Cum sunt create hărțile moderne ale geografiei 5. Cum sunt create hărțile. Probleme cu imaginile din satelit și OpenStreetMap

Omenirea a avut întotdeauna nevoie de hărți. Cu sute de ani în urmă, marinarii și călătorii deja cartografiaseră locația continentelor, a majorității insulelor, a râurilor mari și a munților. Până la începutul secolului al XX-lea, practic nu mai erau locuri „albe” pe harta lumii, dar totuși acuratețea locației majorității obiectelor lăsa mult de dorit.

Așa arătau hărțile în secolul al XVI-lea: călătoria lui Francis Drake în jurul lumii, acordați atenție contururilor continentelor

O nouă rundă în dezvoltarea cartografiei a apărut datorită posibilității de fotografiere aeriană a zonei, și mai târziu a sistemelor de satelit. În cele din urmă, oamenii au reușit să rezolve o problemă veche de o mie de ani - creând un obiect de orientare ideal cu acuratețe maximă. Dar nici atunci toate problemele nu s-au terminat.

A fost necesar să se creeze un instrument care să poată procesa nu numai imagini din satelit, ci și informații pe care, de exemplu, doar locuitorii locali le puteau cunoaște. Așa au apărut serviciile OpenStreetMap (OSM) și Wikimapia. Să discutăm mai detaliat cum este digitizată și mapată lumea reală.

Fixarea terenului

Primele hărți au apărut cu mii de ani în urmă. Desigur, acestea erau hărți neobișnuite în sensul modern, ci mai degrabă diagrame în care liniile drepte și ondulate descriu curbele râurilor, mărilor, vârfurilor munților etc. Recent, a fost găsită o hartă schematică similară a districtelor din Madrid, care datează de aproximativ 14 mii de ani.

Ulterior, au fost inventate o busolă, un telescop, un sextant și alte instrumente de navigație, care în perioada Marilor Descoperiri Geografice au făcut posibilă studierea și trasarea a mii de obiecte geografice la scară largă. Un exemplu izbitor în acest sens este harta lui Juan de la Cos, datată 1500. Este mijlocul mileniului trecut care este considerat a fi perioada de glorie a cartografiei. În această perioadă, au fost inventate proiecțiile de bază ale hărților, metodele matematice și principiile pentru construirea hărților. Dar acest lucru încă nu a fost suficient pentru a crea hărți precise.

Harta lui Juan de la Cos, 1500. Are deja contururile Lumii Noi

O nouă etapă în cartografie a început cu sondajele topografice la sol ale zonei, iar ulterior sondaje aeriene. Primele fotografii ale zonelor greu accesibile au fost făcute dintr-un avion în 1910. După fotografierea aeriană a zonei, urmează un proces complex de decodare a imaginii. Fiecare obiect trebuie recunoscut, identificate caracteristicile calitative și cantitative și apoi înregistrate rezultatele. Mai simplu spus, trebuie să țineți cont de trei factori fundamentali: optica imaginii, geometria acesteia și plasarea în spațiu.

Urmează etapa creării terenului. În acest scop, se utilizează o metodă combinată de contur și stereotopografică. În prima, înălțimile principale ale zonei sunt determinate cu ajutorul instrumentelor geodezice și apoi liniile de contur ale obiectelor geografice sunt trasate pe imagini. În a doua metodă, două fotografii sunt suprapuse una peste alta, astfel încât să se obțină o aparență de imagine tridimensională a zonei, iar apoi se determină înălțimile de control cu ajutorul instrumentelor.

Apariția fotografiei aeriene în secolul al XX-lea a făcut posibilă crearea de hărți mai precise și luarea în considerare a terenului

Imagini prin satelit

În zilele noastre, fotografia la sol și aeriană se face din ce în ce mai puțin și au fost înlocuite cu sateliții Pământeni de teledetecție. Imaginile din satelit oferă cartografilor moderni o gamă mult mai largă de posibilități. Pe lângă datele de relief, imaginile din satelit ajută la construirea de imagini stereo, la crearea modelelor digitale de teren, la determinarea deplasării și deformarii obiectelor și așa mai departe.

Sateliții pot fi împărțiți aproximativ în convenționali și cu rezoluție ultra-înaltă. Desigur, fotografia taiga sau a oceanului nu necesită fotografii de foarte înaltă calitate, iar pentru anumite teritorii sau sarcini, sateliții care fotografiază la rezoluție ultra-înaltă sunt pur și simplu necesari. Astfel de sateliți, de exemplu, includ modelele Landsat și Sentinel, care sunt responsabile pentru studiile globale de mediu și securitate cu o precizie de rezoluție spațială de până la 10 metri.

Era imaginilor prin satelit a adus acuratețea hărților la o rezoluție de 10 metri

Sateliții transmit în mod regulat terabytes de date în mai multe spectre: vizibil, în infraroșu și altele. Informațiile din spectrul invizibil pentru ochiul uman fac posibilă monitorizarea schimbărilor de relief, a stării atmosferei, a oceanului, a apariției incendiilor și chiar a creșterii culturilor agricole.

Datele de la sateliți sunt primite și procesate direct de proprietarii acestora sau de distribuitorii oficiali, cum ar fi DigitalGlobe, Airbus Defence and Space și alții. Multe servicii diferite au fost create pe baza datelor Global Land Survey (GLS) obținute în principal din proiectul Landsat. Sateliții Landsat au produs imagini în timp real ale întregului glob din 1972. Acest proiect rămâne principala sursă de informații pentru toate serviciile de cartografiere atunci când se proiectează hărți la scară mică.

Imaginile din satelit oferă o gamă largă de date despre întreaga suprafață a pământului, dar companiile achiziționează de obicei fotografii și date opțional și pentru anumite zone. Pentru zonele dens populate, imaginile sunt surprinse în detaliu, în timp ce pentru zonele mai puțin populate, acestea sunt surprinse la rezoluție scăzută și în termeni generali. În zonele înnorate, sateliții fac poze de mai multe ori până când obțin rezultatul dorit.

Pe baza imaginilor din satelit și a măsurătorilor terenului, sunt create hărți vectoriale, care sunt apoi vândute companiilor care imprimă hărți pe hârtie sau creează servicii de cartografiere (Google Maps, Yandex.Maps). Crearea de hărți pe cont propriu pe baza datelor satelitare este o sarcină foarte dificilă și costisitoare, așa că multe corporații cumpără soluții gata făcute bazate pe Google Maps API sau Mapbox SDK și apoi finalizează câteva detalii cu propriul personal de cartografi.

Probleme cu imaginile din satelit și OpenStreetMap

În teorie, pentru a crea o hartă vectorială, tot ce aveți nevoie este o imagine prin satelit și un editor grafic sau serviciu care poate fi folosit pentru a desena toate obiectele din imagine. Dar, în realitate, totul nu este chiar așa: aproape întotdeauna, obiectele reale de pe suprafața pământului nu corespund datelor digitale cu câțiva metri.

Distorsiunea apare din cauza faptului că toți sateliții fac fotografii în unghi față de Pământ, cu viteză mare. Prin urmare, recent, pentru a clarifica locația obiectelor, au început să folosească fotografierea și filmarea video și chiar urmărirea mașinilor. De asemenea, pentru a crea hărți precise, ortocorecția este esențială - conversia imaginilor din satelit luate în unghi în imagini strict verticale.

Datele cartografice primite de la sateliți necesită o corecție manuală

Și acesta este doar vârful mic al aisbergului. A fost construită o nouă clădire, a apărut un vad pe râu și o parte din pădure a fost tăiată - toate acestea sunt aproape imposibil de detectat rapid și cu precizie folosind imagini din satelit. În astfel de cazuri, proiectul OpenStreetMap și altele similare, lucrând pe un principiu similar, vin în ajutor.

OSM este un proiect non-profit creat în 2004, care este o platformă deschisă pentru crearea unei hărți geografice globale. Oricine poate contribui la îmbunătățirea acurateței hărților, fie prin fotografii, trasee GPS, înregistrări video sau simple cunoștințe locale. Combinând aceste informații cu imaginile din satelit, sunt create hărți cât mai apropiate de realitate. În anumite privințe, proiectul OSM este similar cu Wikipedia, unde oameni din întreaga lume lucrează pentru a crea o bază de cunoștințe gratuită.

Orice utilizator poate edita în mod independent hărți, iar după ce aceste modificări sunt verificate și aprobate de personalul proiectului, harta actualizată devine disponibilă pentru toată lumea. Traseele GPS și imaginile din satelit de la Bing, Mapbox și DigitalGlobe sunt folosite ca bază pentru crearea hărților. Din cauza restricțiilor comerciale, hărțile Google și Yandex nu pot fi utilizate.

Proiectele de cartografiere deschise permit oricui să se alăture creării de hărți precise

Geodatele sunt folosite pentru a lega sau muta obiecte dintr-o imagine din satelit. Folosind un receptor GPS, trebuie să înregistrați cât mai multe puncte de urmărire de-a lungul obiectelor liniare (drumuri, linii de coastă, căi ferate etc.), apoi să le aplicați imaginilor din satelit. Yelp, TripAdvisor, Foursquare și alții sunt responsabili pentru actualizarea numelor diferitelor obiecte legate de geolocalizare și le introduc independent în OpenStreetMap și Google Maps.

Concluzie

Progresul nu stă pe loc, iar cartografia nu face excepție. Serviciile sunt deja create pe baza învățării automate și a rețelelor neuronale care sunt capabile să adauge în mod independent obiecte, să identifice zone dens populate și să analizeze hărți. Până acum, această tendință nu este încă foarte vizibilă, dar în viitorul apropiat este posibil ca oamenii să nu fie deloc nevoiți să editeze hărți în OSM. Cartografii cred că viitorul constă în crearea automată a hărților, unde viziunea artificială va fi folosită pentru a modela obiecte cu precizie centimetrică.

La Muzeul de Artă Contemporană din Massachusetts

Cartografii moderni o au mult mai ușor decât colegii lor din trecut, care au creat o diagramă departe de a fi ideală cu calcule foarte grosiere ale locației obiectelor. Până la începutul secolului al XX-lea, cartografia s-a schimbat încet și, deși aproape că nu mai erau pete goale până atunci, hărțile nu se puteau lăuda cu acuratețe.

Odată cu începutul erei fotografiei aeriene, cartografii au primit un instrument excelent care le-a permis să întocmească un plan detaliat al oricărui teritoriu. Imaginile prin satelit ar fi trebuit să finalizeze mii de ani de muncă pentru a crea instrumentul ideal de navigare, dar cartografii s-au confruntat cu noi probleme.

Ca instrument de rezolvare a problemelor și erorilor cartografice a apărut proiectul OpenStreetMap (OSM), pe baza datelor pentru care există serviciul nostru MAPS.ME. OSM conține o cantitate uriașă de date: nu numai imagini din satelit conturate, ci și informații pe care doar locuitorii locali le cunosc. Astăzi vă vom spune mai detaliat cum lumea reală este digitalizată și devine o hartă.

Înregistrare foto a zonei

Această hartă are 14.000 de ani

Primele hărți au apărut în perioada istoriei primitive. Coturi ale râului, creste, râpe, vârfuri stâncoase, trasee de animale - toate obiectele erau marcate cu crestături simple, linii ondulate și drepte. Hărțile ulterioare nu erau departe de primele desene schematice.
Invenția busolei, telescopului, sextantului și a altor instrumente de navigație marină, precum și perioada ulterioară a Marilor Descoperiri Geografice, au dus la înflorirea cartografiei, dar hărțile încă nu erau suficient de precise. Utilizarea diferitelor instrumente și metode matematice nu a putut rezolva problema - la urma urmei, hărțile erau desenate de o persoană folosind descrieri sau diagrame create în natură.

O nouă etapă în dezvoltarea cartografiei a început cu ridicările topografice. Lucrările de topografie la sol pentru realizarea hărților topografice au început pentru prima dată în secolul al XVI-lea, iar primele sondaje fototopografice aeriene ale zonelor greu accesibile au fost efectuate în anii 1910. În Rusia, atât hărțile cadastrale, cât și notorii „Hărți ale Statului Major”, a căror acuratețe și acoperire erau fără precedent la acea vreme, au fost create de topografii care folosesc.

Un exemplu de decriptare de la mijlocul secolului trecut

După fotografierea aeriană, este necesară o etapă lungă și complexă de decriptare. Obiectele din imagine trebuie identificate și recunoscute, trebuie stabilite caracteristicile lor calitative și cantitative, iar rezultatele trebuie înregistrate. Metoda de decriptare se bazează pe modelele de reproducere fotografică a proprietăților optice și geometrice ale obiectelor, precum și pe relațiile dintre locația lor spațială. Mai simplu spus, sunt luați în considerare trei factori: optica, geometria imaginii și plasarea spațială.

Pentru a obține date de relief, se folosesc metode combinate de contur și stereotopografice. În prima metodă, înălțimile celor mai importante puncte de pe suprafață sunt determinate direct pe sol cu ajutorul instrumentelor geodezice și apoi se trasează poziția liniilor de contur pe fotografii aeriene. Metoda stereotopografică implică suprapunerea parțială a două imagini, astfel încât fiecare dintre ele să descrie aceeași zonă a terenului. Într-un stereoscop, această zonă arată ca o imagine tridimensională. Apoi, folosind acest model, înălțimile punctelor de teren sunt determinate cu ajutorul instrumentelor.

Imagini prin satelit

Exemplu de pereche stereo de la un satelit

Sateliții funcționează într-un mod similar pentru a crea imagini stereo. Informațiile despre relief (și multe alte date, inclusiv interferometria radar - construcția modelelor digitale de teren, determinarea deplasărilor și deformațiilor suprafeței și structurilor pământului) sunt furnizate de radar și sateliți optici pentru teledetecția Pământului.

Sateliții cu rezoluție ultra-înaltă nu fotografiază totul (pădurile nesfârșite siberiene nu au nevoie de rezoluție înaltă), ci la comandă pentru un anumit teritoriu. Astfel de sateliți includ, de exemplu, Sentinel (pe orbită sunt Sentinel-1, responsabil pentru imaginile radar, Sentinel-2, care efectuează imagini optice ale suprafeței Pământului și studiază vegetația și Sentinel-3, care monitorizează starea oceanelor lumii).

Imagine Landsat 8 din Los Angeles

Sateliții trimit date nu numai în spectrul vizibil, ci și în infraroșu (și multe altele). Datele din intervalele spectrale invizibile pentru ochiul uman fac posibilă analiza tipurilor de suprafață, monitorizarea creșterii culturilor, detectarea incendiilor și multe altele.

Imaginea Los Angeles include benzi ale spectrului electromagnetic care corespund (în terminologia Landsat 8) benzilor 4-3-2. Landsat desemnează senzorii roșu, verde și albastru drept 4, 3 și, respectiv, 2. O imagine colorată apare atunci când imaginile de la acești senzori sunt combinate.

Datele sunt primite și procesate de proprietarii de sateliți și distribuitorii oficiali - DigitalGlobe, e-Geos, Airbus Defence and Space și alții. În țara noastră, principalii furnizori de imagini prin satelit sunt „”, „” și „”.

Multe servicii sunt construite pe seturi de date Global Land Survey (GLS) de la US Geological Survey (USGS) și NASA. GLS primește date în principal de la proiectul Landsat, care produce imagini prin satelit în timp real ale întregii planete din 1972. Folosind Landsat, puteți obține informații despre întreaga suprafață a pământului, precum și despre modificările acesteia din ultimele decenii. Acest proiect rămâne principala sursă de date de teledetecție a Pământului la scară mică pentru toate serviciile publice de cartografiere.

din punct de vedere MODIS

Spectroradiometrul de scanare MODIS (MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) este situat pe sateliții Terra și Aqua, care fac parte din programul integrat EOS (Earth Observing System) al NASA. Rezoluția imaginilor rezultate este mai grosieră decât majoritatea celorlalți sateliți, dar acoperirea permite o colecție globală zilnică de imagini aproape în timp real. Datele multispectrale sunt utile pentru analiza suprafeței pământului, oceanului și atmosferei, permițându-vă să studiați rapid (literal în câteva ore) schimbările în nori, zăpadă, gheață, corpuri de apă, starea vegetației, monitorizați dinamica inundațiilor, incendiilor, etc.

Pe lângă sateliți, există o altă zonă promițătoare de topografie „verticală” - obținerea de date de la drone. Așa se face că compania trimite drone (mai rar quadcoptere) pentru a filma terenuri agricole - se dovedește a fi mai economic decât folosirea unui satelit sau a unui avion.

Sateliții oferă o mare varietate de informații și pot fotografia întregul Pământ, dar companiile comandă date doar pentru zona de care au nevoie. Datorită costului ridicat al imaginilor prin satelit, companiile preferă să detalieze teritoriile marilor orașe. Orice lucru considerat a fi interior este de obicei filmat în termeni foarte generali. În regiunile cu înnorărire constantă, sateliții fac din ce în ce mai multe imagini, obținând imagini clare și costurile crescând. Cu toate acestea, unele companii IT își permit să achiziționeze imagini din țări întregi. De exemplu, Bing Maps.

Hărțile vectoriale sunt create pe baza imaginilor din satelit și a măsurătorilor de câmp. Datele vectoriale prelucrate sunt vândute companiilor care imprimă hărți pe hârtie și/sau creează servicii de cartografiere. Desenarea dvs. de hărți folosind imagini din satelit este costisitoare, așa că multe companii preferă să cumpere o soluție gata făcută bazată pe Google Maps API sau Mapbox SDK și să o dezvolte cu propriul personal de cartografi.

Probleme cu hărțile prin satelit

În cel mai simplu caz, pentru a desena o hartă modernă, este suficient să luați o imagine din satelit sau un fragment din ea și să redesenați toate obiectele în editor sau într-un serviciu interactiv online de creare a hărților. La prima vedere, în exemplul de mai sus de la OSM, totul este în regulă - drumurile arată așa cum ar trebui să arate. Dar asta este doar la prima vedere. De fapt, aceste date digitale nu corespund lumii reale, deoarece sunt distorsionate și deplasate în raport cu locația reală a obiectelor.

Satelitul face fotografii într-un unghi cu viteză mare, timpul de fotografiere este limitat, imaginile sunt lipite... Erorile se suprapun, așa că pentru a crea hărți au început să folosească fotografierea și filmarea la sol, precum și geo. -urmărirea mașinilor, ceea ce este o dovadă evidentă a existenței unui anumit traseu.

Un exemplu de fotografie în care a apărut o problemă din cauza ortorectificării slabe: urmele se întindeau perfect lângă apă, dar pe muntele din dreapta au alunecat

Terenul, condițiile de fotografiere și tipul camerei afectează aspectul distorsiunilor în imagini. Procesul de eliminare a distorsiunilor și de conversie a imaginii originale într-o proiecție ortografică, adică una în care fiecare punct al terenului este respectat strict vertical, se numește ortorectificare.

Ca rezultat, redistribuirea pixelilor din imagine

Este costisitor să folosești un satelit care ar filma doar peste un punct dat, așa că filmarea se realizează la un unghi care poate ajunge la 45 de grade. De la o altitudine de sute de kilometri, acest lucru duce la o distorsiune semnificativă. Pentru a crea hărți precise, ortorectificarea de înaltă calitate este vitală.

Hărțile își pierd rapid din relevanță. Ați deschis o parcare nouă? Ai construit un drum ocolitor? Magazinul s-a mutat la o altă adresă? În toate aceste cazuri, fotografiile învechite ale teritoriului devin inutile. Ca să nu mai spun că multe detalii importante, fie că este vorba despre un vad pe un râu sau o potecă în pădure, nu sunt vizibile în imaginile din spațiu. Prin urmare, lucrul pe hărți este un proces în care este imposibil să punem un punct final.

Cum se face OpenStreetMap

Când creați o hartă pe o imagine din satelit, primul pas este să desenați drumuri folosind datele de traseu. Deoarece urmele descriu mișcarea în coordonate geografice, este ușor să determinați din ele exact unde trece drumul. Apoi toate celelalte obiecte sunt reprezentate grafic. Obiectele lipsă și zonele sunt create din imagini, iar semnăturile care indică proprietatea asupra obiectelor sau le completează cu informații de fundal sunt preluate din observații sau registre.

Pentru a crea o hartă plină cu diverse informații, se folosește un sistem de informații geografice (GIS), conceput să funcționeze cu geodate - pentru analiza, transformarea, analiza și imprimarea acestora. Cu GIS vă puteți crea propria hartă cu vizualizarea oricăror date. Puteți adăuga date de la Rosstat, municipalități, ministere, departamente - toate așa-numitele date geospațiale - la GIS pentru hărți.

De unde provin geodatele?

Deci, imaginile din satelit sunt deplasate față de realitate cu câteva zeci de metri. Pentru a realiza o hartă cu adevărat precisă, trebuie să vă înarmați cu un navigator (receptor GPS) sau cu un telefon obișnuit. Și apoi, folosind un receptor sau o aplicație de pe telefon, înregistrați numărul maxim de puncte de urmărire. Înregistrarea se efectuează de-a lungul obiectelor liniare situate pe sol - sunt potrivite râuri și canale, poteci, poduri, șine de cale ferată și de tramvai etc.

O singură piesă nu este niciodată suficientă pentru nicio secțiune - ei înșiși sunt, de asemenea, înregistrate cu un anumit nivel de eroare. Ulterior, substratul satelitului este aliniat la mai multe piste înregistrate la momente diferite. Orice altă informație este preluată din surse deschise (sau donată de furnizorul de date).

Este greu de imaginat carduri fără informații despre diverse companii. Yelp, TripAdvisor, Foursquare, 2GIS și alții colectează date locale despre organizații legate de poziția GPS. Comunitatea (inclusiv reprezentanții directi ai afacerilor locale) introduce în mod independent datele în OpenStreetMap și Google Maps. Nu toate rețelele mari doresc să se obosească să adauge informații, așa că apelează la companii (și altele) care ajută la plasarea sucursalelor pe hărți și la menținerea datelor la zi.

Uneori informații despre obiectele din lumea reală sunt adăugate hărților prin intermediul aplicațiilor mobile - imediat, pe teren, o persoană are posibilitatea de a actualiza cu exactitate datele cartografice. În acest scop, MAPS.ME are încorporat un editor de hărți, prin care datele actualizate ajung direct în baza de date OpenStreetMap. Acuratețea informațiilor este verificată de alți membri ai comunității OSM. Pe de altă parte, datele de la OSM intră în MAPS.ME în formă „brută”. Înainte de a apărea pe ecranul smartphone-ului utilizatorului, acestea sunt procesate și împachetate.

Viitorul: cartografieri de rețele neuronale

Caracteristicile geografice ale teritoriilor

Caracteristicile geografice cuprinzătoare ale zonei dvs.

Când răspundeți la această întrebare, ar trebui să respectați următorul plan:

1. Amplasarea geografică a teritoriului. Suprafața terenului. Limite. „Cadru” natural al teritoriului (principalele obiecte naturale). teritoriul EGP. „Cadrul” socio-economic al teritoriului (orașe și principalele căi de transport).

2. Istoria dezvoltării teritoriului. Etapele dezvoltării teritoriului. Descoperitori, exploratori, exploratori. Toponimie.

3. Potențialul de resurse naturale al teritoriului. Condiții și resurse naturale. Combinații teritoriale. Peisaje. Evaluarea condițiilor naturale și a resurselor pentru nevoile fermei.

4. Dimensiunea populației. Situația demografică. Migrații. Urbanizare. Compoziție, structură. Popoarele. Limbi. Religiile. Așezarea.

5. Menaj. Industrie. Agricultură. Transport. Ramuri de specializare. Participarea la diviziunea geografică a muncii.

6. Probleme de dezvoltare a teritoriului: de mediu, demografice, sociale etc.

Cartografia modernă a suferit schimbări semnificative în ultimii ani

tehnologii de realizare a hărţilor topografice. În prezent, principalele produse

Întreprinderile de roscartografie au devenit digitale,

hărți electronice, sisteme de informații geografice, ortofotohărți, ortofotohărți.

Un ortomozaic combinat cu o hartă topografică digitală îmbunătățește vizual

percepția informațiilor topografice în general, aceasta este valoroasă pentru cei care au nevoie

informaţie spaţială prin natura activităţii sale şi în acelaşi timp nu este

topograf (cartograf), îi este greu să perceapă semnele topografice convenționale ale hărților

și planuri. Crearea de noi produse necesită o combinație de metode tradiționale de creație

hărți topografice cu metode noi, moderne.

Alături de munca de teren (măsurători), măsurătorile de la distanță sunt utilizate pe scară largă.

metode de sondare a pământului. Fotografie aeriană: alb-negru, color, spectrozonală și

imagine termica; fotografia spațială a suprafeței pământului în diferite zone spectrale.

Utilizarea metodelor de teledetecție face posibilă acoperirea rapidă

suprafețe mari ale suprafeței terestre (inclusiv cele greu accesibile) și primesc

informațiile necesare despre toate obiectele, precum și în prezența hardware-ului modern

sisteme software pentru a efectua măsurători de înaltă precizie asupra acestor materiale.

În acest moment, centrul Sevzapgeoinform are mai multe metode

crearea unei fundații digitale:

Folosind PCM (materiale cartografice originale) – DPC-urile (transparente) sunt scanate

depozitare permanentă, din care se fac documente tipărite la fabricile cartografice

„ARM-RASTER2” creează o hartă digitală. Lucrul bun la această tehnologie este că poți

vectorizați mai mult de jumătate din conținutul hărții în modul automat deoarece DPH este

împărțiri în funcție de conținutul hărții (relief, hidrografie, umpluturi forestiere și hidrografie,

contur, combinație). Tehnologia este acceptabilă pentru scale medii (1:10.000 - 1:1.000.000).

Pe baza materialelor de cercetare la sol: sondaj taheometric, uneori chiar sondaj liniar. Acest,

De regulă, nu zone mari de filmare. Uneori este indicat să tragi fără

o zonă mare închisă de teren folosind metoda câmpului, apoi pe un scanner de tip VIDAR,

permițându-vă să scanați materiale cartografice pe o bază rigidă de până la 13,5 mm,

Scanăm aceste materiale de cercetare la sol, legăm rasterele și le vectorizăm.

La centrul Sevzapgeoinform astăzi una dintre principalele metode de creare topografică

hărțile, inclusiv hărțile topografice digitale, sunt stereotopografice

metodă. Harta este creată de la zero, precum și actualizarea (actualizarea). Acestea. câmp minim

lucrări, lucru maxim la birou, ceea ce reduce costul și scurtează ciclul de creație

harta topografică.

Acum Centrul nostru are o bază tehnică modernă care se întâlnește înalt

standarde internaționale și vă permite să creați hărți topografice digitale cu înaltă

acuratețe și într-un timp scurt. Avem: RC30 – cameră de fotografiere aeriană de mare viteză

rezoluția obiectivului (media ponderată 110 linii pe milimetru); PAV30 –

platformă de girostabilizare care corectează unghiurile de înclinare, rulare și deplasare ale aeronavei în timpul

timpul fotografierii aeriene; ASCOT – sistem de control hardware-software

zborul și obținerea coordonatelor centrelor de fotografiere folosind sateliți GPS;

Flykin Suite+ - program de post-procesare a datelor GPS; ORIMA - program de reglare

măsurători fotogrammetrice folosind coordonatele centrelor fotografice din

definiții GPS; DSW500 este un scaner fotogrametric care vă permite să scanați

imagine fotografică cu o rezoluție de 5 microni; SD2000 – fotogrametrică analitică

statie. Toate echipamentele de mai sus sunt fabricate în Elveția (compania

Pentru a crea hărți topografice digitale folosim digital

complexe fotogrammetrice, cum ar fi „PHOTOMOD” și „TSFS” create

Dezvoltatorii ruși, permițând efectuarea unui complex de fotogrammetrie

lucrează (inclusiv crearea de ortofotohărți) direct pe computer folosind

Ochelari stereo sau accesorii stereo.

Procesul de creare a unei baze topografice prin stereotopografie

● Lucru pe teren la pregătirea plan-altitudine a fotografiilor aeriene. Marcare

identificarea înainte de efectuarea fotografiilor aeriene (la minim). Dacă zona

lucrarea viitoare este plină de multe contururi, iar aceste contururi pot fi determinate

pe fotografii aeriene cu o precizie de 0,1 mm pe scara hărții create, apoi planificate

referința la altitudine poate fi efectuată folosind materiale deja finalizate

fotografie aeriană.

● Fotografie aeriană cu determinarea coordonatelor centrelor de fotografiere (folosind

complex hardware și software ASCOT).

● O componentă obligatorie a tehnologiei de realizare a planurilor topografice

metoda stereotopografică este decodarea fotografiilor

imagine, care constă în recunoașterea obiectelor de teren într-o fotografie,

stabilirea caracteristicilor acestora. Decodarea poate fi de teren sau de birou.

Mai des într-o combinație de teren și birou, în funcție de topografie

cunoașterea zonei de anchetă și a schemei tehnologice adoptate a domeniului de lucru

decriptarea se realizează înainte sau după cea de birou.

● Scanarea fotografiilor aeriene cu parametri care satisfac acurateţea

baza topografică.

● Crearea directă a bazei unei hărți topografice digitale

metoda stereotopografică la staţiile fotogrametrice.

● Transformarea bazei digitale în produsul software al Clientului și livrarea

hartă topografică digitală la cerințele GOST, OST, reglementare

documente tehnice, Client.

● Scrierea unui anumit GIS folosind un nou creat (actual)

hartă topografică digitală.

● Transferul produselor catre Client.

Direct în „PHOTOMOD”, Centrul a realizat o cantitate mare de muncă pentru a crea

Hartă digitală la scară de 1:25.000 pe o suprafață de 23.000 km² la situl Taimyr. A fost

s-a realizat toată gama de lucrări: triangulare foto, nivelare, construcție digitală

modele de teren și realizarea de hărți ortofoto. În același an începem să creăm

hărți digitale și ortofotohărți în același pachet software care acoperă deja o suprafață de 50.000

Tehnologia de lucru pe acest site a fost următoarea:

1. Scanarea foliilor transparente. (negativele aeriene au fost tipărite anterior

transparente).

2. Îngroșarea fotogrammetrică a rețelei de referință.

3. Construirea unui model digital de teren.

4. Crearea de ortofotohărți din stereoperechi unice.

5. Cusătura ortomosaice din perechi stereo simple în trapezul aspectului stării

la scară conform specificaţiilor tehnice.

6. Interpretarea ortofotohărților și realizarea de hărți digitale.

7. Îmbinarea nomenclatoarelor individuale de carduri digitale într-un singur câmp digital.

Foliile transparente au fost scanate folosind un scaner Paragon A3 PRO de la Mustek, cu

rezolutie 1200 dpi. Pentru a corecta distorsiunile geometrice introduse

imprimând scanerul, fișierul scanat a fost procesat de programul ScanCorrect

(dezvoltat de compania „Rakurs”). Apoi, în modulul AT (sistem Photomod)

îngroșarea fotogrammetrică a rețelei de referință. Apoi, am importat în modulul StereoDraw

relief (orizontale care au fost digitizate anterior folosind hărți topografice vechi),

în modul stereo am verificat dacă vechiul relief „se așează” pe suprafața modelului, dacă există

Uneori au fost modificări ale reliefului, alteori s-au corectat liniile orizontale stereoscopice.

Relieful a fost convertit din modulul StereoDraw în modulul DTM sub formă de linii structurale și

a construit un model digital de teren și pe baza acestuia o ortofotohartă a fiecărei perechi stereo și

au fost „aruncate” în modulul Vector. În modulul VectOr, perechile stereo individuale au fost cusute

trapeze simple la scările 1:25.000, 1:50.000 și 1:100.000, aspect de stare. De

imaginea ortozaicelor din programul ArcView folosind câmp și

interpretare birou, au fost create hărți topografice digitale

scara 1: 25.000.

În termen de 6 luni în sistemul Photomod (de data aceasta include instruire pentru a lucra în sistem)

Centrul a prelucrat, până la producerea de ortofotografii trapezoidale, aproximativ 700

fotografii aeriene - aceasta sugerează că acest sistem este pe deplin operațional.

Pe măsură ce lucram în sistemul Photomod, am avut câteva sugestii de îmbunătățire

Sistemele Photomod și dacă compania Rakurs, așa cum ni se pare, le va ține cont, atunci Photomod va

își va beneficia și își va consolida în continuare poziția pe piața prelucrărilor fotogrammetrice

materiale de fotografie aeriană.

De 10 ani, metodele de fotogrammetrie digitală implementate în stațiile fotogrametrice digitale (DPS) sunt utilizate pe scară largă în întreprinderile de producție de Roscartografie pentru a crea și actualiza hărți și planuri digitale și pentru a obține alte tipuri de produse pe materiale aerospațiale. O etapă importantă în introducerea metodelor digitale în producție a fost instrucțiunea șefului Roskartografiya din 19 februarie 2001 privind utilizarea prioritară a CFS în întreprinderile industriale. Documentul solicita ca toate proiectele tehnice să fie prezentate pentru opțiunile de creare și actualizare a hărților și planurilor digitale pe CFS.
Dezvoltarea TsFS a început la TsNIIGAiK împreună cu Întreprinderea de Stat de Cercetare și Producție „Geosistem” (Ucraina) în 1995, iar prima sa implementare în producție în 1997. Una dintre primele întreprinderi din industrie care a implementat cu cel mai mare succes această dezvoltare și a realizat un contribuție semnificativă la dezvoltarea de noi metode și acordarea de asistență în perfecționarea lor au fost BaltAGP, NovgorodAGP, YuzhAGP. Până în prezent, întreprinderile din industrie folosesc peste 1000 de stații digitale, ceea ce le permite să fie considerate un instrument tehnic de bază care rezolvă toate sarcinile principale ale cartografierii topografice, inclusiv crearea, actualizarea și generalizarea centrelor de date digitale ale întregii serii de mari dimensiuni. de imagini aerospațiale, obținerea de ortofotohărți și hărți foto, pregătirea originalelor de publicare digitală și primirea altor produse. Suportul de informații al hărților digitale create îndeplinește cerințele Roscartografiei și VTU al Statului Major General al Ministerului Apărării al Federației Ruse, ceea ce face posibilă obținerea unui produs de reglementare pentru conversia în alte sisteme de informații topografice și geografice.
2. Automatizarea proceselor tehnologice
În comparație cu metodele utilizate anterior, DFS vă permite să automatizați o serie de procese intensive de muncă și de rutină în tehnologiile de creare și actualizare a hărților topografice digitale (DTC) și a planurilor (DTP), inclusiv efectuarea:
- Restaurarea automată a unui model stereo pe baza rezultatelor ajustării rețelei fotogrammetrice;
- Generarea automată și afișarea grafică a obiectelor folosind șabloane cartografice pentru întreaga gamă de scară;
- Automatizarea proceselor de control al calitatii pentru hartile create;
- Identificarea automată a punctelor în etapele de orientare internă, relativă și externă a imaginilor unui bloc fotogrammetric și a unei perechi stereo separate;
- Construirea automată a unui DEM folosind o grilă regulată sau neregulată;
- Construcția automată a liniilor de contur cu o secțiune de relief dată;
- Construirea automată a contururilor suplimentare pe baza secțiunilor de relief existente cu înălțimi intermediare;
- Construcția automată a DEM pe linii orizontale;
- Crearea automată a unei imagini ortofoto pe bloc;
- Încărcarea automată a următoarei imagini în procesare (pereche stereo) atunci când desenați stereo un obiect;
- Colectare stereoscopică de contururi și pichete în modul de identificare stereo automată.
3. Îmbunătățirea tehnologiei și software-ului
3.1. Îngroșare fotogrammetrică
Tehnologia de îngroșare fotogrammetrică a justificării sondajului asigură triangularea foto digitală în timp real, i.e. în procesul de măsurare a punctelor de legătură, datele rezultate sunt ajustate cu controlul rezultatelor ajustării. Acest lucru vă permite să localizați și să eliminați rapid eventualele erori de măsurare, prevenind acumularea acestora. Pentru a implementa tehnologia on-line, binecunoscutul pachet software Photocom, dezvoltat de doctorul în științe tehnice, este integrat în software-ul CFS. ACEASTA. Antipov. O caracteristică a tehnologiei de condensare este capacitatea de a afișa simultan pe ecranul monitorului toate imaginile adiacente care ilustrează punctul de rețea măsurat. Această abordare face posibilă utilizarea mai completă a metodelor de identificare automată a punctelor cu același nume pe toate imaginile care se suprapun și monitorizarea vizuală a posibilelor erori.
Elementele de orientare externă ale imaginilor obţinute ca urmare a condensării fotogrammetrice sunt utilizate în procesele ulterioare de prelucrare (DEM, ortofoto, cartografiere). Îmbunătățirile recente ale tehnologiei și software-ului se referă la elaborarea unui bloc de triangulare folosind un aspect de bloc digital, construirea unui singur bloc de dimensiuni mari folosind mai multe blocuri adiacente pre-măsurate și ajustate, automatizarea controlului stereoscopic al rezultatelor ajustării, construcția unui bloc pe baza unui zbor care are goluri în imagini, „găuri” în interiorul blocului . Software-ul a fost dezvoltat pentru a obține contururi foto și coordonate ale punctelor de control în formate convenite cu banca de stocare.
3.2. Obținerea unui model digital de elevație
Tehnologia de obținere a informațiilor digitale despre relief pentru ortorectificare, crearea părții de mare altitudine a centrului de date digital și a centrului de date digital se bazează pe procesarea imaginilor stereoscopice. Achiziția stereoscopică a terenului utilizează automat, interactiv sau manual
moduri sau combinațiile acestora.

La Muzeul de Artă Contemporană din Massachusetts

Înregistrare foto a zonei

Un exemplu de decriptare de la mijlocul secolului trecut

Imagini prin satelit

Exemplu de pereche stereo de la satelitul WorldView-1

Sateliții cu rezoluție ultra-înaltă nu fotografiază totul (pădurile nesfârșite siberiene nu au nevoie de rezoluție înaltă), ci la comandă pentru un anumit teritoriu. Astfel de sateliți includ, de exemplu, Landsat și Sentinel (pe orbită sunt Sentinel-1, responsabil pentru imaginile radar, Sentinel-2, care efectuează imagini optice ale suprafeței Pământului și studiază vegetația și Sentinel-3, care monitorizează starea oceanelor lumii. ).

Imagine Landsat 8 din Los Angeles

Bahamas din perspectiva MODIS

Datele multispectrale sunt utile pentru analiza suprafeței pământului, oceanului și atmosferei, permițându-vă să studiați rapid (literal în câteva ore) schimbările în nori, zăpadă, gheață, corpuri de apă, starea vegetației, monitorizați dinamica inundațiilor, incendiilor, etc.

Pe lângă sateliți, există o altă zonă promițătoare de topografie „verticală” - obținerea de date de la drone. Așa se face că compania DroneMapper trimite drone (mai rar quadcoptere) pentru a filma terenuri agricole - se dovedește a fi mai economic decât folosirea unui satelit sau avion.

Probleme cu hărțile prin satelit

Un exemplu de fotografie în care a apărut o problemă din cauza ortorectificării slabe: urmele se întindeau perfect lângă apă, dar pe muntele din dreapta au alunecat

Redistribuirea pixelilor dintr-o imagine ca urmare a ortocorecției

Cum se face OpenStreetMap

Imagine

De unde provin geodatele?

Este greu de imaginat carduri fără informații despre diverse companii. Yelp, TripAdvisor, Foursquare, 2GIS și alții colectează date locale despre organizații legate de poziția GPS. Comunitatea (inclusiv reprezentanții directi ai afacerilor locale) introduce în mod independent datele în OpenStreetMap și Google Maps. Nu toate rețelele mari vor să se obosească să adauge informații, așa că apelează la companii (Brandify, NavAds, Mobilosoft și altele) care ajută la plasarea sucursalelor pe hărți și la menținerea datelor la zi.

Viitorul: cartografieri de rețele neuronale

Facebook a spus că a folosit algoritmi de învățare automată pentru a găsi drumuri în imaginile din satelit. Dar verificarea faptelor a fost deja făcută de oameni care au verificat drumurile și le-au „lipit” cu date OSM.

Serviciul de partajare a fotografiilor cu etichete geografice Mapillary a adăugat anul trecut o caracteristică care oferă segmentarea semantică a imaginilor obiectelor. De fapt, au reușit să separe imaginile în grupuri separate de pixeli corespunzătoare unui singur obiect, determinând simultan tipul de obiect din fiecare zonă. Oamenii fac acest lucru foarte ușor - de exemplu, cei mai mulți dintre noi putem identifica și găsi mașini, pietoni, case în imagini. Cu toate acestea, computerelor le-a fost dificil să navigheze în cantitatea uriașă de date.

Folosind învățarea profundă pe o rețea neuronală convoluțională, Mapillary a reușit să identifice automat 12 categorii de obiecte care se găsesc cel mai des într-o scenă de drum. Metoda lor permite progresul asupra altor probleme de vedere pe computer. Ignorând coincidențele dintre obiectele în mișcare (de exemplu, nori și vehicule), lanțul de procese pentru conversia datelor sursă într-o imagine bidimensională sau stereoscopică poate fi îmbunătățit semnificativ. Segmentarea semantică a lui Mapillary vă permite să obțineți o estimare aproximativă a densității vegetației sau a prezenței trotuarelor în unele zone urbane.

Rețeaua neuronală a împărțit sud-vestul Moscovei în zone în funcție de tipul de dezvoltare

Proiectul CityClass analizează tipuri de dezvoltare urbană folosind o rețea neuronală. Realizarea unei hărți a zonei funcționale a unui oraș este lungă și monotonă, dar puteți antrena un computer pentru a distinge o zonă industrială de una rezidențială și o clădire istorică de un microdistrict.

Un grup de oameni de știință de la Stanford a antrenat o rețea neuronală pentru a prezice nivelurile sărăciei din Africa folosind imagini din satelit zi și noapte. În primul rând, grila găsește acoperișurile caselor și ale drumurilor, apoi le compară cu datele privind iluminarea zonelor pe timp de noapte.

Comunitatea continuă să urmeze primii pași în domeniul creării automate a hărților și folosește deja viziunea computerizată pentru a desena unele obiecte. Este greu de pus la îndoială că viitorul va aparține hărților create nu numai de oameni, ci și de mașini.