Цифровая трехмертная модель местности

Разница между Цифровая Модель Местности (ЦММ) и Цифровой Моделью Рельефа (ЦМР)

ЦМР это построенная на основе облака точек матиматическая модель всех объектов на местности в том числе деревьев, зданий, автомобилей и т.д. ЦМР это ЦММ, с которой удалены методом фильтрации точек все объекты не относящиеся к рельефу. Процесс создания ЦМР достаточно трудоемкий из за необходимости классификации объектов и их удаления. Создание ЦМР методом дистанционного зондирования (аэрофотосъемка, лазерный сканер) не всегда возможен из-за плотной растительности. Съемку лучше проводить ранней весной или поздней осенью когда листья опали а снег еще не выпал. Для повышения точности модели снятой с беспилотного самолета может добавлятся съемка с мультикоптера и наземная фотосъемка с разных ракурсов для качественного отображения высотных объектов.

Сферы применения ЦМР и ЦММ в строительстве

  • Моделирование будущих объектов для проектирования
  • Построение модели для ландшафтного дизайна и территориального планирования
  • Расчет объемов насыпей и грунта
  • Составление кадастровых планов
  • Построение рекламных визуальных моделей

Приимущества лазерного сканирования перед аэрофотосъемкой

  • Точность - реальная точность составляет около 5 см., для БПЛА это 10 см. гарантированой точности.

Недостатки лазерного сканирования

  • Высокая стоимость - комплекс оборудования для лазерного сканирования имеет большой вес и очень требователен к положению носителя и вибрациям, поэтому может исспользоватся только на пилотируемых самолетах или вертолетах со всеми вытекающими последствиями и издержками.
  • Низкая оперативность - согласование доставки оборудования, специалистов, летательного аппарата и получение разрешений может затянутся на долго. 
  • Длительная обработка результатов - результат сканирования - террабайты сырых данных, которые нуждаются в обработке на мошьном компьютере.

На точность построения ЦМР любыми дистанционными методами сильно влияет трава и снежный покров, который практически невозможно точно расчитать и следует закладывать в погрешности.

Технология

Цифровая модель рельефа строится по фотографиям с БПЛА (самолета или мультикоптера) сделанных с перекрытием. Положение каждого центра фотографирования получается за счет бортового спутникового приемника скорректированного наземной базовой станцией, находящейся на точке с известными координатами. Для повышения точности используются наземные закоординированым точки (опознаки) хорошо различимые на фотографиях.

 

После завершения аэросъемки корректируется дисторсия (искажения) фотографий в автоматическом режиме. Затем фотоснимки, вместе с исправлеными центрами фотографирования и координатами точек на местности обрабатываются в специальных фотограмметрических программах, которые находят общие точки (100-200 шт. на фотографиию) и воспроизводят положение камеры в момент съемки каждого кадра, в результате получается разреженное облако точек. На этом этапе можно получить фотосхему. После этого в ручном режиме оценивается результат обработки, вносятся необходимые корректировки и задается программа создания плотного облака точек (40 000 - 200 000 шт.). В процессе построения происходит классификация точек, что позволяет создать из ЦММ ЦМР. По сути плотное облако точек это и есть результат лазерного сканирования.

 

Из плотного облака точек можно создать:

  • Цифровую модель местности
  • Цифровую модель рельефа
  • Фотоплан, фотосхему, накидной монтаж
  • Матрицу высот

Процесс проведения работ

Состав аэрогруппы:

  • Оператор БПЛА
  • Техник
  • Геодезист

Оборудование аэрогруппы:

  • Автомобиль повышенной проходимости
  • БПЛА (минимум 2 шт.)
  • Пусковое устройство (катапульта)
  • Наземная станция управления
  • Полезная нагрузка (фотокамера, спутниковый приемник)
  • Спутниковые геодезические приемники
  • Генератор
  • Др. оборудование

Подготовительные работы

  • Рекогнасцировка местности по спутниковым снимкам
  • Получение разрешений на исспользование воздушного пространства (4 дня.)
  • Поиск геодезических пунктов
  • Предварительное создание плана полета исходя из конфигурации объекта, переданнной заказчиком
  • Выяснения метообстановки в районе работ

Проведение работ

  • Поиск геодезических пунктов на местности, установка базовой станции
  • Раскладка опознаков или координирование характерных точек на местности (может проводится после залета)
  • Составление миссии (полетного задания) для выполнения съемки в автоматическом режиме
  • Запуск БПЛА на маршрут (менее 15 минут с момента прибытия на точку взлета)
  • Контроль выполнения миссии
  • Посадка БПЛА
  • Скачивание данных

Обработка результатов

  • Корректировка дисторсии камеры
  • Внесение поправок в центра фотографирования
  • Составление списка опознаков с координатами
  • Нанесение опознаков на снимки
  • Фотограмметрическая обработка
  • Выдача готовых результатов

Для небольших объектов результаты выдаются в течении 24 часов.

Получаемые результаты

  • трехмерные модели местности в виде облаков точек в формате: Wavefront OBJ, Stanford PLY, XYZ Point Cloud, ASPRS LAS
  • трехмерные модели местности в TIN и DEM форматах: Wavefront OBJ, 3DS models, VRML, Stanford PLY, Autodesk DXF, COLLADA, U3D, Adobe PDF;
  • трехмерные модели местности с текстурой из исходных фотоизображений
  • ортофотопланы, заданного пользователем разрешения в пользовательских границах и нарезке в формате: JPEG, PNG, TIFF, GeoTIFF, мозаика в формате Google Earth KML.
  • матрица высот в форматах: GeoTIFF, Arc/Info ASCII Grid (ASC), Band interlieved file format (BIL)
  • фотоснимки для мониторинга
  • видеосъемка процесса полета

Специализированные программы позволяют конвертировать данные практически в любой необходимый формат. Привязка изображений и 3d моделей производится в любой необходимой местной или глобальной системе координат.