Автобіографія
Реферат
  • Російська
  • Англійська

    • Бібліотека
    Католог посиланнь
    Звіт пошука
    Індивідуальне завдання


     Анимация Космический снимок г. Константинока


      E-mail: geo_ing@mail.ru
    ДонНТУ> Сайт магістрів> Кафедра геоінформатики і геодезії>

      Ф.И.О.: Соболєва Дар'я Олександрівна

      Тема магистерської роботи: “Дослідження використання даних великомасштабної космічної зйомки для рішення містобудівних задач”

      Науковий керівник: доц. Гермонова Катерина Олександрівна

    1. Вступ
    2. Мета і задачі магістерської роботи
    3. Обґрунтування актуальності
    4. Огляд існуючих досліджень і розробок
    5. Наукова новизна
    6. Практична цінність
    7. Перелік невирішених задач і проблем
    8. Планований результат
    9. Список джерел

      В даний час космічні знімки високого дозволу мають безліч практичних застосувань у багатьох галузях. Наприклад:
      1. Картографування. Космічні знімки застосовують як джерело даних для створення нових топографічних карт. Знімки з високим дозволом можуть використовуватися для визначення змін об'єктів на карті з часом , у тому числі і з використанням програмного забезпечення по виявленню і класифікації об'єктів.
      2. Сільське і лісове господарство. Аналіз мультиспектрального і панхроматичного зображення дозволяє проводити картографування сільськогосподарських угідь, подає точну інформацію про стан рослин і зараження їх паразитами. Широко розповсюджені застосування космічних знімків у лісовому господарстві включають визначення видів дерев, вікові зміни і лісове картографування.
      3. Землекористування і землевпорядження. Композитне зображення створене з ортовиправленних знімків, векторних даних і тривимірних моделей рельєфу отримані зі стереопар може використовуватися в наступних проектах по землекористуванню і землевпорядженню: планування і керування муніципальними потужностями (електрика, газ, вода); планування і керування транспортними мережами (автодороги, залізниці і мости); міське планування і керування оподатковуванням.
      4. Навколишнє середовище й усунення наслідків катастроф. Космічні знімки надають оперативну детальну інформацію з великих земельних ділянок, що забезпечує наступні застосування:ммоніторинг якості води; оцінка змін навколишнього середовища; оцінка збитку від стихійних лих, катастроф і відбудовні дії.
      У даній роботі буде розглядатися застосування великомасштабних космічних знімків для рішення задач містобудування.
      Місто - населений пункт значний по розмірах і чисельності населення, що виконує переважно промислові, наукові, транспортні, курортні, торгові чи адміністративно-територіальні функції і відрізняються концентрацією виробництва, підвищеною щільністю населення і компактністю забудови.
      Сучасна містобудівна система являє собою сукупність просторово організованих і взаємозалежних матеріальних об'єктів: інженерні спорудження, технічно освоєні території, що формують середовище суспільні спорудження.
      Планування містобудування - процес регулювання використання територій, що складається зі створення і впровадження містобудівної документації, прийняття і реалізації відповідних рішень.
      Існує безліч напрямків у плануванні містобудування перетворення сформованої міської забудови, розвиток транспортної системи й вулично-дорожної мережі, використання і збагачення природних ландшафтів і т.д. До одному з головних напрямків можна віднести зонування міських територій.
      Головний внутрішній ресурс потенційного розвитку будь-якого міста - це земля. Зонування визначає характер використання землі, установлює її цінність і вартість не тільки на сучасний момент, але і на майбутнє. Усвідомлення реальної вартості міської землі дозволяє формувати місцеві бюджети на основі щорічного зняття частини цієї вартості у вигляді фіксованого відсотка. При правильному використанні зонирования місто може одержувати стабільне внутрішнє джерело фінансових надходжень для нестатків розвитку, заснований на оподатковуванні нерухомості по її реальній ринковій вартості.
      Зонування - це процес підрозділу міської території на визначене число зон із установленими границями. Для всіх зон і стосовно до кожної земельної ділянки визначаються правила використання і будівельної зміни нерухомості [10].
      Зонування повинно здійснюватися органами місцевого самоврядування, а його результати оформляються у виді місцевих нормативних правових актів. Ці акти мають обов'язкову юридичну чинність і підлягають виконанню всіма суб'єктами, що здійснюють зміни об'єктів чи нерухомості причетними до цього процесу: адміністративними органами нагляду і контролю, власниками нерухомості, інвесторами, забудовниками, підрядчиками. Правила є підставою для дозволу споровши в судовому порядку.

      Метою магістерської роботи є розробка методів застосування великомасштабних космічних знімків для рішення задач зонування міських територій.
      Задачі дослідження:
      • Дослідження вихідних даних космічної зйомки QuіckBіrd (режим зйомки панхроматический).
      • Вивчення форматів даних (TІFF, GeoTіFF).
      • Дослідження точностных характеристик космічних знімків.
      • Виявлення необхідних вихідних даних для зонування і їхнє подання.
      • Розробка методів зонування на основі космічних знімків
      • Вибір ГІС-программы для рішення задач зонирования.
      • Створення програми зонування на прикладі Ворошиловского району міста Донецька.

      Процес містобудівного проектування вкрай складний і неоднозначний. Для того щоб приймати правильні рішення, необхідно враховувати значна кількість факторів з різних галузей знань.
      Традиційна містобудівна документація, що створювалася раніше, мала ряд істотних недоліків:
      • недостатня інформаційна забезпеченість проектів;
      • великий формат креслень, виконаних, як правило, в одному екземплярі;
      • складність для сприйняття деяких креслень генеральних планів, викликана перенасиченістю графічних зображень;
      • практична неможливість оперативної коректури проектних пропозицій, необхідних через досить швидко мінливі ситуації і т.д.
      Найбільш очевидна функція матеріалів космічних зйомок - це одержання об'єктивної й актуальної інформації про сучасний стан і використання території міста.
      Традиційні картографічні документи застарівають досить швидко, обновляються рідко. Черговий план міста, що ведеться в керуванні архітектури, а також аналогічні плани інших служб не дають загальної картини змін, що відбуваються в місті. А зміни дуже значні: зміна берегової лінії, нове житлове будівництво, нові дороги, садівництва, гаражі, смітники і багато чого іншого - усе це може бути пізнане і закартировано за допомогою дешифрування космічних зображень.
      Не менш важлива перевага космічних знімків - це можливість оперативного одержання об'єктивної інформації про сучасний стан природи і господарства досліджуваної території у виді різноманітним тематичних карт, одержувані шляхом ландшафтно-индикационного дешифрування того самого знімка.
      Одне космічне зображення зберігає в собі інформацію і про ландшафти, і про окремі компоненти природи (рослинність, гідрографія, рельєф, ґрунти й ін.), і про напрямки використання земель і т.д.
      Застосування цифрових космічних зображень дозволяє:
      • сполучати на екрані комп'ютера картографічні шари і космічне зображення, що дозволяє обновляти картографічні матеріали;
      • використовувати масштабирование космічного зображення - вивчення території від загального до частки і навпаки;
      • вести реальний моніторинг із використанням знову надходять космічних зображень.
      Отже, з вищесказаного можна зробити висновок, що декларована мета магістерської роботи є актуальной.

      У даний час існує безліч прикладів застосування космічних технологій для рішення різних містобудівних і землевпорядних задач. Ось деякі з них:
      1. У даний година розроблена Програма розвитку МО (муніципального утворення) “Місто Сосновий Бор” (Росія) як Наукограда РФ і почата розробка Концепції містобудівного розвитку території МО [12]. Ці документи стратегічного планування спрямовані на формування розумів для стійкого економічного росту міста і створення зручної для життя міського середовища.
      З огляду на міжнародну і вітчизняну практику, на території Наукограда повинні бути передбачені всі структурно-функціональні елементи, необхідні для повноцінної діяльності особливого соціально-містобудівного об'єкта.
      Крім основних виробничо-наукових і сельбіщних територій, місто повинне мати у своєму розпорядженні достатні земельні і природні ресурси для екологічної безпеки, відпочинку, туризму, спорту.
      Необхідно також запланувати території для перспективного розвитку житлового будівництва, об'єктів обслуговування, місцевої промисловості, транспорту.
      Планувальна структура і зонування міста повинні надавати максимально сприятливі можливості для повноцінного виконання містом його особливої ролі.
      Рішення зазначених проблем є основною задачею Концепції містобудівного розвитку території Муніципального утворення “Місто Сосновий Бор”.
      Концепція є важливою складовою частиною процесу створення інформаційної і правової основи містобудівної діяльності.
      Концепція виконується з використанням сучасних комп'ютерних технологій і космічних зображень району Соснового Бора, що дозволити використовувати матеріали проекту не тільки в повсякденній практичній діяльності Відділу архітектури і містобудування, Алі й в інших службах і організаціях міста.
      2. У Таганрозькій області (Росія) у даний час проводяться роботи з міської забудови, відновленню планів населених пунктів області [14]. Для рішення цих задач використовуються дані великомасштабної космічної зйомки.
      Для робіт з міської території використовуються зображення із супутників Quіckbіrd із просторовим дозволом 61 дів для монохромного зображення і 2,44 м для мультиспектрального.
      Для обробки знімка був використаний ERDAS ІMAGІNE 8.6. Обидва зображення (кольорове і чорно-біле) були прив'язані до існуючого топографічній основі М 1:500 поліноміальним перетворенням. Потім проведене злиття двох зображень і отриманий кольоровий знімок із просторовим дозволом 61 дів. На ньому добрі помітні об'єкти міської забудови - будинку, проїзди, зелені насадження, огорожі земельних ділянок. Чітко видний приватний сектор, ділянки в садівничих товариствах.
      Великим картографічним проектом у м. Таганрозі в 2003 ставши випуск Атласу Таганрога, що виконувало Бюро Кадастру Таганрога. Перше видання вийшло в 1998 році. За п'ять років місто змінилося, з'явилися нові квартали, будинки, проїзди, тому проблема відновлення просторових даних стояла досить гостро. Для першого видання дані були отримані за допомогою векторизації планшетів М 1:2000, М 1:500 і М 1:5000. Пізніше вони коректувалися в процесі виконання різних робіт (за даними геодезичної зйомки), але інфраструктура міста, що постійно змінюється, вимагала великого обсягу робіт з актуалізації, і використання даних дистанційного зондування для цього проекту стало необхідним.
      Щоб систематизувати роботу з відновлення даних і локалізувати території, де змінилася забудова, в інспекції Державного архітектурно-будівельного нагляду (ГАСН) була отримана інформація про будинки побудованих за п'ять років, що пройшли з моменту випуску першого видання атласу. Однак у процесі роботи було виявлено, що багато забудовників в часно не надали дані в ГАСН, багатьох будинків видимих на знімку в переліку не виявилося. Були виявлені й елементи упорядкую в приватній забудові - корти, басейни, яких не було раніше, і які не були нанесені на існуючі карти.
      Бюро Кадастру Таганрога виконує велику кількість проектно-дослідницьких робіт з об'єктів, розташованим на землях сільськогосподарського призначення, на які існують у кращому випадку топографічні карти М 1:10000 чи М 1:25000.
      Виконуючи роботи по підготовці землевпорядної документації для постановки на кадастровий облік сільськогосподарських підприємств, необхідно уточнювати їх границі. З огляду на великі площі проводити геодезичну зйомку дорого і потребує багато трудових витрат. Границі уточнюються картометричним методом.
      Використання тільки топографічної основи (планів внутрішньогосподарського землевпорядження) не можливо, тому що планшети сильно застаріли, і їхнє відновлення не проводилося вже дуже давно. Тому як основу для картометричного метода уточнення границь Бюро Кадастру Таганрога використовує дані дистанційного зондування.
      Для цих робіт були обрані космічні знімки КФА-1000. Це кольорові знімки з дозволом 4-5 м. На них добрі видні дорогі, лісопосадки, яри і водяні об'єкти, населені пункти, дачні масиви. Знімки прив'язані по топографічній основі М 1:10000 з використанням ERDAS ІMAGІNE 8.6. По КФА уточнюються границі ділянок, границі населених пунктів. Також виділяються різні види угідь - ріллі, пасовища і т.п. У підсумку виходить векторна карта сільськогосподарського підприємства, що включає шари адміністративного і кадастрового розподілу, моделі угідь, що використовується для формування землевпорядної справи і даних для державного кадастрового обліку.
      У даний час Бюро Кадастру Таганрога розмістило замовлення на виконання космічної зйомки із супутника QuіckBіrd на територію центра Неклиновского району села Покровське. Отримані дані передбачається використовувати для задач обліку земель і підготовки довідково-картографічних видань.
      3. В Архангельську (Росія) у даний час здійснюється російсько-шведський проект по використанню космічних знімків високо дозволу для створення кадастрових реєстраційних карт.
      Задачею цього спільного проекту є одержання якісних характеристик методу створення планів з використанням космічних знімків і на підставі досвіду попередніх спільних проектів виконати аналіз точності одержання цифрових кадастрових карт.
      Космічні знімки високого дозволу для виробництва кадастрових карт на території Архангельської області були використані вперше. За результатами виконаних робіт зроблений висновок, що використання космічних знімків дозволяє одержати достовірні і якісні великомасштабні плани на значні території. При цьому терміни від постановки задачі до кінцевого результату значно скорочуються за рахунок оперативності одержання космічних знімків на необхідну територію.
      4. Розробка геоінформаційно-справочной системи м. Одеса (Україна) з використанням матеріалів космічної зйомки [4].
      Ціль розробки системи “МГИС Одеса” - надання в стислий термін актуального картографічного та інформаційно-аналітичного забезпечення території розробки генерального плану мільйонного міста Одеса у виді інформаційної бази даних з використанням сучасних геоінформаційних технологій.
      Традиційно генеральні плани міст виконувалися на базі планів і карт на паперових носіях масштабів від 1:500, 1:2000, 1:5000. Громіздкість паперових носіїв, їхня велика номенклатура і кількість не дозволяли оперативно і досконально враховувати різноманітні фактори, розглянуті при виконанні містобудівного проектування. Бурхливе будівництво в місті в останні роки не могло бути адекватно відбите на паперових носіях традиційними методами.
      Сучасні методи до виконання таких проектів, як розробка генерального плану міста, полягає в максимальній актуальності картографічної даних, мінімізації термінів виконання робіт, якості і глибині пророблення проекту.
      Для міста площею 170 кв. км проведення вишукувань у стислий термін практично неможливо. Томові для одержання актуальної картографічної інформації було вирішено використовувати матеріали космічної зйомки.
      Вибір сенсора проводився з доступних комерційних ресурсів з урахуванням високої щільності забудови, по якій місто займає перше місце в Україні. Після обробки тестових знімків і техніко-економічного розрахунку вибір був зроблений на користь матеріалів сенсора QuіckBіrd у форматі PSM фірми DіgіtalGlobe (просторовий дозвіл 0,72 м/пиксель, приведень масштаб 1:2000, мінімальна площа замовлення 64 кв. км). Година проведення зйомки визначилося термінами виконання проекту з урахуванням вимог до відсутності листя на деревах і сніжному покриві на поверхні землі.
      Через великий обсяг аналітичної інформації, необхідної для системи, у її основу були покладені програмні засоби компанії ESRІ, що забезпечують швидку і надійну прив'язку наявних даних до існуючого картографічним об'єктам.
      РРозроблена геоінформаційно-пошукова система містить зведення по підприємствах, установам, історичним визначним пам'яткам міста, по мережі маршрутного міського транспорті і т.д. Матеріали і наробітки цієї системи були використані декількома видавництвами при створенні міських телефонних довідників з картографічними додатками. У результаті цих робіт у місті були визначені границі чотирьох нових районів замість припустимих восьми.
      Для роботи з космічними знімками застосовувалося програмне забезпечення компаній ESRІ і Leіca Geosystems, що має коректні імпортно-експортні функції.
      Технологія обробки даних космічної зйомки передбачала прив'язку знімка по характерних крапках і проведення ортотрансоформування на базі цифрової моделі рельєфу, побудованої за матеріалами паперових носіїв. По отриманій підкладці з обробленого космічного знімка були проведені роботи з внесення графічної й аналітичної інформації з нових будівель і об'єктів на території горда.
      Цифрова карта була доповнена декількома тисячами нових об'єктів. Основні зміни відбулися у результаті нового будівництва, будинків, гаражів, комерційних магазинів і кіосків, котеджів, дач, промислових об'єктів, з'явилися нові сади, смітники і т.д. Адекватно ці об'єкти на сьогоднішній день можна виявити тільки за допомогою аерокосмічної зйомки.
      5. Землевпорядження на нафтопромислах ТОВ ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ (Росія) [6].
      Для підтримки експортних постачань углеводородної сировини нафтовидобувним компаніям ведеться інтенсивне будівництво об'єктів нафтовидобутку. Процес облаштованості інженерних об'єктів вимагає якісного маркшейдерсько-геодезичного забезпечення в умовах обмеження термінів, а найчастіше і засобів виконання робіт. У це випадку підвищити продуктивність робіт допомагає використання даних дистанційного зондування (аерокосмічної зйомки).
      У 2004 голу кафедрою “Маркшейдерської справи, геодезії і геоінформаційних систем” Пермського державного технічного університету виконувалися землевпорядні роботи на родовищах нафти ТОВ ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ на території Частинского району Пермської області. У процесі техніко-економічного аналізу можливих варіантів формування межових справ переваги була віддана використанню технології, заснованої на стереофотографічної зйомці.
      При підготовчих роботах збиралася й аналізувалася уся необхідна інформація: проекти землевпорядження, ухвали адміністрації району про відвід земельної ділянки, договору оренди ділянки, креслення границь і топографічні плани земельної ділянки, фотознімки на територію родовищ, схема пунктів державної і місцевої геодезичної мережі і список координат, зведення про використання земель.
      Знімки підбиралися таким чином, щоб області їхнього перекриття цілком покривали територію родовищ, що надалі дало можливість побудувати цифрові моделі рельєфу для шкірного родовища, а також зробити дешифрування граничних об'єктів у стереорежимі засобами модуля Stereo Analyst.
      Для створення кадастрових планів крім традиційних геодезичних зйомок застосовували аерокосмічну зйомку, оскільки сучасний рівень виробництва знімальних робіт і наступної обробки їхніх результатів дозволяє одержувати плани в масштабі 1:2000 (при аерозніманні) і 1:5000, 1:10000 (по космічних знімках із супутників “кадастрового” типі - Іkonos QuіckBіrd).
      Дані дистанційного зондування використовувалися і при встановленні й узгодженні границь земельних ділянок на місцевості. Для встановлення границь застосовувалися ортофотоплани й ортокосмоплани, при цьому для виділення ділянок проводилося камеральне і польове дешифрування знімків. Установлені границі відображали разом з ортофопланом (ортокосмопланом) на схемі границь у додатку до акта узгодження земельної ділянки. Така методика дозволяє спростити узгодження, тому що на схемі відображені не тільки границі ділянки, Алі і ситуація на чи фотознімку космоснимке. Традиційно границі ділянок виносять по координатах характерних крапок від пунктів геодезичного обґрунтування, або пунктів опорної межової мережі. Відразу границі і координати вузлових крапок визначали по ортофотоплану (ортокосмоплану), або використовували просторову фототріангуляцію для визначення координат точок повороту при фотограмметричній обробці знімків у програмному продукті LPS.
      У загальному випадку, при землевпорядних роботах застосування аеро- і космічних знімків зводилося до наступного:
      • визначення технічним завданням території для межування, перебування її екстремумів (граничні координати території), вибір типу знімальної системи, замовлення зйомки місцевості;
      • поліпшуюче перетворення знімків;
      • координатна прив'язка знімків;
      • ортотрансформування знімків, створення ортофотоплана;
      • дешифрування граничних об'єктів з одночасної векторизації;
      • установлення границь, визначення координат вузлових крапок земельних ділянок, визначення площ ділянок;
      • формування межової справи.
      У результаті зробленої роботи було складено близько 100 землевпорядних справ. Завдяки тому, що при роботі були використані дані дистанційного зондування, терміни виконання робіт були скорочені приблизно на 70 %.
      6. Найстаріша в США група охорони міського середовища Amerіcan Forests розробила додаток до ArcVіew GІ, що одержало ім'я CіTYgreen, щоб допомогти керівникам районів у поверненні природного середовища в міста [3].
      Воно дозволяє вимірювати, аналізувати і відображати стан міських екосистем, оцінювати в копійчаному еквіваленті їхній внесок у зміну загального стану навколишнього середовища. CіTYgreen використовує екологічні моделі, проводити технічний аналіз і видає наближені до реальності матеріали для дискусій по суспільному керуванню. Це - засіб по впровадженню екології в процес землекористування.
      CіTYgreen - зручний настільний засіб для обліку природних ресурсів у містобудуванні, що дозволяє ідентифікувати наявні зелені зони і площі, які можна перетворити в зелені зони. Збереження ділянок з рослинністю у швидко зростаючому місті дозволяє полегшити екологічні проблеми.
      Для створення системи міського екологічного аналізу в Атланті використовувалися дані космічної й аерофотознімання, а також фотографії і дані безпосереднього обстеження на місцях.
      Створення системи складається з наступних етапів: побудова базової карти екоструктур міста на основі космічних знімків і кольорових аероснимков, збір детальної інформації з використанням кольорових низьковисотних фотографій і вимірів у представницьких крапках, що збираються наземним загонами і містяться в базу даних, стаючи частиною ГИС. Для Атланти результати аналізу показали тільки пряму економію енергії завдяки деревам у сімох з половиною мільйонів доларів, додаткова непряма економія оцінюється приблизно в ту ж суму.

      Наукова новизна заявленої магістерської роботи полягає в тім, що на даний момент на території України не існує жодного приклада застосування великомасштабної космічної зйомки для рішення задачі зонування міських територій.

      Практична цінність заявленої магістерської роботи полягає в тім, що отриманий метод застосування великомасштабних космічних знімків для рішення задачі зонування міських територій дасть можливість оперативного одержання актуальної інформації про міські зони, загалом, про кожну земельну ділянку, зокрема (правила використання і будівельної зміни нерухомості).

      На даний момент основною невирішеною проблемою є етапи перетворення космічного знімка в необхідний формат даних, виявлення необхідних вихідних даних для зонування міських територій.

      Запланованим результатом магістерської роботи буде програмний продукт для рішення задачі зонування на прикладі Ворошиловського району міста Донецька.

    1. Владимир Андрианов Свойства данных дистанционного зондирования ArcReview №2(17) 2001г. стр. 3
    2. Пермитина Л.И., Куревлева Т.Г., Степанов И.В., Емельянов К.С., Коршунов А.П. Оперативный спутниковый мониторинг состояния окружающей среды и землепользования ArcReview №3(34) 2005г. стр. 5-6
    3. По статье Гэрри Молла в ArcNews Vol.18 No.1 ArcReview №3(10) 1999г. стр. 8
    4. Стадников В.В.,к.т.н. Шпилевой А.А., Степовая О.Ю., Пискарева И.А. Разработка геоинформационной справочной системы г. Одесса с использованиемматериалов космической съемки ArcReview №3(34) 2005г. стр. 23
    5. Сергей Скатерщиов ГИС в градостроительном проектировании и управлении территориями ArcReview №3(18) 2001г. стр. 2-3
    6. Кривенко А.А., Катаев А.В. Землеустройство на нефтепромыслах ООО “ЛУКОЙЛ-Пермь” с использованием данных дистанционного зондирования ArcReview №3(34) 2005г. стр. 13-14
    7. Барталев С.А., Ершов Д.В., Новиков В.П. Изучение лесов России по данным дистанционного зондирования из космоса ArcReview №2(17) 2001г. стр. 7
    8. Наумов С.В. Особенности обработки космических снимков высокого разрешения ArcReview №2(17) 2001г. стр. 10
    9. Евгений Еремченко, Александр Гречищев Новый подход к созданию ГИС для небольших муниципальных образований ArcReview №2(33) 2005г. стр. 18-20
    10. Правовое зонирование www.moldavanka.od.ua/articles.php
    11. Адров В.Н., Карионов Ю.И., Титаров П.С. (“Ракурс” Москва), Харитонов В.Г., Громов М.О. (“НПК“ГЕО”) Определение точностных характеристик снимков QuickBird www.racurs.ru
    12. Публичиные слушания генплана города old.sosnovy-bor.ru/news
    13. Коммерческое применение космических снимков высокого разрешения kart-salon.ru/html/quickbird_2.html
    14. Электронная карта городу необходима... www.arch.cap.ru/gazeta.asp
    15. Литвинова Л.С. Использование ДДЗ для обновления пространственной информации в работах по землеустройству и картографии cbt.ru/conf2004/d01.php

    Вверх