Что такое цифровая модель местности

Понятие о цифровой модели местности

Цифровая модель местности (ЦММ) представляет собой совокупность данных (плановых координат и высот) о множестве её точек. Указанная совокупность может представлять собой отдельно цифровую модель рельефа (ЦМР) и цифровую модель контуров (ЦМК), т.е. ситуации местности. В последнем случае элементы ситуации могут быть заданы только плановыми координатами Х и Y. Цифровая модель рельефа обязательно задаётся одновременно плановыми координатами и высотами Н.

Цифровая информация о местности очень удобна для представления и хранения в электронном виде.

Цифровая модель местности: а) представление ситуации; б) представление рельефа.

Аналитическая форма представления ситуации (рис. 8.1 а) имеет вид таблицы с номерами точек (1 – 26), их координатами Х, У и указанием взаимосвязи точек контура, например, 1-2-3-4 – сплошной контур дома, 25- 24-26 – контур леса. Такая информация записывается в кодированном виде в таблице.

При задании рельефа в аналитической форме используют два метода. В первом, в зависимости от сложности рельефа, координаты и высоты точек определяют в узловых точках сплошной равномерной сети равносторонних треугольников и квадратов. В каких-то местах эта сеть может быть гуще, в других – реже. Такой метод имеет недостаток, определяемый рассогласованностью выбора координируемой точки с характером рельефа местности. Во втором методе (рис. 7.1 б) выбор координируемых точек определяется особенностями рельефа в тех или других частях местности. Точки выбирают на характерных линиях (линиях водослива и водораздела), на вершинах возвышенностей и по дну котловин (ям), в седловинах, в местах перегибов рельефа с выделением фрагментов с однородным склоном и т.п. Таким образом, во втором методе используется подход, соответствующий методике топографической съёмки рельефа, например, при тахеометрической съёмке.

Оставьте свой отзыв, комментарий или задайте вопрос

Источник

Что такое цифровая модель местности (ЦММ)

Цифровые модели местности используются для анализа трехмерной поверхности земли, проектирования и визуализации территорий, для вычисления объемов на месторождениях открытого типа.

Цифровая модель местности (ЦММ) — представление территории в 3D виде, информация о которой получена с помощью сканирования LIDAR-оборудованием или методом аэрофотосъемки. Модель местности в виде облака точек отображает рельеф, растительность, здания и другие объекты, находящиеся на участке в процессе съемки.

Где и для чего используется ЦММ

Цифровые модели служат дополнительным материалом для проектировщиков, дизайнеров, геодезистов. По ЦММ можно рассчитать оптимальные параметры при строительстве зданий и сооружений, разработать дизайн-проект городской застройки, визуализировать проектные решения.

Дистанционные способы получения информации о местности (сканирование и аэрофотосъемка) многократно упростили процедуру геодезической съемки участков земной поверхности. Сегодня производительность облета территории на беспилотном или пилотируемом самолете – несколько тысяч гектар в день. Моделирование в трехмерном виде сократило сроки и стоимость изыскательских работ.

**Сферы применения цифровых моделей местности:**

Построение рельефа для топографических планов;

Определение объемов открытых горных работ;

Исполнительные BIM-модели уровня LOD-2;

Визуализация проектных решений;

Выбор оптимального пути линейного объекта;

Мониторинг территории, путем сравнения двух ЦММ, выполненный в разное время;

Определение точек установки городских видеокамер с исключением «мертвых» зон.

На сегодняшний день основной способ проектирования, связанный с земной поверхностью, основывается на цифровых моделях местности, рельефа и триангуляции на их базе. С помощью ЦММ можно заранее оценить возможные факторы риска при строительстве и других работах, избегая негативных последствий от возможного воздействия природных факторов.

Как получают данные для построения ЦММ

Для создания цифровой модели полигона необходим большой объем информации о месторасположении характерных точек всех объектов, расположенных на территории. Это их координаты, высоты, цвет. В настоящее время сбор информации ведется с воздуха или с наземных сканеров – это практичная, быстрая и точная съемка местности с использованием летательных аппаратов. Собранный массив насчитает миллионы и миллиарды точек, собранные данные обрабатывается в специальном программном комплексе. В результате можно получить точную цифровую модель местности в течение нескольких часов.

Виды ЦММ

Информация о полигоне будущих работ в зависимости от поставленных задач может быть представлена в следующих видах.

Колоризованного плотного облака точек

Многоуровневые тайловые модели.

Полноценная деятельность современных инженеров, застройщиков, проектировщиков при разработке планов градостроительства и освоения территорий невозможна без ЦММ — исчерпывающей высокоточной базы данных о ландшафтных условиях интересующего полигона будущих работ.

Технология построения цифровых моделей

Методом аэросъемки

Исходными данными, полученными в процессе аэрофотосъемки с БПЛА, являются фотографии и данные об их местоположении в момент спуска затвора камеры. Изображения сохраняются в формат RAW-файлов. Затем производится их обработка с применением специального ПО в несколько этапов.

В результате фотограмметрической обработки данных получаются ЦММ с пространственным разрешением от 1 см на пиксель, в зависимости от необходимой точности.

Методом лазерного сканирования

Сканирующие системы имеют преимущество перед аэрофотосъемочной методикой в плотности облака точек. Их используют для создания трехмерных моделей застроенной, залесенной области изысканий. В отличие от воздушного лазерного сканирования (ВЛС), аэрофотосъемка не сможет собрать отметки рельефа в густом лесу. Точность отражения импульса позволяет укладываться в погрешность 2-3 мм по высоте, что значительно точнее АФС.

Источник

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.

Сфера применения цифровых моделей рельефа

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.

Получение данных для построения ЦМР

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).

Технология обработки данных для ЦМР

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.

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

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

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

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.

Источник

Цифровая модель местности — определение, виды, порядок построения

Время прочтения: 4 минуты

Начать проектировочные работы невозможно без точных сведений о территории будущей застройки. Для детального анализа поверхности рельефа и объектов при разработке масштабных проектов применяется цифровая модель местности (ЦММ). Ее построение осуществляется с помощью топографических карт.

Фактически, ЦММ — изображение плановых координат и высот конкретного участка местности, имеющее математическое представление. С ее помощью проектные организации анализируют поверхность рельефа. Проводят мониторинг состояния территории и расположенных на ней объектов. Контролируют объем проводимых работ, решают прочие задачи в рамках аналитических проектных задач. Также 3D-модель местности часто используется для BIM-проектирования.

Для чего нужна ЦММ?

Невозможно исследовать каждый сантиметр территории при больших масштабах. Поэтому приходится определять значения неизведанного пространства по соседствующим дискретным данным с помощью применения математических методов. ЦММ отражает гипотетические сведения о том или ином участке поверхности. Также учитываются его геопространственные координаты, характеристики и возможные реакции на то или иное воздействие. Кроме анализа поверхности рельефа, цифровое представление может использоваться для:

Быстрого построения карт (крутизны, экспозиции склонов, др.);

Вертикальной планировки участка по заданным параметрам;

Разработки рациональных вариантов строительства здания, сооружения;

Осуществления расчета площадей и объемов земляных работ;

Детального анализа экспозиции и уклонов склонов;

Представления, анализа полученных данных в 3-х измерениях;

Анализа зон видимости и т.д.

Инженерная цифровая модель местности может понадобится для картографирования и обустройства площадки при проектировании ландшафтного дизайна. Также применяться при проектировании зданий, автомобильных дорог, магистралей, развязок. Для решения задач по охране территории, проведения научных исследований.

Виды цифровых моделей местности

Информация об участке, представленная в цифровом виде, удобна для представления, хранения, обработки. В зависимости от целей, совокупность данных может быть представлена в формате:

Модели рельефа цифровой (ЦМР). Содержит информацию о рельефе территории. Она представлена набором точек с известными координатами, высотами. Также отображаются связи между ними, способы определения высот новых точек по заданным плановым отметкам.

Цифровой модели контуров (ЦМК). Содержит данные о характеристиках и плановом положении объектов, связях между ними.

Цифровая модель рельефа местности одновременно содержит плановые координаты и высоты Н, а во втором случае задействованы только плановые высотные координаты Х, Y.

Построение цифровой модели местности

При проектных аналитических работах эффективно использовать ЦММ. В этом случае моделирование осуществляется на базе топографических карт.

С целью прогнозирования информации о рельефе на исследуемом участке и построения модели используют математические методы:

Принципы триангуляции Делоне;

Метод обратных взвешенных расстояний;

Тренд-интерполяция, а также различные формулы, закономерности.

Для быстрого получения цифровой модели местности, а также её обработки применяют специальное программное обеспечение.

Преимущества «Гектар Групп»

Формирование ЦММ для задач проектирования производят на базе топографических карт. Здесь важна точность первичных данных.

Ошибки, допущенные при построении топографического плана и ЦММ приводят к принятию нерациональных проектных решений. В свою очередь, это может стать причиной переделок, аварий, дополнительных расходов средств (до 35%) во время строительства. Чтобы исключить эти проблемы, доверьте проведение исследований экспертам «Гектар Групп».

С нами ЦММ местности (по фотоснимкам, цены на нее начинаются от 17 000 руб. за 1 га), будет построена в соответствии с нормативными документами.

5 причин сотрудничать с нами:

Команда инженеров-геодезистов с опытом работы от 5 лет;

Высокоточные тахеометры с 3-х, 1-но секундной точностью, нивелиры, GPS-оборудование, квадрокоптеры;

Наличие ПО для обработки данных: Топоматик Robur, AutoCAD Civil 3D, ПО CREDO ТОПОПЛАН, CREDO_DOS;

Ускоренное согласование топоплана с эксплуатирующими организациями. За счет понимания их требований, нюансов;

Материальная и юридическая ответственность за результаты испытаний.

Свяжитесь с нами и получите бесплатную консультацию эксперта прямо сейчас!

Источник

Что такое цифровая модель местности

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОДЕЛИ МЕСТНОСТИ ЦИФРОВЫЕ

Digital terrain models. General requirements

Дата введения 2006-07-01

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Государственный научно-внедренческий центр геоинформационных систем и технологий» (ФГУП «ГОСГИСЦЕНТР») и Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 394 «Географическая информация/геоматика»

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на цифровые модели местности.

Стандарт предназначен для применения учреждениями, организациями и предприятиями независимо от форм собственности и подчинения, которые занимаются созданием и применением цифровых моделей местности, организацией баз и банков пространственных данных.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

3 Термины, определения и сокращения

3.1 В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 28441 и ГОСТ Р 52438.

3.2 В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:

4 Общие положения

4.1 ЦММ входят составной частью в информационное обеспечение географических информационных систем, систем автоматизированного создания и ведения кадастров различного назначения, систем навигации и позиционирования.

В указанных системах ЦММ служат картографической основой для пространственной привязки баз тематических данных, получаемых в результате проведения инженерных изысканий, земельно-кадастровых работ, межевания земель, статистических исследований, иных специальных работ и обследований.

4.2 Для формирования ЦММ используют методы и средства, обеспечивающие создание таких пространственных данных, которые обеспечивают соответствие модели требованиям настоящего стандарта.

Предпочтительными методами и средствами являются:

— цифровая фотограмметрическая обработка материалов аэросъемки и космической съемки;

— цифровая обработка материалов наземной автоматизированной топографической съемки;

— цифрование картографических материалов;

— автоматизированная генерализация топографической информации для создания ЦММ мелких масштабов из ЦММ более крупных масштабов.

4.3 При создании конкретной ЦММ могут быть использованы любые материалы и данные, обладающие требуемыми достоверностью, современностью и точностью, в том числе материалы и данные Федерального картографо-геодезического фонда, автоматизированного Государственного каталога географических названий России, справочно-информационных систем других ведомств.

4.4 Оценка качества пространственных данных осуществляется на этапах жизненного цикла ЦММ путем контроля качества:

— исходных данных, используемых для создания или обновления ЦММ;

— в процессе создания или обновления ЦММ;

— после завершения процесса создания или обновления ЦММ;

— в процессе преобразования ЦММ с учетом требований пользователя.

4.5 Для поддержания ЦММ в соответствии с современным состоянием местности они должны обновляться:

4.6 Подтверждение соответствия ЦММ требованиям нормативных документов рекомендуется осуществлять в Системе сертификации геодезической, топографической и картографической продукции с учетом положений, установленных в [1].

5 Требования к содержанию данных в составе ЦММ

5.2 При уточнении для конкретной ЦММ состава объектов, атрибутов объектов и значений атрибутов руководствуются положениями [2], определяющими масштабы карт и планов, которые необходимы для решения тех или иных задач.

Нагрузку ЦММ пространственными объектами и их атрибутивными данными выбирают в зависимости от назначения ЦММ и решаемых с ее помощью задач.

5.3 Объекты ЦММ должны быть классифицированы и снабжены кодами. Для ЦММ рекомендуется использовать системы классификации и кодирования, разработанные в соответствии с ГОСТ Р 51606.

— гидрография и гидротехнические сооружения;

— промышленные, сельскохозяйственные и социально-культурные объекты;

— дорожная сеть и дорожные сооружения;

— растительный покров и грунты;

— границы, ограждения и прочие объекты;

— подписи собственных названий объектов.

5.4 В рамках конкретной ЦММ допустимо декларирование и использование только одной системы классификации и кодирования.

6 Требования к моделям данных, типам объектов ЦММ и правилам их цифрового описания

6.1 Для представления объектов в ЦММ используют следующие модели пространственных данных:

— модели, в которых используются и векторные, и растровые данные.

С учетом того, что ЦММ используют, как правило, для решения аналитических и расчетных задач, анализа, подготовки проектов и отчетов, предпочтительной является векторная топологическая модель.

Растровое представление данных рекомендуется использовать в качестве промежуточной модели при обновлении ЦММ по материалам аэрокосмической, лазерной и тепловизионной съемок.

Модели, имеющие в своем составе растровые и векторные данные, рекомендуется использовать в качестве цифровых ортофотокарт и ортофотопланов.

Для описания рельефа используют цифровую модель рельефа (сеточную, триангуляционную, структурную).

6.1.1 Векторная модель может иметь двух- или трехмерную размерность данных.

Векторная модель данных должна сопровождаться указанием единиц измерения, в которых описываются данные. В качестве основных единиц измерения в соответствии с [3] должны использоваться линейные единицы СИ (километры, метры, дециметры, сантиметры и др.).

1 Для ЦММ, описывающих зарубежные территории, допустимы такие линейные внесистемные единицы измерения, как миля, дюйм и др.

2 В случаях, когда это оправдано с точки зрения специфики области использования ЦММ, допустимо применение градусных единиц СИ.

6.1.2 Растровая модель данных должна сопровождаться указанием размера пикселя и соответствующего ему значения на местности (в линейных единицах СИ).

Источник