Опыт создания цифровых топографических карт и планов, как картографической основы информационных систем различного уровня

И.Д. Агафонов, начальник цеха геоинформатики и картографических работ Новгород АГП


Опубликовано на сайте ГИС-Aссоциации 17.10. 2000 года. Оригинал http://www.gisa.ru/2794.html

Начиная с 1994 года Новгородское государственное аэрогеодезическое предприятие выполняет работы по созданию цифровых топографических карт и планов в качестве картографической основы геоинформационных систем различного уровня.

Основными потребителями такой продукции стали Администрации областей, городов и районов в лице своих комитетов.

Как правило, все работы на предварительном этапе начинаются с заключения Соглашения между Предприятием и потребителем продукции, отработкой технических условий, программного обеспечения, технологии выполнения работ, составления технического проекта, сметного обоснования выполняемых работ, источника финансирования и, после этого, заключение договоров с графиком поэтапного выполнения работ.

В настоящее время, работы выполняются в основном, но основе паритетного финансирования, т.е топографические работы финансируются Роскартографией, а работы связанные с нанесением специальной или тематической нагрузки заказчиком.

Технология работ выбирается исходя из задач решаемых информационной системой, наличия исходного картографического материала, технического оснащения и программного обеспечения. Немаловажным фактором является и стоимость работ. Все эти моменты отражаются в техническом проекте, который согласовывается с заказчиком и утверждается Роскартографией.

В настоящее время в Предприятии основными являются растросканирующая технология и технология создания и обновления цифровых карт и планов по материалам аэрофотосъемки с применением аналитических фотограмметрических приборов SD-20 и цифровых фотограмметрических станций (ЦФС).

Технологическая схема создания топографических карт и планов по растросканирующей технологии









Такая технология предусматривает наличие свежего исходного картографического материала (ИКМ) на малодеформируемой основе на район создаваемой цифровой карты. По такой технологии Новгород АГП выполнены работы по созданию первой очереди геоинформационной системы «Территориальный комплексный кадастр минерально-сырьевых ресурсов Новгородской области». Исходными материалами послужили расчлененные издательские оригиналы карт масштабов 1:200 000, 1:25 000, 1:10 000 и геологические карты Новгородской области масштаба 1:1 000 000 включающие:
кристаллическое основание
четвертичные отложения
дочетвертичные отложения
геоэкология




















Технологическая схема
создания цифровой картографической основы «Территориальный комплексный кадастр минерально-сырьевых ресурсов Новгородской области






















Исходным картографическим материалом для создания цифровой картографической основы послужили расчлененные издательские оригиналы топографических карт масштаба 1:200 000, а на участки особо важных или малых по площади месторождений издательские оригиналы масштаба 1:25 000 и даже 1:10 000. Цифровая картографическая основа масштаба 1:200 000 создавалась в системе координат 1942 года и в Балтийской системе высот, масштаба 1:25 000 и 1:10 000 в местной системе координат на каждое месторождение и в Балтийской системе высот.

Перед сканированием ИКМ выполнялась редакционная подготовка, которая включала в себя сбор исходных материалов, их анализ, проверку копий на пластике с издательских оригиналов, соответствие размеров рамок трапеций, дежурство областной административной границы и нанесение административных границ районов в связи с их отсутствием на исходных материалах, отбивку границ месторождений полезных ископаемых, составление редакционных указаний по созданию цифровых карт масштаба 1:200 000 и планов месторождений по картам масштаба 1:25 000. В целях снижения грифа на картах масштаба 1:25 000 выполнялась генерализация ситуации и разгрузка характеристик объектов. Помимо этого в редакционную подготовку входила отработка классификатора топографической информации и библиотеки условных знаков.

Для дальнейшей векторизации сканировались пластики контура, гидрографии, рельефа и маски растительности. Векторизация растровых изображений выполнялась как в автоматизированном, так и в ручном режиме. Цифровое метрическое описание объекта определялось характером локализации данного объекта и особенностями его отображения на топографических картах. Дискретные объекты описывались одной (привязочной) точкой, которая соответствует положению центра объекта.

Линейные объекты, описывались последовательностью координат точек осевой линии, характерными точками для которых являются точка начала контура, точка конца контура и точки поворота контура. В случае, когда линейный объект является замкнутым контуром, координаты его начальной и конечной точек совпадают.

Площадные объекты описывались последовательностью координат граничных точек (при этом координаты первой и последней точек совпадают).
Граничными точками являлись:
граничные точки собственного объекта (лесного массива, озера и т.п.)
граничные точки соседних площадных объектов.
точки осевой линии линейного объекта, являющегося контуром объекта (текущие точки осевой линии дороги, проходящей по краю объектов растительного покрова)
точки, совпадающие с рамкой номенклатурного листа, если объект выходил за границы листа.

Присвоение объектам семантической информации и их визуализация в условных знаках и цветовой шкале выполнялось в ПП MapInfo v. 3.0, 4.1, согласно Классификатора топографической информации цифровой карты масштаба 1:200 000, изд. Росгеоинформ, 1993 год.

Присвоение топографическим объектам семантической информации заключалось в идентификации описания, включающего код объекта и выполнялось последовательным методом кодирования.

Все объекты разнесены по сегментам (слоям) согласно классификатора. Все элементы и объекты содержания карты распределены по следующим сегментам:

Наименование таблицы
Порядок расположения в рабочем наборе

Наименование таблицы

Порядок расположения в рабочем наборе

10

Математические элементы

1

20

Рельеф линейный

7

30

Гидрография площадная

12

31

Гидрография линейная

6

40

Границы населенных пунктов

10

41

Границы кварталов НП

9

42

Строения в НП

8

50

Промышленные, селскохоз. и соц.-культ. объекты

3

60

Дорожная сеть

5

70

 

Растительность площадная

13

71

Болота

11

72

Растительность линейная

4

80

Границы

2



В качестве обзорной, использована цифровая карта масштаба 1:1 000 000 изготовленная в Росгеоинформ. После конвертации в формат MapInfo на нее нанесена дополнительная информация, состоящая из слоя границ административных районов области и четырех слоев геологической информации. К обзорной карте через условные обозначения привязаны карты месторождений в масштабах 1:25 000 и 1:10 000 (врезки).

Аналогична приведенной и схема создания цифровых топографических планов масштаба 1:2000 используемая в качестве цифровой картографической основы муниципальных ГИС. В качестве дополнительной нагрузки в большинстве случаев здесь наносится земельно-кадастровая информация, получаемая в процессе инвентаризации земель.

Создание и обновление цифровых топографических карт и планов по материалам аэрофотосъемки

С внедрением в производство аналитических фотограмметрических приборов SD-20, высокоточных фотограмметрических сканеров и цифровых фотограмметрических станций (ЦФС) в Предприятии все больше находит применение технология создания или обновления цифровых топографических карт и планов с применением аэрофотосъемки. Не смотря на более высокую стоимость работ, такая технология имеет и большие преимущества: повышение точности создаваемой картографической основы, оперативность во времени создания и, соответственно, свежесть информации, что особенно актуально для городских территорий.

Технологическая схема создания и обновления цифровых топографических планов масштаба 1:2000

По такой технологии за последние два года в предприятии созданы цифровые картографические основы масштаба 1:2000 повышенной информативности на ряд городов Новгородской, Смоленской и Тверской областей, используемые главным образом для целей земельного кадастра.

АЭРОФОТОСЪЕМКА
Аэрофотосъемка выполнялась в двух масштабах и двумя камерами, из которых одна с fk= 300 мм. используется для аэрофотосъемки масштаба 1:4500, применяемой для создания контурной части планов масштаба 1:500 на особо важные городские территории. Аэрофотосъемка, выполненная в масштабе 1:9000 камерой с fk= 150 мм. используется для стереоскопической рисовки рельефа и создания контурной части планов масштаба 1:2000. Эти параметры приведены для камер типа RC-20, LMK, MRB. В случае использования отечественных камер ТАФА, АФА-41параметры аэрофотосъемки несколько меняются. Предпочтение отдается формату камер 23Х23 см., что существенно снижает объем полевых работ.

Полевые работы
Полевые работы включают в себя планово-высотную подготовку аэроснимков для дальнейшей стереотопосъемки контуров и рельефа и обновления планов и полевое дешифрирование на увеличенных аэроснимках. Планово-высотная подготовка выполняется разреженная, с учетом масштаба создаваемого плана. Полевое дешифрирование может выполняться как перед камеральным, так и после него, все зависит от информационной нагрузки плана и опыта стереотопографа.

Камеральные работы
Камеральные работы включают фотограммсгущение, сбор контуров и рельефа на АФП SD-20 или ЦФС и конвертацию в формат потребителя, принятый для создания информационной системы.

В качестве программного обеспечения как при работе на АФП, так и при работе на ЦФС используется единое программное обеспечение DIGITALS v. 4.0-W разработки ЦНИИГАиК, позволяющее как вести сбор контуров и рельефа, так и создавать ортофотопланы при работе на ЦФС. Это существенно облегчает задачу, как в подготовке исполнительского состава, так и в отработке классификатора, библиотеки условных знаков, шаблона и предохраняет от лишних конвертаций из формата в формат.

В процессе сбора контуров и рельефа выполняется и камеральное дешифрирование или камеральное обновление плана. Как показал опыт, при качественно выполненной аэрофотосъемке, опытный стереотопограф опознает и классифицирует около 70% информации. Включение полевого контроля в неотъемлемую часть технологического процесса, позволяет в его процессе уточнить и добрать недостающую часть информации, сократив, таким образом, общее время создания цифрового плана. Следует так же отметить, что в случае, если на территории города ранее была выполнена инструментальная инвентаризация, после анализа ее качества, координаты точек поворота границ землепользований используются в процессе стереотопосъемки и в качестве контрольных для оценки точности создаваемого или обновляемого плана.

На завершающем этапе создания цифрового плана выполняется распечатка графических копий в принятых условных знаках, конвертация в формат ГИС и ее доработка в ней и, при необходимости, сшивка в единый проект.

Такая технология дает возможность представлять потребителю продукции помимо цифровых карт и планов и их графических копий дополнительно растровый ортофотоплан, обладающий дополнительной наглядной информацией.