Библиографическое описание:

Чернокожева О. К. Необходимость создания единой структуры цифровой модели местности // Молодой ученый. — 2013. — №2. — С. 72-75.

При проведении инженерно-геодезических изысканий на территориях, где уже ведется какая-либо деятельность, работа начинается с изучения существующих материалов и проведения полевого исследования с целью подтверждения и уточнения имеющихся данных.

Следует отметить, что даже в условиях динамично развивающихся компьютерных технологий в недостаточной степени решенными остаются некоторые вопросы компьютерного моделирования и структурирования данных, появляются новые возможности развития в каждой отрасли, разрабатываются новые программные продукты, позволяющие оптимизировать работу, сократить время проведения работ и увеличить их точность.

Спрос на создание и реалистичное представление пространственной информации стимулирует развитие и широкое распространение новых программных продуктов, технологий и методов, позволяющих моделировать объекты и пространство в трёхмерном виде.

Развитие автоматизированных систем проектирования, а также возрастающая необходимость решения инженерно-геодезических задач в все более короткие сроки в различных отраслях народного хозяйства обуславливают необходимость внедрения структуры цифровой модели местности для инженерного назначения.

Моделирование местности, ее анализ и изучение по построенным моделям постепенно становятся неотъемлемой частью исследований в науках о Земле (геология, тектоника, гидрология, океанология, климатология и т. д.), в экологии, прикладной географии, земельном кадастре и инженерных проектах. Компьютерная обработка и представление в виде цифровых моделей местности пространственных данных находит широкое применение при анализе распространения участков загрязнений, в метеорологии и климатологии, в моделировании месторождений, коммуникаций, сооружений, видимости и затопления территорий, в изучении склоновых процессов, водного стока, миграции химических элементов, а также во многих проектах по устойчивому развитию территорий. [1]

Основой для представления данных для ГИС являются цифровые модели. Под цифровой моделью географического объекта понимается определенная форма представления исходных данных и способ их структурного описания, позволяющий «вычислять» объект путем интерполяции, аппроксимации или экстраполяции.

Топографическая ЦММ характеризует ситуацию и рельеф местности. Она состоит из цифровой модели рельефа местности (ЦМРМ) и цифровой модели контуров (ситуации) местности (ЦМКМ). Кроме этого ЦММ может дополняться моделью специального инженерного назначения (ЦМИН). В инженерной практике часто используют сочетание цифровых моделей, характеризующих ситуацию, рельеф, гидрологические, инженерно-геологические, технико-экономические и другие показатели.

Существует множество методик сбора и обработки информации для последующего построения цифровой модели, но по-прежнему нет четкого определения цифровой модели местности. Проанализировав существующую информацию, можно прийти к выводу, что цифровая модель местности — это, прежде всего, базовая основа, обладающая способностью накопления информации и использования ее для изменения своих возможностей и адаптации к изменениям, т. е. ресурсностью и интеллектуальностью.

Помимо этого, ЦММ должна обладать способностью построения и визуализации аналитической трехмерной топографической поверхности; математическим аппаратом моделирования процессов в трехмерном географическом пространстве. Исходя из этого определения, ЦММ содержит цифровую модель рельефа (ЦМР), как необходимую платформу для всего остального множества объектов. [2,3]

При решении инженерно-геодезических задач на ЭВМ применяют математическую интерпретацию цифровых моделей, ее называют математической моделью местности (МММ). Автоматизированное проектирование на основе ЦММ и МММ сокращает затраты труда и времени в десятки раз по сравнению с использованием для этих целей бумажных топографических карт и планов.

Процесс цифрового моделирования местности включает создание ЦММ, ее обработку и использование. Исходными данными для создания цифровых моделей местности являются результаты топографической съемки, данные о геологии и гидрографии местности.

Единые правила кодирования и цифрового описания объектов местности позволят существенно улучшить информационное взаимодействие программных средств и информационных систем, используемых для обработки и анализа результатов инженерных изысканий. Появляется необходимость создания структуры ЦММ, применимой для всех ситуаций и отражающей весь объем информации.


Рис. 1. Единая структура цифровой модели местности


Исходными данными для создания цифровых моделей местности является совокупность метрической (геодезические пространственные координаты характерных точек рельефа и ситуации), атрибутивной (символы; названия; статистическая информация; коды объектов; графические признаки, например, цвет и т. п.), семантической (технические параметры инженерных сооружений, геологическая характеристика грунтов, данные о деревьях в лесных массивах и т. п.), структурной (описывает связи между различными объектами — отношения объектов к какому-либо множеству: раздельные пункты железнодорожной линии, здания и сооружения населенного пункта, строения и конструкции соответствующих производств и т. п.) и параметрической информации (трехмерная модель, в которой осями координат являются параметр X, пространство N и время Т, причем под пространством понимается упорядоченное множество источников информации, в частности измеряемых величин). Исходя из вышесказанного, необходима разработка единой структуры ЦММ (рис.1).

Цифровые модели местности должны содержать максимально точное описание расположения реальных объектов местности в принятой государственной системе координат и их семантических характеристик (свойств). Свойства объектов описываются с применением единых классификаторов (справочников), обеспечивающих автоматизированный обмен и обработку данных.

Цифровые модели местности являются базой для создания широкого спектра картографической продукции, используемой землеустроительными и кадастровыми службами. Это цифровые (электронные) карты, фотопланы, контурные фотопланы, топографические фотопланы, ортофотопланы, фотокарты и топографические планы.

Сейчас на рынке представлено множество программных средств для создания, обработки и обновления цифровых моделей местности. Открытым остается вопрос, что следует выбрать для выполнения поставленных задач.

Система CREDO ТОПОПЛАН предназначена для создания цифровой модели местности инженерного назначения, выпуска чертежей топографических планов и планшетов, подготовки цифровой модели местности для дальнейшей работы над ней. Для построения цифровой модели местности система позволяет различным образом выполнить геометрические построения. В построениях используется разнообразные геометрические элементы точка, прямая, окружность, а также гладкая сопрягающая кривая на основе сплайна. Использование гладкой сопрягающей кривой обеспечивает более качественное и точное отображение объектов ЦММ, позволяет уменьшить количество исходных данных, увеличить скорость визуализации, упростить процедуры создания и редактирования объектов. Сегменты геометрических элементов объединяются в полилинии, плановая геометрия которых дополняется профилем, что позволяет построить трехмерную модель местности. (Визуализация происходит «мягко» при средней по мощности видео карте).

В отличие от программного комплекса CREDO, ArcGIS не является специализированным программным продуктом для проведения и обработки геодезических и топографических работ. Целью использования данной программы для создания ЦММ явилась возможность более наглядной визуализации территории съемки и представление макета местности с наземными строениями и насаждениями, а также подземными коммуникациями в трехмерном виде. [4]

Прежде чем начать работу по созданию цифровой модели местности, необходимо поставить задачи, требующие выполнения, и уяснить требования к результату выполнения этих задач.

Таким образом, создание ЦММ в программном комплексе CREDO обеспечивает передачу результатов работы между подразделениями или организациями в едином электронном формате. Это является необходимым условием в современных информационных технологиях, т. к. значительно ускоряет процесс обработки и выпуска данных. В свою очередь, создание ЦММ в ArcGIS, несет в себе более широкие возможности по трехмерному моделированию и ГИС-анализу природных и антропогенных объектов местности. [5]

Многие из текущих проблем геодезии и картографии могут быть решены за счет использования новых информационных и телекоммуникационных технологий. Процесс модернизации топографо-геодезических и картографических служб в последние 20 лет шел по пути автоматизации картографирования и внедрения цифровых методов сбора и обработки данных.

Одной из главных задач модернизации отрасли является обеспечение единства координатного описания пространственных объектов вне зависимости от использованных средств измерений и источников данных.

Однако на современном этапе международная практика предлагает и успешно использует новые принципы организации и управления пространственными данными на основе национальных инфраструктур пространственных данных.

Одним из важных ограничивающих факторов по-прежнему являются действующие ограничения на распространение географической информации. Мировая практика демонстрирует приверженность принципу полного снятия любых ограничений на использование координатных описаний пунктов национальных геодезических сетей для создания и актуализации картографических материалов.

Вместе с исключением из перечня сведений, подлежащих засекречиванию, координат геодезических пунктов из него должны быть исключены также сведения о ключах (параметрах) перехода от местных систем координат к государственным системам и наоборот. Без отмены секретности ключей перехода невозможно соблюсти принцип экстерриториальности, сопоставимости данных о пространственных объектах, координаты которых определены в разных местных системах координат, а также единства координатного пространства страны.

Принятие предложенных изменений в законодательстве, проведение модернизации отрасли, использование современных программных средств приведут к созданию единой цифровой модели местности, единой структуры с едиными требованиями к входящим данным и результату моделирования.


Литература:

  1. Цветков В. Я. Создание интегрированной информационной основы ГИС. // «Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка»: — М.:, 2000, № 4

  2. Мартыненко А. И., Варшанина Т. П., Плисенко О. А. Геоинформационное моделирование территорий.//.// Системы и средства информатики: Спец. Вып. Геоинформационные технологии / Под ред. И. А. Соколова. — М.: ИПИ РАН, 2004.

  3. Александров В. Н., Яковлева Р. Б. Геоинформация на пути к международным стандартам// Территория — соврем, технологии упр.- 1998.- № 1.- С.52–53

  4. Плисенко О. А. Цифровая модель местности, как основа для вычислительных экспериментов в ГИС//- Адыгейский государственный университет, Майкоп, Россия

  5. ЦИФРОВАЯ МОДЕЛЬ МЕСТНОСТИ// Уснич Д. С. Белорусский государственный университет, г. Минск, Беларусь.

Основные термины: цифровой модели местности, цифровых моделей местности, объектов местности, модель местности, Цифровые модели местности, структуры цифровой модели, построения цифровой модели, модели рельефа местности, модели местности инженерного, модели местности должны, моделей местности пространственных, модели местности система, описания объектов местности, рельеф местности, реальных объектов местности, цифровая модель местности, Моделирование местности, математической моделью местности, цифрового моделирования местности, антропогенных объектов местности

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle