Цифровая модель рельефа (ЦМР)

Рельеф — это очертание земной поверхности, в совокупности всех ее неровностей, положительных и отрицательных форм. Традиционное изображение рельефа в виде топографической карты (в плоском виде) уступает место объемным моделям, созданным с помощью аэрофотоснимков и воздушного лазерного сканирования.

Цифровые модели рельефа (ЦМР) — это вид трехмерных математических моделей, содержащих информацию о высотных отметках земной поверхности. Глобальные ЦМР строятся по данным космической радарной съемки. Крупномасштабные модели, предназначенные для нужд проектирования, создаются на основе съемки с беспилотных или пилотируемых воздушных судов со сканирующим или фотографирующим оборудованием.

На основе полученных данных выполняются различные геоинформационные задачи, требующие знания о рельефе:

• изучение площадок для строительства зданий и сооружений;
• прогнозирование эрозионной опасности склонов, оползней:
• изучение направлений поверхностного стока вод, паводков;
• устойчивость ландшафта для сельскохозяйственного освоения;
• изучение рельефа морского, речного дна для судоходства;
• анализ видимости для планирования коммуникационных сетей;
• мониторинг экзогенных процессов путем сравнения нескольких ЦМР.

Максимально точное отображение рельефа позволяет снизить риски при решении различных задач, разработать меры для безопасного использования земель. ЦМР создается на основе цифровых данных с воздуха и дает полную информацию о координатах точек на местности, отметок высот, урезов воды и т.д. в триангуляционном или матричном виде.

Преимущества от использования 3D-представлений рельефа заключается в наглядности геопространственного изображения и совершенно новых информационных возможностях, которые обеспечивает машинная графика в сравнении с обычными плоскостными картами и схемами.

Источниками информации для построения цифровых моделей рельефа служат облака точек ВЛС, аэрофотоснимки, данные радиолокационной съемки. Наиболее практичный, быстрый и достаточно точный результат можно получить с использованием АФС с беспилотных летательных аппаратов. При этом применяется эффективный метод перекрывающихся фотоизображений.

В настоящее время аэрофотосъемка с БПЛА является наиболее простым и дешевым способом проведения крупномасштабных измерений на больших территориях, съемки в целях построения ортофотопланов местности и цифровых моделей местности (ЦММ). В процессе обработки данных плотного облака точек инженеры-геодезисты набирают высотные отметки рельефа, создавая таким образом ЦМР — цифровую модель рельефа. ЦМР не включает в себя сведения о высотных отметках растительности, сооружений, техники на земной поверхности. Данный материал нужен проектировщикам для планирования строительства.

Съемка с беспилотников при помощи лазерных сканеров позволяет охватывать не слишком большие площади (оборудование устанавливается на мультироторные БЛА, коптеры), но конечный материал в виде облака точек значительно качественнее данных аэрофотосъемки.

При аэрофотосъемке в зависимости от характеристик изучаемого земельного участка, производится фотографирование заданной площади серией параллельных маршрутов, имеющих поперечное перекрытие до 60–80 %. Для линейных объектов (например, оси трубопровода, ЛЭП, дороги) перекрытие может достигать 90 %.

Съемка выполняется с объектива квадракоптера, направленного вертикально вниз – в надир. В необходимых случаях обеспечивается угол наклона оптической оси. Перед началом аэрофотосъемки для пространственной привязки на территории располагают опорные точки — наземные реперы (объекты, которые будут определены на фотоснимках в процессе обработки).

Для обработки полученных аэрофотоснимков используется различное программное обеспечение, наиболее известным является Agisoft Metashape, Bentley, Pix4D. По принципу фотограмметрии снимки выравниваются, привязываются в местную систему координат, собираются в карту высот, облако точек и ортофотоплан. Работа выполняется поэтапно в несколько стадий.

1. Сначала находят общие точки фотографий («связующие») и по ним определяет положение, ориентацию, геометрию камер (фокусное расстояние, параметры дисторсии).

2. На основе рассчитанных положений съемочной аппаратуры по цифровым снимкам производится построение разреженного и плотного облака точек фотограмметрической обработки (ТФО).

3. На базе плотного облака точек выстраиваются полигональные модели поверхности для составления ортофотопланов мелкого масштаба с разрешением до 1 см/пикс.

4. Плотное облако точек является основой построения цифровой модели поверхности, и после выделения при необходимости группы точек «земля», отснятых геодезистом в местах, где модель не определяет уровень земли – построения цифровой модели рельефа (ЦМР).

В процессе обработки цифровых данных (плотного поля ТФО) используются стандартные инструменты «отсеивания» — фильтрации точек, не описывающих реально существующие объекты. Например, птицы, деревья, кустарники, ложные, «лишние» отображения. Использование таких инструментов, как и «ow points», «air points», «isolated points» и другие, позволяет исключить возможность ошибок и увеличить скорость обработки данных.

Наша компания оказывает услуги в сфере геодезии и картографии с 2014 года. За это время с помощью БПЛА мы засняли более 600 объектов. Летательные аппараты оснащены современными камерами высокого разрешения, системами стабилизации положения и ориентирования, сканирующими системами.

Заказывая выполнение цифровой модели рельефа в «Сервис Гео» вы получаете следующие преимущества:

• не переплачиваете за аренду БПЛА — у нас собственный парк беспилотников;

• качественный результат — мы имеем опыт съемки на Камчатке, в Дагестане, Хабаровском крае, Тюменской, Мурманской областях;

• решение задачи «под ключ» — от постановки задачи до получения готовой ЦМР.

Обращайтесь к нам по телефону, чтобы получить исчерпывающую консультацию по вопросу построения цифровой модели рельефа, коммерческое предложение с расчетом стоимости работ и указанием срока исполнения.