, piemēram, Sentinel (orbītā atrodas Sentinel-1, kas atbild par radara attēlveidošanu, Sentinel-2, kas veic Zemes virsmas optisko attēlveidošanu un pēta veģetāciju, un Sentinel-3, kas uzrauga pasaules okeānu stāvokli).
Landsat 8 attēls no Losandželosas
Satelīti sūta datus ne tikai redzamajā spektrā, bet arī infrasarkanajā (un vairākos citos). Dati no cilvēka acij neredzamiem spektrālajiem diapazoniem ļauj analizēt virsmu tipus, uzraudzīt ražas augšanu, atklāt ugunsgrēkus un daudz ko citu.
Losandželosas attēlā ir iekļautas elektromagnētiskā spektra joslas, kas atbilst (Landsat 8 terminoloģijā) joslām 4-3-2. Landsat apzīmē sarkanos, zaļos un zilos sensorus attiecīgi kā 4, 3 un 2. Apvienojot attēlus no šiem sensoriem, tiek parādīts pilnkrāsu attēls.
Datus saņem un apstrādā satelītu īpašnieki un oficiālie izplatītāji – DigitalGlobe, e-Geos, Airbus Defense and Space un citi. Mūsu valstī galvenie satelītattēlu piegādātāji ir "", "" un "".
Daudzi pakalpojumi ir balstīti uz Globālā zemes apsekojuma (GLS) datu kopām no ASV Ģeoloģijas dienesta (USGS) un NASA. GLS saņem datus galvenokārt no Landsat projekta, kas kopš 1972. gada ražo visas planētas reāllaika satelītattēlus. Izmantojot Landsat, jūs varat iegūt informāciju par visu zemes virsmu, kā arī tās izmaiņām pēdējo desmitgažu laikā. Šis projekts joprojām ir galvenais Zemes attālās uzrādes datu avots mazā mērogā visiem publiskajiem kartēšanas pakalpojumiem.
no MODIS viedokļa
MODIS (MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) skenējošais spektroradiometrs atrodas uz Terra un Aqua satelītiem, kas ir daļa no NASA EOS (Earth Observing System) integrētās programmas. Iegūto attēlu izšķirtspēja ir rupjāka nekā lielākajai daļai citu satelītu, taču pārklājums nodrošina ikdienas globālu attēlu kolekciju gandrīz reāllaikā. Multispektrālie dati ir noderīgi, lai analizētu zemes virsmu, okeānu un atmosfēru, ļaujot ātri (burtiski dažu stundu laikā) izpētīt mākoņu, sniega, ledus, ūdenstilpņu izmaiņas, veģetācijas stāvokli, uzraudzīt plūdu, ugunsgrēku dinamiku, utt.
Papildus satelītiem ir vēl viena daudzsološa “vertikālās” uzmērīšanas joma - datu iegūšana no droniem. Šādi uzņēmums sūta dronus (retāk kvadrokopterus) lauksaimniecības zemes filmēšanai – tas izrādās ekonomiskāk nekā izmantot satelītu vai lidmašīnu.
Satelīti sniedz ļoti daudzveidīgu informāciju un var fotografēt visu Zemi, bet uzņēmumi pasūta datus tikai par tiem nepieciešamo apgabalu. Satelītattēlu augsto izmaksu dēļ uzņēmumi dod priekšroku lielo pilsētu teritoriju detalizācijai. Viss, kas tiek uzskatīts par ārpusi, parasti tiek filmēts ļoti vispārīgi. Reģionos ar pastāvīgu mākoņainību satelīti uzņem arvien vairāk attēlu, iegūstot skaidrus attēlus un palielinot izmaksas. Tomēr daži IT uzņēmumi var atļauties iegādāties attēlus no veselām valstīm. Piemēram, Bing Maps.
Vektorkartes tiek veidotas, pamatojoties uz satelīta attēliem un lauka mērījumiem. Apstrādātie vektordati tiek pārdoti uzņēmumiem, kas drukā papīra kartes un/vai veido kartēšanas pakalpojumus. Pašu karšu zīmēšana, izmantojot satelītattēlus, ir dārga, tāpēc daudzi uzņēmumi izvēlas iegādāties gatavu risinājumu, kas balstīts uz Google Maps API vai Mapbox SDK, un izstrādāt to kopā ar saviem kartogrāfiem.
Problēmas ar satelītkartēm
Vienkāršākajā gadījumā, lai uzzīmētu modernu karti, pietiek ar satelīta attēlu vai tā fragmentu un visu objektu pārzīmēšanu redaktorā vai kādā tiešsaistes interaktīvā karšu veidotāja pakalpojumā. No pirmā acu uzmetiena iepriekš minētajā piemērā no OSM viss ir kārtībā - ceļi izskatās tā, kā tiem vajadzētu izskatīties. Bet tas ir tikai no pirmā acu uzmetiena. Faktiski šie digitālie dati neatbilst reālajai pasaulei, jo tie ir izkropļoti un novirzīti attiecībā pret objektu reālo atrašanās vietu.
Satelīts fotografē leņķī lielā ātrumā, fotografēšanas laiks ir ierobežots, attēli ir salīmēti kopā... Kļūdas pārklājas viena ar otru, tāpēc karšu veidošanai sāka izmantot foto un video uzņemšanu uz zemes, kā arī ģeogrāfisko -auto izsekošana, kas ir acīmredzams pierādījums noteikta maršruta esamībai.
Piemērs fotoattēlam, kurā problēma radās sliktas ortorektifikācijas dēļ: sliedes lieliski atradās ūdens tuvumā, bet labajā pusē esošajā kalnā tās paslīdēja
Reljefs, fotografēšanas apstākļi un kameras veids ietekmē attēla kropļojumu parādīšanos. Izkropļojumu novēršanas un sākotnējā attēla pārvēršanas ortogrāfiskā projekcijā, tas ir, tādā, kurā katrs reljefa punkts tiek novērots stingri vertikāli, procesu sauc par ortorektifikāciju.
Rezultātā attēla pikseļu pārdale
Ir dārgi izmantot satelītu, kas filmētu tikai noteiktā punktā, tāpēc filmēšana tiek veikta leņķī, kas var sasniegt 45 grādus. No simtiem kilometru augstuma tas rada ievērojamus traucējumus. Lai izveidotu precīzas kartes, ļoti svarīga ir augstas kvalitātes ortorekcija.
Kartes ātri zaudē savu nozīmi. Vai esat atvēris jaunu autostāvvietu? Vai esat uzbūvējis apvedceļu? Vai veikals ir pārcēlies uz citu adresi? Visos šajos gadījumos novecojušas teritorijas fotogrāfijas kļūst nederīgas. Nemaz nerunājot par to, ka daudzas svarīgas detaļas, vai tas būtu bars upē vai taciņa mežā, nav redzamas attēlos no kosmosa. Tāpēc darbs pie kartēm ir process, kurā nav iespējams likt pēdējo punktu.
Kā tiek veidota OpenStreetMap
Veidojot karti satelītattēlā, pirmais solis ir uzzīmēt ceļus, izmantojot trases datus. Tā kā sliedes apraksta kustību ģeogrāfiskās koordinātēs, pēc tām ir viegli noteikt, kur tieši ceļš iet. Pēc tam tiek uzzīmēti visi pārējie objekti. Trūkstošie un apgabala objekti tiek veidoti no attēliem, un paraksti, kas norāda uz objektu piederību vai papildina tos ar fona informāciju, tiek ņemti no novērojumiem vai reģistriem.
Lai izveidotu karti, kas piepildīta ar dažādu informāciju, tiek izmantota ģeogrāfiskās informācijas sistēma (GIS), kas paredzēta darbam ar ģeodatiem - to analīzei, transformācijai, analītikai un drukāšanai. Izmantojot ĢIS, jūs varat izveidot savu karti ar jebkādu datu vizualizāciju. Jūs varat pievienot datus no Rosstat, pašvaldībām, ministrijām, departamentiem - visus tā sauktos ģeotelpiskos datus - ĢIS kartēm.
No kurienes nāk ģeodati?
Tātad satelītattēli attiecībā pret realitāti tiek novirzīti par vairākiem desmitiem metru. Lai izveidotu patiesi precīzu karti, jums ir jāapbruņojas ar navigatoru (GPS uztvērēju) vai parasto tālruni. Un pēc tam, izmantojot uztvērēju vai lietojumprogrammu savā tālrunī, ierakstiet maksimālo trases punktu skaitu. Ierakstīšana tiek veikta pa lineāriem objektiem, kas atrodas uz zemes - piemērotas ir upes un kanāli, celiņi, tilti, dzelzceļa un tramvaja sliedes utt.
Nevienai sadaļai ar vienu trasi nekad nepietiek – arī tās pašas tiek ierakstītas ar zināmu kļūdu līmeni. Pēc tam satelīta substrāts tiek izlīdzināts ar vairākiem celiņiem, kas ierakstīti dažādos laikos. Jebkāda cita informācija tiek ņemta no atklātiem avotiem (vai datu sniedzēja ziedota).
Grūti iedomāties kartes bez informācijas par dažādiem uzņēmumiem. Yelp, TripAdvisor, Foursquare, 2GIS un citi apkopo vietējos datus par organizācijām, kas saistītas ar GPS pozīciju. Kopiena (tostarp tieši vietējo uzņēmumu pārstāvji) neatkarīgi ievada datus OpenStreetMap un Google Maps. Ne visi lielie tīkli vēlas paši apgrūtināt informācijas pievienošanu, tāpēc viņi vēršas pie uzņēmumiem (un citiem), kas palīdz izvietot filiāles kartēs un atjaunināt datus.
Dažkārt informācija par reāliem objektiem kartēm tiek pievienota caur mobilajām aplikācijām – uzreiz, uz lauka cilvēkam ir iespēja precīzi atjaunināt kartogrāfiskos datus. Šim nolūkam MAPS.ME ir iebūvēts karšu redaktors, caur kuru atjauninātie dati nonāk tieši OpenStreetMap datubāzē. Informācijas precizitāti pārbauda citi OSM kopienas dalībnieki. No otras puses, dati no OSM tiek ievadīti MAPS.ME “neapstrādātā” formā. Pirms tie parādās lietotāja viedtālruņa ekrānā, tie tiek apstrādāti un iepakoti.
Nākotne: neironu tīklu kartētāji
Teritoriju ģeogrāfiskais raksturojums
Visaptverošas jūsu apgabala ģeogrāfiskās īpašības.
Atbildot uz šo jautājumu, jums jāievēro šāds plāns:
1. Teritorijas ģeogrāfiskais novietojums. Zemes platība. Robežas. Teritorijas dabiskais “karkass” (galvenie dabas objekti). EGP teritorija. Teritorijas sociāli ekonomiskais “ietvars” (pilsētas un galvenie transporta ceļi).
2. Teritorijas attīstības vēsture. Teritorijas attīstības posmi. Atklājēji, pētnieki, pētnieki. Toponīmija.
3. Teritorijas dabas resursu potenciāls. Dabas apstākļi un resursi. Teritoriālās kombinācijas. Ainavas. Dabas apstākļu un resursu novērtējums saimniecības vajadzībām.
4. Populācijas lielums. Demogrāfiskā situācija. Migrācijas. Urbanizācija. Sastāvs, struktūra. Tautas. Valodas. Reliģijas. Norēķins.
5. Mājturība. Rūpniecība. Lauksaimniecība. Transports. Specializācijas nozares. Līdzdalība ģeogrāfiskajā darba sadalē.
6. Teritorijas attīstības problēmas: vides, demogrāfiskā, sociālā u.c.
Mūsdienu kartogrāfija pēdējos gados ir piedzīvojusi būtiskas izmaiņas
topogrāfisko karšu veidošanas tehnoloģijas. Pašlaik galvenie produkti
Roskartogrāfijas uzņēmumi ir kļuvuši digitāli,
elektroniskās kartes, ģeogrāfiskās informācijas sistēmas, ortofotokartes, ortofotokartes.
Ortomozaīka apvienojumā ar digitālo topogrāfisko karti uzlabo vizuālo izskatu
topogrāfiskās informācijas uztvere kopumā, tas ir vērtīgi tiem, kam tas ir nepieciešams
telpisko informāciju pēc savas darbības rakstura un tajā pašā laikā viņš nav
topogrāfam (kartogrāfam), viņam ir grūti uztvert parastās karšu topogrāfiskās zīmes
un plāniem. Jaunu produktu radīšanai nepieciešama tradicionālo radīšanas metožu kombinācija
topogrāfiskās kartes ar jaunām, modernām metodēm.
Paralēli lauka darbiem (mērījumiem) plaši tiek izmantoti attālināti mērījumi.
zemes zondēšanas metodes. Aerofotografēšana: melnbaltā, krāsainā, spektrozonālā un
termiskā attēlveidošana; Zemes virsmas kosmosa fotografēšana dažādās spektrālajās zonās.
Tālvadības metožu izmantošana ļauj ātri nosegt
lielas zemes virsmas platības (arī grūti sasniedzamās) un saņemt
nepieciešamo informāciju par visiem objektiem, kā arī modernas aparatūras klātbūtnē
programmatūras sistēmas šo materiālu augstas precizitātes mērījumu veikšanai.
Šobrīd Sevzapgeoinform centram ir vairākas metodes
digitālā pamata izveide:
Izmantojot PCM (oriģinālos kartogrāfiskos materiālus) – tiek skenēti DPC (caurspīdīgās plēves).
pastāvīgā krātuve, no kuras kartogrāfijas rūpnīcās izgatavo drukātos dokumentus
“ARM-RASTER2” izveido digitālo karti. Šīs tehnoloģijas labā lieta ir tā, ka jūs varat
vektorizēt vairāk nekā pusi no kartes satura automātiskajā režīmā, jo DPH ir
iedalījums atbilstoši kartes saturam (reljefs, hidrogrāfija, meža aizbērumi un hidrogrāfija,
kontūra, kombinācija). Tehnoloģija ir pieņemama vidējiem mērogiem (1:10 000 - 1:1 000 000).
Pamatojoties uz zemes uzmērīšanas materiāliem: taheometriskā uzmērīšana, dažreiz pat lineārā uzmērīšana. Šis,
Kā likums, ne lieli filmēšanas laukumi. Dažreiz ir ieteicams šaut bez
liels slēgts reljefa laukums, izmantojot lauka metodi, un pēc tam VIDAR tipa skenerī,
ļauj skenēt kartogrāfiskos materiālus uz stingras pamatnes līdz 13,5 mm,
Mēs skenējam šos zemes uzmērīšanas materiālus, saistām rastri un vektorizējam tos.
Sevzapgeoinform centrā šodien viena no galvenajām topogrāfiskās veidošanas metodēm
kartes, tostarp digitālās topogrāfiskās kartes, ir stereotopogrāfiskas
metodi. Karte tiek veidota no nulles, kā arī aktualizācija (atjaunināšana). Tie. minimālais lauks
darbi, maksimālais galda darbs, kas samazina izmaksas un saīsina izveides ciklu
topogrāfiskā karte.
Tagad mūsu Centrā ir mūsdienīga tehniskā bāze, kas atbilst augstai
starptautiskajiem standartiem, un ļauj izveidot digitālās topogrāfiskās kartes ar augstu
precizitāte un īsā laikā. Mums ir: RC30 – ātrgaitas aerofotokamera
objektīva izšķirtspēja (vidējā svērtā 110 līnijas uz milimetru); PAV30 –
žirostabilizējoša platforma, kas koriģē gaisa kuģa slīpuma, sānsveres un novirzes leņķus laikā
aerofotografēšanas laiks; ASCOT – aparatūras-programmatūras vadības sistēma
lidojumu un fotografēšanas centru koordinātu iegūšana, izmantojot GPS satelītus;
Flykin Suite+ - GPS datu pēcapstrādes programma; ORIMA - pielāgošanas programma
fotogrammetriskos mērījumus, izmantojot fotografēšanas centru koordinātas no
GPS definīcijas; DSW500 ir fotogrammetrisks skeneris, kas ļauj skenēt
fotogrāfisks attēls ar izšķirtspēju 5 mikroni; SD2000 – analītiskā fotogrammetrija
stacija. Visas iepriekš minētās iekārtas ir ražotas Šveicē (uzņēmums
Lai izveidotu digitālās topogrāfiskās kartes, mēs izmantojam digitālo
izveidoti fotogrammetriskie kompleksi, piemēram, “PHOTOMOD” un “TSFS”.
Krievijas izstrādātāji, kas ļauj veikt fotogrammetrijas kompleksu
darbi (ieskaitot ortofotokartes izveidi) tieši datorā, izmantojot
Stereo brilles vai stereo pielikumi.
Topogrāfiskās bāzes veidošanas process ar stereotopogrāfisko metodi
● Lauka darbs pie aerofotografēšanas plāna un augstuma sagatavošanas. Marķēšana
identificēšana pirms aerofotografēšanas (līdz minimumam). Ja apgabals
gaidāmais darbs ir pārpilns ar daudzām kontūrām, un šīs kontūras var noteikt
uz aerofotogrāfijām ar precizitāti 0,1 mm izveidotās kartes mērogā, pēc tam plānots
augstuma atsauci var veikt, izmantojot jau pabeigtus materiālus
aerofotografēšana.
● Aerofotografēšana ar fotografēšanas centru koordinātu noteikšanu (izmantojot
aparatūras un programmatūras komplekss ASCOT).
● Obligāta topogrāfisko plānu veidošanas tehnoloģijas sastāvdaļa
stereotopogrāfiskā metode ir fotogrāfijas dekodēšana
attēls, kas sastāv no reljefa objektu atpazīšanas fotogrāfijā,
nosakot to īpašības. Dekodēšana var būt lauks vai birojs.
Biežāk lauka un biroja kombinācijā, atkarībā no topogrāfijas
zināšanas par apsekojuma jomu un pieņemto darba lauka tehnoloģisko shēmu
atšifrēšana tiek veikta pirms vai pēc biroja.
● Aerofotogrāfiju skenēšana ar parametriem, kas atbilst precizitātei
topogrāfiskais pamats.
● Tieša digitālās topogrāfiskās kartes pamata izveide
stereotopogrāfiskā metode fotogrammetrijas stacijās.
● Digitālās bāzes konvertēšana par Klienta programmatūras produktu un piegāde
digitālā topogrāfiskā karte atbilstoši GOST, OST, normatīvo aktu prasībām
tehniskie dokumenti, Pasūtītājs.
● Konkrēta ĢIS rakstīšana, izmantojot jaunizveidotu (pašreizējo)
digitālā topogrāfiskā karte.
● Preču nodošana Klientam.
Tieši “PHOTOMOD” Centrs veica lielu darbu, lai izveidotu
digitālā karte mērogā 1:25 000 23 000 km² platībā Taimiras vietā. Bija
tika veikts viss darbu klāsts: foto triangulācija, nivelēšana, digitālā izbūve
reljefa modeļi un ortofoto karšu veidošana. Šajā pašā gadā mēs sākam veidot
digitālās kartes un ortofotokartes vienā programmatūras pakotnē, kas jau aptver 50 000
Darba tehnoloģija šajā vietā bija šāda:
1. Caurspīdīgo plēvju skenēšana. (Aeronegatīvi iepriekš tika izdrukāti
caurspīdīgās plēves).
2. Atsauces tīkla fotogrammetriskais sabiezējums.
3. Digitālā reljefa modeļa uzbūve.
4. Ortofotokartes izveide no atsevišķiem stereopāriem.
5. Ortomozaīku sašūšana no atsevišķiem stereo pāriem stāvokļa izkārtojuma trapecē
mērogā atbilstoši tehniskajām specifikācijām.
6. Ortofotokartes interpretācija un digitālo karšu veidošana.
7. Atsevišķu digitālo karšu nomenklatūru sašūšana vienotā digitālā laukā.
Caurspīdīgās plēves tika skenētas, izmantojot Mustek skeneri Paragon A3 PRO ar
izšķirtspēja 1200 dpi. Lai labotu ieviestos ģeometriskos izkropļojumus
drukas skeneri, skenēto failu apstrādāja programma ScanCorrect
(izstrādājis uzņēmums “Rakurs”). Pēc tam AT modulī (Photomod sistēma)
atsauces tīkla fotogrammetriskā sabiezēšana. Tālāk mēs importējām StereoDraw moduli
reljefs (horizontāļi, kas iepriekš tika digitalizēti, izmantojot vecās topogrāfiskās kartes),
stereo režīmā pārbaudījām, vai vecais reljefs “sēž” uz modeļa virsmas, ja tāds ir
Reizēm bija izmaiņas reljefā, reizēm tika koriģētas stereoskopiskās horizontālās līnijas.
Reljefs tika pārveidots no StereoDraw moduļa par DTM moduli strukturālu līniju veidā un
uzbūvēja digitālo reljefa modeli, un, pamatojoties uz to, katra stereopāra ortofotokarti un
tika “iemesti” VectOr modulī. VectOr modulī tika sašūti atsevišķi stereo pāri
atsevišķas trapeces mērogos 1:25 000, 1:50 000 un 1:100 000, stāvokļa izkārtojums. Autors
ortomozaīkas attēlu programmā ArcView, izmantojot lauku un
biroja interpretācija, tika izveidotas digitālās topogrāfiskās kartes
skala 1: 25 000.
6 mēnešu laikā Photomod sistēmā (šajā laikā ir iekļauta apmācība darbam sistēmā)
Centrā tika apstrādāti ap 700 līdz pat trapecveida ortofotogrāfiju izgatavošanai
aerofotogrāfijas – tas liecina, ka šī sistēma darbojas pilnībā.
Strādājot Photomod sistēmā, mums bija vairāki uzlabojumi
Photomod sistēmas un ja kompānija Rakurs, kā mums šķiet, ņems vērā, tad Photomod tikai
gūs labumu un vēl vairāk nostiprinās savas pozīcijas fotogrammetriskās apstrādes tirgū
aerofotografēšanas materiāli.
Jau 10 gadus digitālās fotogrammetrijas metodes, kas tiek ieviestas digitālajās fotogrammetrijas stacijās (DPS), tiek plaši izmantotas Roskartogrāfijas ražošanas uzņēmumos, lai izveidotu un atjauninātu digitālās kartes un plānus, kā arī iegūtu cita veida produktus uz kosmosa materiāliem. Svarīgs pavērsiens digitālo metožu ieviešanā ražošanā bija Roskartografiya vadītāja 2001. gada 19. februāra instrukcija par CFS prioritāro izmantošanu rūpniecības uzņēmumos. Dokumentā tika prasīts iesniegt visus tehniskos projektus par iespējām izveidot un atjaunināt digitālās kartes un plānus CFS.
TsFS izstrāde sākās TsNIIGAIK kopā ar Valsts zinātnes un ražošanas uzņēmumu "Ģeosistēma" (Ukraina) 1995. gadā, bet pirmā ražošanas ieviešana 1997. gadā. Viens no pirmajiem nozares uzņēmumiem, kas visveiksmīgāk īstenoja šo izstrādi un izveidoja nozīmīgu ieguldījumu jaunu metožu izstrādē un palīdzības sniegšanā to pilnveidošanā bija BaltAGP, NovgorodAGP, YuzhAGP. Līdz šim nozares uzņēmumi izmanto vairāk nekā 1000 digitālo staciju, kas ļauj tās uzskatīt par pamata tehnisko rīku, kas atrisina visus galvenos topogrāfiskās kartēšanas uzdevumus, tostarp visas liela mēroga sērijas digitālo datu centru izveidi, atjaunināšanu un vispārināšanu. aviācijas un kosmosa attēlu izgatavošana, ortofotokartes un fotokaršu iegūšana, digitālās publikācijas oriģinālu sagatavošana un citu produktu saņemšana. Izveidoto digitālo karšu informatīvais atbalsts atbilst Roskartogrāfijas un Krievijas Federācijas Aizsardzības ministrijas Ģenerālštāba VTU prasībām, kas ļauj iegūt normatīvo produktu konvertēšanai citās topogrāfiskās un ģeogrāfiskās informācijas sistēmās.
2. Tehnoloģisko procesu automatizācija
Salīdzinot ar iepriekš izmantotajām metodēm, DFS ļauj automatizēt vairākus darbietilpīgus un rutīnas procesus digitālo topogrāfisko karšu (DTC) un plānu (DTP) izveides un atjaunināšanas tehnoloģijās, tostarp veicot:
- Stereo modeļa automātiska atjaunošana, pamatojoties uz fotogrammetriskā tīkla regulēšanas rezultātiem;
- Automātiska objektu ģenerēšana un grafiskā attēlošana, izmantojot kartogrāfiskās veidnes visam mēroga diapazonam;
- Izveidoto karšu kvalitātes kontroles procesu automatizācija;
- Automātiska punktu identificēšana fotogrammetriskā bloka un atsevišķa stereo pāra attēlu iekšējās, relatīvās un ārējās orientācijas stadijās;
- Automātiska DEM konstrukcija, izmantojot regulāru vai neregulāru režģi;
- Automātiska kontūrlīniju konstrukcija ar doto reljefa posmu;
- Automātiska papildu kontūru izbūve, pamatojoties uz esošajiem reljefa posmiem ar starpaugstumiem;
- Automātiska DEM konstrukcija pa horizontālām līnijām;
- Automātiska ortofoto attēla izveide katrā blokā;
- Automātiska nākamā apstrādājamā attēla ielāde (stereo pāri), kad stereo zīmē objektu;
- Stereoskopiska kontūru un piketu kolekcija automātiskā stereo identifikācijas režīmā.
3. Tehnoloģiju un programmatūras pilnveidošana
3.1. Fotogrammetriskais sabiezējums
Uzmērīšanas pamatojuma fotogrammetriskā sabiezējuma tehnoloģija nodrošina digitālo foto triangulāciju reāllaikā, t.i. sasaistes punktu mērīšanas procesā iegūtie dati tiek koriģēti, kontrolējot korekcijas rezultātus. Tas ļauj lokalizēt un ātri novērst iespējamās mērījumu kļūdas, novēršot to uzkrāšanos. Tiešsaistes tehnoloģiju ieviešanai CFS programmatūrā ir integrēta labi zināmā Photocom programmatūras pakotne, ko izstrādājis tehnisko zinātņu doktors. I.T. Antipovs. Kondensācijas tehnoloģijas iezīme ir iespēja vienlaikus monitora ekrānā parādīt visus blakus esošos attēlus, kas attēlo izmērīto tīkla punktu. Šī pieeja ļauj pilnīgāk izmantot metodes, lai automātiski identificētu viena nosaukuma punktus visos attēlos, kas pārklājas, un vizuāli uzraudzīt iespējamās kļūdas.
Fotogrammetriskās kondensācijas rezultātā iegūto attēlu ārējās orientācijas elementi tiek izmantoti turpmākajos apstrādes procesos (DEM, ortofoto, kartēšana). Jaunākie tehnoloģiju un programmatūras uzlabojumi ir saistīti ar triangulācijas bloka izstrādi, izmantojot digitālo bloku izkārtojumu, viena liela izmēra bloka uzbūvi, izmantojot vairākus iepriekš izmērītus un noregulētus blakus blokus, regulēšanas rezultātu stereoskopiskās kontroles automatizāciju, bloka uzbūve, pamatojoties uz lidojumu, kurā ir atstarpes attēlos, “caurumi” bloka iekšpusē. Ir izstrādāta programmatūra, lai iegūtu foto kontūras un kontrolpunktu koordinātas formātos, kas saskaņoti ar uzglabāšanas banku.
3.2. Digitālā pacēluma modeļa iegūšana
Tehnoloģija digitālās informācijas iegūšanai par reljefu ortorektifikācijai, veidojot digitālā datu centra un digitālā datu centra augstkalnu daļu, balstās uz stereoskopisku attēlu apstrādi. Stereoskopiskā reljefa iegūšana izmanto automatizētu, interaktīvu vai manuālu
režīmi vai to kombinācijas.
Masačūsetsas Laikmetīgās mākslas muzejā
Mūsdienu kartogrāfiem ir daudz vieglāk nekā viņu pagātnes kolēģiem, kuri izveidoja tālu no ideālas diagrammas ar ļoti aptuveniem objektu atrašanās vietas aprēķiniem. Līdz 20. gadsimta sākumam kartogrāfija mainījās lēni, un, lai gan līdz tam laikam nebija gandrīz neviena tukša plankuma, kartes nevarēja lepoties ar precizitāti.
Sākoties aerofotografēšanas laikmetam, kartogrāfi saņēma lielisku rīku, kas ļāva sastādīt jebkuras teritorijas detālplānojumu. Bija paredzēts, ka satelītattēlveidošanai jāpabeidz tūkstošiem gadu ilgs darbs, lai izveidotu ideālu navigācijas rīku, taču kartogrāfi saskārās ar jaunām problēmām.
Kā rīks kartogrāfisko problēmu un kļūdu risināšanai parādījās OpenStreetMap (OSM) projekts, pamatojoties uz kura datiem pastāv mūsu pakalpojums MAPS.ME. OSM satur milzīgu datu apjomu: ne tikai ieskicētus satelītattēlus, bet arī informāciju, ko zina tikai vietējie iedzīvotāji. Šodien mēs jums pastāstīsim sīkāk, kā reālā pasaule tiek digitalizēta un kļūst par karti.
Teritorijas foto ieraksts
Atšifrēšanas piemērs no pagājušā gadsimta vidus
Pēc aerofotografēšanas ir nepieciešams ilgs un sarežģīts atšifrēšanas posms. Objekti attēlā ir jāidentificē un jāatpazīst, jānosaka to kvalitatīvie un kvantitatīvie raksturlielumi un jāreģistrē rezultāti. Atšifrēšanas metode balstās uz objektu optisko un ģeometrisko īpašību fotogrāfiskās reproducēšanas modeļiem, kā arī uz attiecībām starp to telpisko izvietojumu. Vienkārši sakot, tiek ņemti vērā trīs faktori: optika, attēla ģeometrija un telpiskais izvietojums.
Reljefa datu iegūšanai tiek izmantotas kontūru kombinētās un stereotopogrāfiskās metodes. Pirmajā metodē virszemes svarīgāko punktu augstumus nosaka tieši uz zemes ar ģeodēziskajiem instrumentiem un pēc tam uz aerofotogrāfijām uzzīmē kontūrlīniju novietojumu. Stereotopogrāfiskā metode ietver divu attēlu daļēju pārklāšanos, lai katrs no tiem attēlotu vienu un to pašu reljefa apgabalu. Stereoskopā šī zona izskatās kā trīsdimensiju attēls. Tālāk, izmantojot šo modeli, ar instrumentiem tiek noteikti reljefa punktu augstumi.
Satelīta attēlveidošana
Stereo pāra piemērs no WorldView-1 satelīta
Satelīti darbojas līdzīgi, lai izveidotu stereo attēlus. Informāciju par reljefu (un daudzus citus datus, tai skaitā radara interferometriju - digitālo reljefa modeļu konstruēšanu, zemes virsmas un konstrukciju nobīdes un deformāciju noteikšanu) nodrošina radari un optiskie satelīti Zemes attālinātai izpētei.
Īpaši augstas izšķirtspējas satelīti nefotografē visu (bezgalīgajiem Sibīrijas mežiem nav vajadzīga augsta izšķirtspēja), bet gan pēc pasūtījuma konkrētai teritorijai. Pie šādiem satelītiem pieder, piemēram, Landsat un Sentinel (orbītā atrodas Sentinel-1, kas atbild par radara attēlveidošanu, Sentinel-2, kas veic Zemes virsmas optisko attēlveidošanu un pēta veģetāciju, un Sentinel-3, kas uzrauga pasaules okeānu stāvokli. ).
Landsat 8 attēls no Losandželosas
Satelīti sūta datus ne tikai redzamajā spektrā, bet arī infrasarkanajā (un vairākos citos). Dati no cilvēka acij neredzamiem spektrālajiem diapazoniem ļauj analizēt virsmu tipus, uzraudzīt ražas augšanu, atklāt ugunsgrēkus un daudz ko citu.
Losandželosas attēlā ir iekļautas elektromagnētiskā spektra joslas, kas atbilst (Landsat 8 terminoloģijā) joslām 4-3-2. Landsat apzīmē sarkanos, zaļos un zilos sensorus attiecīgi kā 4, 3 un 2. Apvienojot attēlus no šiem sensoriem, tiek parādīts pilnkrāsu attēls.
Datus saņem un apstrādā satelītu īpašnieki un oficiālie izplatītāji – DigitalGlobe, e-Geos, Airbus Defense and Space un citi. Mūsu valstī galvenie satelītattēlu piegādātāji ir Krievijas kosmosa sistēmas, Sovzond un Scanex.
Daudzi pakalpojumi ir balstīti uz Globālā zemes apsekojuma (GLS) datu kopām no ASV Ģeoloģijas dienesta (USGS) un NASA. GLS saņem datus galvenokārt no Landsat projekta, kas kopš 1972. gada ražo visas planētas reāllaika satelītattēlus. Izmantojot Landsat, jūs varat iegūt informāciju par visu zemes virsmu, kā arī tās izmaiņām pēdējo desmitgažu laikā. Šis projekts joprojām ir galvenais Zemes attālās uzrādes datu avots mazā mērogā visiem publiskajiem kartēšanas pakalpojumiem.
Bahamu salas no MODIS viedokļa
MODIS (MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) skenējošais spektroradiometrs atrodas uz Terra un Aqua satelītiem, kas ir daļa no NASA EOS (Earth Observing System) integrētās programmas. Iegūto attēlu izšķirtspēja ir rupjāka nekā lielākajai daļai citu satelītu, taču pārklājums nodrošina ikdienas globālu attēlu kolekciju gandrīz reāllaikā.
Multispektrālie dati ir noderīgi, lai analizētu zemes virsmu, okeānu un atmosfēru, ļaujot ātri (burtiski dažu stundu laikā) izpētīt mākoņu, sniega, ledus, ūdenstilpņu izmaiņas, veģetācijas stāvokli, uzraudzīt plūdu, ugunsgrēku dinamiku, utt.
Papildus satelītiem ir vēl viena daudzsološa “vertikālās” uzmērīšanas joma - datu iegūšana no droniem. Šādi kompānija DroneMapper sūta dronus (retāk kvadrokopterus) lauksaimniecības zemes filmēšanai – tas izrādās ekonomiskāk nekā satelīta vai lidmašīnas izmantošana.
Satelīti sniedz ļoti daudzveidīgu informāciju un var fotografēt visu Zemi, bet uzņēmumi pasūta datus tikai par tiem nepieciešamo apgabalu. Satelītattēlu augsto izmaksu dēļ uzņēmumi dod priekšroku lielo pilsētu teritoriju detalizācijai. Viss, kas tiek uzskatīts par ārpusi, parasti tiek filmēts ļoti vispārīgi. Reģionos ar pastāvīgu mākoņainību satelīti uzņem arvien vairāk attēlu, iegūstot skaidrus attēlus un palielinot izmaksas. Tomēr daži IT uzņēmumi var atļauties iegādāties attēlus no veselām valstīm. Piemēram, Bing Maps.
Vektorkartes tiek veidotas, pamatojoties uz satelīta attēliem un lauka mērījumiem. Apstrādātie vektordati tiek pārdoti uzņēmumiem, kas drukā papīra kartes un/vai veido kartēšanas pakalpojumus. Pašu karšu zīmēšana, izmantojot satelītattēlus, ir dārga, tāpēc daudzi uzņēmumi izvēlas iegādāties gatavu risinājumu, kas balstīts uz Google Maps API vai Mapbox SDK, un izstrādāt to kopā ar saviem kartogrāfiem.
Problēmas ar satelītkartēm
Vienkāršākajā gadījumā, lai uzzīmētu modernu karti, pietiek ar satelīta attēlu vai tā fragmentu un visu objektu pārzīmēšanu redaktorā vai kādā tiešsaistes interaktīvā karšu veidotāja pakalpojumā. No pirmā acu uzmetiena iepriekš minētajā piemērā no OSM viss ir kārtībā - ceļi izskatās tā, kā tiem vajadzētu izskatīties. Bet tas ir tikai no pirmā acu uzmetiena. Faktiski šie digitālie dati neatbilst reālajai pasaulei, jo tie ir izkropļoti un novirzīti attiecībā pret objektu reālo atrašanās vietu.
Satelīts fotografē leņķī lielā ātrumā, fotografēšanas laiks ir ierobežots, attēli ir salīmēti kopā... Kļūdas pārklājas viena ar otru, tāpēc karšu veidošanai sāka izmantot foto un video uzņemšanu uz zemes, kā arī ģeogrāfisko -auto izsekošana, kas ir acīmredzams pierādījums noteikta maršruta esamībai.
Piemērs fotoattēlam, kurā problēma radās sliktas ortorektifikācijas dēļ: sliedes lieliski atradās ūdens tuvumā, bet labajā pusē esošajā kalnā tās paslīdēja
Reljefs, fotografēšanas apstākļi un kameras veids ietekmē attēla kropļojumu parādīšanos. Izkropļojumu novēršanas un sākotnējā attēla pārvēršanas ortogrāfiskā projekcijā, tas ir, tādā, kurā katrs reljefa punkts tiek novērots stingri vertikāli, procesu sauc par ortorektifikāciju.
Pikseļu pārdale attēlā ortokorekcijas rezultātā
Ir dārgi izmantot satelītu, kas filmētu tikai noteiktā punktā, tāpēc filmēšana tiek veikta leņķī, kas var sasniegt 45 grādus. No simtiem kilometru augstuma tas rada ievērojamus traucējumus. Lai izveidotu precīzas kartes, ļoti svarīga ir augstas kvalitātes ortorekcija.
Kartes ātri zaudē savu nozīmi. Vai esat atvēris jaunu autostāvvietu? Vai esat uzbūvējis apvedceļu? Vai veikals ir pārcēlies uz citu adresi? Visos šajos gadījumos novecojušas teritorijas fotogrāfijas kļūst nederīgas. Nemaz nerunājot par to, ka daudzas svarīgas detaļas, vai tas būtu bars upē vai taciņa mežā, nav redzamas attēlos no kosmosa. Tāpēc darbs pie kartēm ir process, kurā nav iespējams likt pēdējo punktu.
Kā tiek veidota OpenStreetMap
Attēls
Veidojot karti satelītattēlā, pirmais solis ir uzzīmēt ceļus, izmantojot trases datus. Tā kā sliedes apraksta kustību ģeogrāfiskās koordinātēs, pēc tām ir viegli noteikt, kur tieši ceļš iet. Pēc tam tiek uzzīmēti visi pārējie objekti. Trūkstošie un apgabala objekti tiek veidoti no attēliem, un paraksti, kas norāda uz objektu piederību vai papildina tos ar fona informāciju, tiek ņemti no novērojumiem vai reģistriem.
Lai izveidotu karti, kas piepildīta ar dažādu informāciju, tiek izmantota ģeogrāfiskās informācijas sistēma (GIS), kas paredzēta darbam ar ģeodatiem - to analīzei, transformācijai, analītikai un drukāšanai. Izmantojot ĢIS, jūs varat izveidot savu karti ar jebkādu datu vizualizāciju. Jūs varat pievienot datus no Rosstat, pašvaldībām, ministrijām, departamentiem - visus tā sauktos ģeotelpiskos datus - ĢIS kartēm.
No kurienes nāk ģeodati?
Tātad satelītattēli attiecībā pret realitāti tiek novirzīti par vairākiem desmitiem metru. Lai izveidotu patiesi precīzu karti, jums ir jāapbruņojas ar navigatoru (GPS uztvērēju) vai parasto tālruni. Un pēc tam, izmantojot uztvērēju vai lietojumprogrammu savā tālrunī, ierakstiet maksimālo trases punktu skaitu. Ierakstīšana tiek veikta pa lineāriem objektiem, kas atrodas uz zemes - piemērotas ir upes un kanāli, celiņi, tilti, dzelzceļa un tramvaja sliedes utt.
Nevienai sadaļai ar vienu trasi nekad nepietiek – arī tās pašas tiek ierakstītas ar zināmu kļūdu līmeni. Pēc tam satelīta substrāts tiek izlīdzināts ar vairākiem celiņiem, kas ierakstīti dažādos laikos. Jebkāda cita informācija tiek ņemta no atklātiem avotiem (vai datu sniedzēja ziedota).
Grūti iedomāties kartes bez informācijas par dažādiem uzņēmumiem. Yelp, TripAdvisor, Foursquare, 2GIS un citi apkopo vietējos datus par organizācijām, kas saistītas ar GPS pozīciju. Kopiena (tostarp tieši vietējo uzņēmumu pārstāvji) neatkarīgi ievada datus OpenStreetMap un Google Maps. Ne visi lielie tīkli vēlas paši apgrūtināt informācijas pievienošanu, tāpēc viņi vēršas pie uzņēmumiem (Brandify, NavAds, Mobilosoft un citiem), kas palīdz izvietot filiāles kartēs un uzturēt datus atjauninātus.
Dažkārt informācija par reāliem objektiem kartēm tiek pievienota caur mobilajām aplikācijām – uzreiz, uz lauka cilvēkam ir iespēja precīzi atjaunināt kartogrāfiskos datus. Šim nolūkam MAPS.ME ir iebūvēts karšu redaktors, caur kuru atjauninātie dati nonāk tieši OpenStreetMap datubāzē. Informācijas precizitāti pārbauda citi OSM kopienas dalībnieki. No otras puses, dati no OSM tiek ievadīti MAPS.ME “neapstrādātā” formā. Pirms tie parādās lietotāja viedtālruņa ekrānā, tie tiek apstrādāti un iepakoti.
Nākotne: neironu tīklu kartētāji
Facebook paziņoja, ka izmantojuši mašīnmācīšanās algoritmus, lai satelītattēlos atrastu ceļus. Bet faktu pārbaudi jau veica cilvēki, kas pārbaudīja ceļus un “pielīmēja” tos ar OSM datiem.
Ģeogrāfiski atzīmētu fotoattēlu koplietošanas pakalpojums Mapillary pagājušajā gadā pievienoja funkciju, kas nodrošina objektu attēlu semantisko segmentāciju. Faktiski viņi varēja sadalīt attēlus atsevišķās pikseļu grupās, kas atbilst vienam objektam, vienlaikus nosakot objekta veidu katrā reģionā. Cilvēki to dara ļoti vienkārši – piemēram, lielākā daļa no mums attēlos var atpazīt un atrast automašīnas, gājējus, mājas. Tomēr datoriem bija grūti orientēties milzīgajā datu apjomā.
Izmantojot dziļo mācīšanos konvolucionālajā neironu tīklā, Mapillary spēja automātiski identificēt 12 objektu kategorijas, kas visbiežāk sastopamas ceļa ainā. Viņu metode ļauj panākt progresu citu datoru redzes problēmu risināšanā. Ignorējot kustīgu objektu (piemēram, mākoņu un transportlīdzekļu) sakritības, var ievērojami uzlabot procesu ķēdi avota datu pārvēršanai divdimensiju vai stereoskopiskā attēlā. Mapillary semantiskā segmentācija ļauj iegūt aptuvenu aplēsi par veģetācijas blīvumu vai ietvju klātbūtni dažās pilsētu teritorijās.
Neironu tīkls sadalīja Maskavas dienvidrietumus zonās atkarībā no attīstības veida
CityClass projektā tiek analizēti pilsētas attīstības veidi, izmantojot neironu tīklu. Pilsētas funkcionālā zonējuma kartes veidošana ir gara un vienmuļa, taču datoru var apmācīt atšķirt industriālo zonu no dzīvojamās, bet vēsturisku ēku no mikrorajona.
Zinātnieku grupa no Stenfordas apmācīja neironu tīklu, lai prognozētu nabadzības līmeni Āfrikā, izmantojot dienas un nakts satelītattēlus. Pirmkārt, režģis atrod māju un ceļu jumtus un pēc tam salīdzina to ar datiem par teritoriju apgaismojumu naktī.
Sabiedrība turpina sekot pirmajiem soļiem automātiskās karšu izveides jomā un jau izmanto datorredzi, lai zīmētu dažus objektus. Grūti apšaubīt, ka nākotne piederēs ne tikai cilvēku, bet arī mašīnu radītām kartēm.