ТЕМАХ Спеціальність- 05
Работа добавлена на сайт samzan.net:
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ
ГЕРМОНОВА КАТЕРИНА ОЛЕКСАНДРІВНА
УДК:528.007
ВДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ ВВоду-ВИВОДУ
КАРТОГРАФІЧНОЇ ІНФОРМАЦІЇ В КАДАСТРОВИХ
ГЕОІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ
Спеціальність: 05.24.04 –Кадастр і моніторинг земель
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття вченого ступеня
кандидата технічних наук
Київ-2001
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Донецькому державному технічному університеті Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник: Доктор технічних наук, професор Могильний Сергій Георгійович, Донецький державний технічний університет, завідувач кафедри геоінформатики ї геодезії.
Офіційні опоненти: Доктор технічних наук, професор Боровий Валентин Олександрович, Київський національний університет будівництва і архітектури, завідувач кафедри автоматизації геодезичних вимірювань. Кандидат технічних наук, доцент Суховірський Борис Іванович, Чернігівський державний інститут економіки і управління, завідувач кафедри інформаційних систем і технологій.
Провідна установа: Харківська Державна Академія міського господарства, кафедра геодезії і геоінформаційних технологій, Міністерство освіти і науки України, м.Харьків.
Захист відбудеться “15” червня 2001 року о 10оо годині на засіданні спеціалізованої Вченої ради Д26.056.09 при Київському національному університеті будівництва і архітектури за адресою: 03037, Київ –37, Повітрофлотський проспект, 31, ауд. 466.
З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Київського національного університета будівництва і архітектури за адресою: 03037, Київ-37, Повітрофлотський проспект, 31.
Автореферат розісланий “ 14 ” травня 2001 р.
Вчений секретар
спеціалізованої Вченої ради
к.т.н., доцент ІСАЄВ О.П.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Реформування економіки України неможливе без заснованого на законодавчій базі розв'язування питання власності на землю. Ефективне державне управління земельними ресурсами, успіх реалізації земельної реформи і функціонування земельного ринку визначається наявністю доступної інформації про землю, в основі якій лежать картографічні матеріали державного земельного кадастру.
Створення в Україні сучасного державного земельного кадастру є важливою, складною і дуже коштовною технічною проблемою, тому одним з основних напрямів її рішення є розробка і впровадження засобів комплексної автоматизації кадастрових робіт на основі комп'ютерних геоінформаційних технологій.
Основу геоінформаційних систем (ГІС) складають електронні карти і атрибутивна інформація до них. Витрати на їх створення займають біля шістдесяти процентів всього часу розробки ГІС, тому скорочення витрат на збір і управління точними і надійними даними може значно підвищити ефективність геоінформаційної системи, що розробляється.
Одним з шляхів отримання даних для ГІС є векторизація растрових карт, яки отримують скануванням вихідного картографічного матеріалу (ВКМ) на недорогих поліграфічних сканерах. При застосуванні такого обладнання виникає необхідність сканування ВКМ по частинах. Отримані растрові зображення мають різне орієнтування і спотворені за рахунок помилок сканування, помилок математичної основи і деформації підкладки.
Тому актуальне вирішення проблем, пов'язаних з підготовкою матеріалу, який отримано скануванням, для введення в ГІС.
Рішення задач візуалізації і виводу даних являється невід'ємною складовою любої ГІС, тому розробка теоретичних принципів та технологічних процесів автоматизованого створення і ведення цифрової моделі чергового кадастрового плану являє собою актуальну науково-практичну задачу.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Технології і алгоритми вводу-виводу даних в ГІС, які розроблено в дисертації, були реалізовані в Донецькому Регіональному кадастровому центрі (м. Донецьк), та в учбовому процесі на кафедрі геоінформатики і геодезії в ДонДТУ (м. Донецьк) у вигляді програмного комплексу MapBmp для створення єдиного растрового картографічного зображення і у вигляді підсистеми створення, ведення і коректування цифрової моделі чергового кадастрового плану (ЦМЧКП) в автоматизованій системі державного земельного кадастру (АСДЗК) Донецької області. Ці програмні продукти дозволили використати поліграфічні сканери для отримання з необхідною точністю растрових зображень карт і планів і значно підвищити продуктивність труда при побудові кадастрових планів.
Дослідження виконувалися в рамках науково-дослідних робіт по держтемі Г-2-96 “Теоретичні основи автоматизованої інформаційної системи прийняття управляючих рішень при маркшейдерському забезпеченні відкритих гірських робіт", номер держреєстрації №0196U0003339.
Мета і задачі досліджень. Метою даної роботи є вдосконалення і дослідження технологічних схем вводу-виводу в кадастрових геоінформаційних системах для підвищення точності і рівня автоматизації, а також зниження вартості.
Задачі досліджень:
1. Дослідити малоформатні поліграфічні сканери і обґрунтувати методи підвищення точності сканування.
2. Обгрунтувати методи формування єдиного цифрового зображення з растрів окремих частин картографічних матеріалів.
3. Формалізувати автоматизований процес побудови чергового кадастрового плану по базі даних автоматизованої системи державного земельного кадастру і описати його за допомогою методів штучного інтелекту.
Методи дослідження: у роботі використовувалися методи обчислювальної математики, інформатики та математичної статистики. При проведенні експериментів використовувалися методи математичного моделювання і візуально-графічного аналізу результатів.
Формалізація правил створення узагальненої технологічної системи для побудови кадастрових планів виконувалася на основі контекстно-вільних граматик.
Наукова новизна одержаних результатів.
1. Обґрунтовано новий метод автоматизації розпізнавання вершин сітки-еталона шляхом перетворення вихідного зображення в нове (растр згортки) і визначено оптимальні параметри цього перетворення, які враховують показник роздільної здатності сканування.
2.Обґрунтовано можливість використання результатів калібрування поліграфічних сканерів з метою підвищення точності сканування, а також обґрунтовано і розроблено метод їх самокалібрування за допомогою калібровочної сітки-еталона у вигляді хрестів, які розташовані по периметру робочої поверхні сканування.
3.Теоретично обґрунтовано міру близькості окрасу зображення методом представлення кольору у вигляді точки трьохмірного простору інтенсивності його складових.
4.Розроблено метод визначення оптимальних параметрів перетворення окремих растрів в єдине растрове зображення, який засновано на спільному аналізі залежності положення опорних та точок зв'язку в єдиній системі координат і в системах координат кожного растру.
5. Обґрунтовано формальну модель моделювання чергових кадастрових планів, для якої на основі контекстно-вільних граматик формалізовано 68 правил та умов, і яку реалізовано у вигляді експертної системи створення, ведення і редагування кадастрових планів.
Практичне значення одержаних результатів. Алгоритм автоматичного розпізнавання вершин сітки-еталона, який розроблено в дисертації, дозволив реалізувати технологію самокалібрування сканерів, що значно підвищило точність сканування на недорогому сканерному обладнанні.
Математична залежність, яку було отримано для визначення міри близькості кольорів, дозволила виконувати зшивку частин, які отримуються внаслідок сканування ВКМ, в єдину растрову карту без втрат в точності і колірному рішенні.
Модель експертної системи, яку було розроблено для моделювання чергового кадастрового плану, дозволила автоматизувати процес візуалізації кадастрових планів в умовно-знаковому вигляді.
Особистий внесок здобувача. Основний зміст роботи опублікований в шести друкарських роботах, які виконані особисто автором: одна стаття в спеціалізованому журналі, дві - в збірниках трудів, дві - в трудах конференцій, одна - доповіді конференції .
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи докладалися і обговорювалися в Донецькому державному технічному університеті (1996-2000 роки), а також на всеукраїнських науково-технічних конференціях Вузів України в 1997-2000 роках в м. Дніпропетровськ.
Публікації. По матеріалах дисертаційної роботи опубліковане 6 друкарських робіт.
Структура і об'єм роботи. Дисертація складається з введення, трьох розділів, висновку і списку літератури з 146 найменувань, в тому числі 21 зарубіжних. Робота містить 122 сторінки друкарського тексту, 10 таблиць, 44 рисунка.
ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтовано актуальність, визначено мету роботи, відзначено її наукову новизну, практичне значення одержаних результатів та особистий внесок здобувача.
У першому розділі виконана класифікація існуючих ГІС за проблемною орієнтацією, за територіальним осягненням, за цільовим призначенням, за тематикою та іншими ознаками.
Розглянуто етапи створення тематичних ГІС (рис.1), та виконано аналіз сучасних методів і засобів вводу-виводу картографічної інформації в них. На основі виконаного аналізу сформульовані основні задачі дослідження:
1.Дослідити поліграфічні сканери на можливості їх застосування для вводу картографічної інформації в ГІС.
2. Розробити механізм і реалізувати процес калібрування та самокалібрування сканерів.
3.Розробити математичну модель орієнтування і зшивки растрових карт.
Рис. 1. Загальна схема створення геоінформаційних систем
При веденні графічної документації державного земельного кадастру основна роль відводиться моделюванню і візуалізації чергових кадастрових планів. Інформаційною основою для кадастрових планів є їх цифрова модель, яка дозволяє автоматизувати процес їх створення. Основні задачі досліджень в цьому напрямку:
1. Розробити контекстно-вільні (КВ) граматики для цифрового моделювання чергових кадастрових планів.
2. Розробити експертну систему (ЕС) для створення, ведення і редагування цифрової моделі чергового кадастрового плану.
У другому розділі показано, що на створення растрової карти впливають: параметри вибраної для роботи моделі сканера (роздільна здатність, глибина кольору, розмір робочої поверхні сканування), орієнтування вихідного картографічного матеріалу на робочій поверхні сканера, геометричні помилки сканування, помилки, які викликані деформацією вихідного картографічного матеріалу і спотвореннями його координатної сітки, різні картографічні проекції і масштаби листів.
У роботі на основі аналізу результатів сканування і джерел вихідного картографічного матеріла зроблено висновок, що сканування карт масштабів 1:500 ё 1:25000 достатньо виконувати з роздільною здатністю 250ё300 dpi (піксель ” 0.08 мм) і 256- колірною палітрою. Це дозволить значно зменшити розміри файлів з растровими картами без втрати в точності і в колірному рішенні
У другому розділі розглянуто можливість застосування недорогих поліграфічних сканерів для отримання растрових карт, а також приведені результати досліджень цих сканерів, які показали, що геометричні помилки сканування досягають 20 пікселів (”2 мм). Алгоритми калібрування і самокалібрування сканерів розроблено на підставі висновку, що геометричні помилки сканерів мають систематичний характер.
Для калібрування вибрана сітка-еталон з розміром чарунку 5х5 мм і яка повністю покриває робочу поверхню сканування. Положення вузлових точок, еталонні значення координат яких відомі з точністю 0.001 мм, визначалося по растровому зображенню сітки, що отримано внаслідок сканування.
Для вилучення систематичних помилок сканера на основі аналізу його будови і принципу роботи, а також статистичних досліджень, обгрунтовані функції їх апроксимації наступного вигляду:
, (1)
де - параметри систематичних лінійних спотворень; , - параметри систематичних нелінійних спотворень; - еталонні координати вузла і; - виміряні координати і-того вузла; - помилки, зумовлені погрішностями сканування і вимірюваннями координат.
Розв'язуючи систему рівнянь (1) за способом найменших квадратів (при умові ), визначають параметри , які надалі використовуються для коректування растрових зображень картографічного матеріалу з метою вилучення геометричних помилок сканування.
Коректування растрової карти з метою вилучення систематичних помилок сканування виконується методом зворотного трансформування, параметри якого визначаються з системи рівнянь, подібних формулі (1):
,(2)
де - параметри систематичних помилок при зворотному трансформуванні. Система рівнянь (2) вирішується аналогічно системі (1).
Для виключення трудомісткого процесу визначення параметрів систематичних спотворень розроблено новий метод автоматизації розпізнавання вершин сітки-еталона на растрі. Суть методу полягає в тому, що маска пошуку у вигляді кола переміщається по растру, при кожному її положенні визначається кількість білих і чорних пікселів (nбел, nчерн ), що попали в маску. Якщо для деякого положення маски виконується умова
, (3)
то центральний піксель маски забарвлюється в чорний колір, якщо немає, то в білий. Тут j - деяка функція від змінних nбел., nчерн., а fдоп - гранична величина. Внаслідок такого перетворення растра отримують нове зображення - растр згортки, на якому тільки перехрестя сітки мають чорний колір, а всі інші елементи початкового растра - білий, тобто витерті. Виявилося, що для рішення задач калібрування сканера досить використати найпростішу функцію j у вигляді
(4)
На основі статистичних досліджень початкових растрів сітки-еталона отримана формула для обчислення допустимої величини функції в умові (3), яка має вигляд:
, (5)
де R - радіус маски пошуку, r - середня товщина лінії сітки в пікселях, К - коефіцієнт, який враховує величину роздільної здатності при скануванні і обчислюється автоматично в процесі роботи з растром (експериментально отримано для 300 dpi (піксель ”0.08 мм) і r =2 пікселя (”0.17 мм), К =0.75).
На растрі згортки вершини сітки мають вигляд хрестів або фігур, подібних ним (рис. 2,б).
За вершину сітки приймається точка перетину діагоналей чотирикутника ABCD (рис.2,в)., або точка центра тягаря отриманої фігури. Чотирикутник ABCD будується по усереднених розмірах а1, b1, a2, b2, a3, b3, a4, b4 секторів білого кольору
Рис. 2. Збільшені фрагменти растрового зображення:
а) сітки, яку отримано скануванням; б) растра згортки;
в) однієї вершини на растрі згортки.
На основі запропонованої методики автоматизації вимірювання координат вершин еталонної сітки зроблено програмний продукт MapBmр, для випробування якого використовувалися такі варіанти сітки:
1) перетворена в растр сітка, яку було зроблено в AutoCAD з розміром чарунку 5х5 мм і товщиною лінії 1 піксель (”0.08 мм);
2) растрове зображення сітки-еталону (оригінал виконано на плівці розміром 530х530 мм з розміром чарунку 10х10 мм для калібрування точного барабанного сканеру), яке було одержано при скануванні оригіналу на точному барабанному сканері СУ-АОЦ НІР 2.007 ТУ;
3) растрове зображення сітки-еталона (оригінал виконаний на склі розміром 200Х200 мм з чарункою 5х5 мм для дослідження фотограмметричних приладів), яке було одержано скануванням на планшетному сканері ScanJet IIp.
За результатами порівнянь координат вершин цих сіток, які було отримано двома засобами (традиційний - вимірювання на екрані монітора за допомогою маніпулятора “миша" і автоматизований), було знайдено, що традиційний засіб не дає необхідної точності і вельми трудомісткий. Запропонована технологія автоматизації значно підвищує продуктивність робіт (в 50 і більше разів), дає підвищення точності вимірювань на порядок і дозволяє застосовувати технологію самокалібрування сканерів.
Для самокалібрування сканера обгрунтований вибір оптимального варіанту сітки-еталона, для чого були зроблені наступні припущення:
систематичні погрішності сканера аппроксимуються функціями (1), які дозволяють добитися істотного підвищення точності результатів сканування;
випадкові помилки планового положення її вершин мають нормальний розподіл і не корельовано між собою.
Обчислені за формулами (1) параметри калібрування містять спотворення, що викликані випадковими помилками вимірювань контрольних перехрестів , тому в помилках виправлених координат будь-якої точки міститься частка, зумовлена погрішностями цих параметрів, яку можна назвати помилкою калібрування. Помилка калібрування залежить від числа і розподілу контрольних точок по полю сканування. На рис.3 показані зображення поверхонь, відмітки яких рівняються лінійним середнім квадратичним величинам помилок калібрування в точках поля сканування, для двох варіантів розташування контрольних вершин сітки-еталона. При побудові поверхонь значення mi обчислювалися по формулі:
(6)
де -ковариаційна матриця параметрів , що обчислюється при рішенні системи рівнянь (1) методом найменших квадратів; - вектори коефіцієнтів перед параметрами, відповідно першого і другого рівнянь системи (1).
Найменша помилка калібрування досягається при розташуванні контрольних точок по всьому полю сканування (рис. 3, а), однак це складно забезпечити і перехрестя можуть закривати важливі елементи зображення. Аналіз варіантів розташування контрольних точок показав, що оптимальним з точки зору втрат точності і витрат на калібрування є випадок, показаний на рис. 3-б.
Рис. 3. Помилки калібрування сканера при різному числі розташування
контрольних точок: а)1768 вершин ; б)84 вершини.
Контрольні точки досить нанести по периметру робочої поверхні сканера у вигляді ряду хрестів з кроком 10 мм, еталонні значення координат яких можна визначити, наприклад, за допомогою координатографа фотограмметричного приладу.
Технологія сканування картографічних матеріалів в режимі самокалібрування дозволила:
· в процесі сканування вилучати систематичні помилки;
· визначати стабільність роботи сканера;
· значно зменшити число еталонних точок, що скорочує час їх обробки;
· обчислювати вектор параметрів в системі рівнянь (1) при кожному скануванні, що дозволяє враховувати нестабільність роботи сканера.
У другому розділі розглянуті питання розробки і обгрунтування технології орієнтування і зшивки растрових частин карти в єдину растрову карту (рис. 4).
При роботі з декількома кольоровими кадрами вирішується питання вибору єдиної колірної палітри для них. Для восьмибітного представлення пікселя в файлі растра кожний колір палітри розглядався як точка в координатній системі інтенсивності кольорів (осі - інтенсивність червоного, зеленого і синього кольорів). Тоді кожна 256 кольорова палітра представляється у вигляді сукупності 256 точок. Мірою близькості dlin двох кольорів в палітрах k і m вважається модуль вектора, що з'єднує відповідні ним точки:
(8)
де k- номер палітри, для якої складається вектор відповідності з першою палітрою; m - номер палітри, вибраної як початкова; - інтенсивність синього, червоного і зеленого для i-того кольору k-тої палітри; - інтенсивність синього, червоного і зеленого для j-того кольору m-ної палітри.
Якщо прийняти за основу порядок розташування кольорів в палітрі, що розглядається першою, і будь-яку послідовність всіх інших палітр, то при умові мінімального значення міри близькості кольорів (8) буде створюватися матриця їх відповідності і єдина колірна палітра, в якій будуть записані середні векторні значення з всіх вибраних відповідних кольорів (рис. 5).
Рис. 5. Схема вибору відповідних кольорів на палітрах всіх кадрів:
а) колірні палітри; б) матриця відповідності розміром 256Хn
Розглянута послідовність отримання загальної колірної палітри не залежно від того, яка палітра була вибрана як перша, дає однозначний вибір кольорів в єдиній колірній палітрі, а спільна обробка всіх кадрів значно зменшує накопичення помилок орієнтування.
Запропонований апарат формул реалізований в програмному комплексі MapBmp для орієнтування і зшивки растрів кадрів. Для роботи в ньому технологічна схема орієнтування і зшивки кадрів вибирається в залежності від моделі сканера і від вихідного картографічного матеріалу (рис. 6).
Для випробування технологічних схем (рис. 6) було відскановано карту М 1:25000 території промислового центра, що складається з 4-х листів розміру 1х1.5 м і отримано 66 кадрів.
За результатами обробки 66 кадрів по трьох варіантах технологій створення растрової карти для ГІС був зроблений наступний висновок: для отримання растрової карти, ВКМ якої складається з декількох листів, що перевищують розміри робочої поверхні сканування, необхідно спочатку виконати з урахуванням калібрування сканера зшивку в растри листів по точках зв'язку, потім виключити систематичні помилки основи і тільки потім зшити відкоректовані растри листів в єдину растрову карту.
Рис. 6. Технологічна схема одержування растрової карти скануванням.
У другому розділі отримані наступні основні результати:
1. Дослідження малоформатних поліграфічних сканерів показали нестабільний характер їх роботи і низьку точність сканування. Для застосування таких сканерів виконане обґрунтування методів підвищення точності сканування за допомогою їх калібрування і самокалібрування.
2. Розроблений метод автоматизації процесу розпізнавання вершин сітки-еталона і визначення їх координат, дозволив значно прискорити процес калібрування сканера.
3. Розроблена технологія самокалібрування сканерів, в основу якої покладено метод автоматизації процесу розпізнавання вершин каліброваної сітки, дозволила значно підвищити точність сканування на недорогому поліграфічному сканерному обладнанні. Для самокалібрування обгрунтований вибір сітки-еталона у вигляді хрестів, розташованих по периметру робочої поверхні сканера.
4. Розроблений новий метод формування колірної палітри, однозначної для декількох кольорових кадрів, дозволив формувати єдине цифрове зображення з растрів окремих кадрів картографічних матеріалів без втрат в колірному рішенні.
5. Технологічні схеми, які було розроблено для формування єдиного цифрового зображення з растрів окремих кадрів картографічного матеріалу, дозволили отримувати однозначні результати, не залежно від того, в якій послідовності будут оброблятися ці кадри.
У третьому розділі розглянуті питання розробки експертної системи по створенню, функціонуванню і коректуванню цифрової моделі чергового кадастрового плану (ЦМЧКП) для автоматизованої системи державного земельного кадастру (АСДЗК).
Як джерело інформації для побудови кадастрового плану використовувалася база даних по угіддях і дільницях з кадастрової ГІС АСДЗК “Донбас 2000". Інструментом рішення задачі моделювання і візуалізації чергового кадастрового плану послужили ГІС- система ArcView 3.1 і методи штучного інтелекту. Для цього були формалізовані правила узагальненої технологічної схеми створення і редагування цифрової моделі чергового кадастрового плану, представлені формальними граматиками. База знань для експертної системи об'єднала 68 правил і умов, для яких формальний опис логіки виконаний у вигляді КВ- граматики.
При побудові ЦМЧКП виникає задача вибору в робочу область об'єктів типу ситуації за певним класифікатором. Оскільки будь-який об'єкт ситуації складається з списку координат обмежуючого його контуру, то технологію цифрового моделювання чергових кадастрових планів можна записати у вигляді операцій над списками:
Si=Sb+Sw , (9)
де Si - початкова ЦМ, Sb - проміжна ЦМ, Sw - робоча область.
При створенні ЦМДКП задача вибору в робочу область об'єктів певного типу (контурних, лінійних, позамасштабних, текстових) вирішується на основі розроблених правил. Так, наприклад, для контурних і позамасштабних об'єктів правило вибору наступне:
"<объект ситуации>i О SiЮ
ЮЮ
Ю( (Sb=Sb-<объект ситуации>i)L(Sw= Sw+<объект ситуации>i)) (10)
Процеси отримання списку координат осі лінійного об'єкта, формування і нанесення всієї текстової інформації не можливо повністю формалізувати за допомогою контекстно-вільних (КВ) мов, оскільки тут можлива поява невизначеності, яку не можна визначити, використовуючи формалізм КВ- граматики. Розв'язування такої невизначеності можливо за допомогою технології більш високого рівня штучного інтелекту експертних систем (ЕС).
Для ефективного функціонування АСДЗК необхідно, щоб підсистема моделювання і візуалізації ЦМЧКП працювала не тільки в режимі створення, але і в режимі редагування вже створеного кадастрового плану.
У роботі розроблено алгоритм локального редагування, для нормальної роботи якого всі дані для кадастрових планів були поділені по об'єктах, які надалі розміщувалися на різні шари.
За допомогою ODB- файлів була забезпечена система зберігання і відновлення графічних об'єктів, які накопичувалися у вигляді списку і додавалися в цей файл.
Всякий об'єкт, що редагується, представляється у вигляді:
(11)
Для реалізації локального редагування обмежується область редагування, яка для j-тої дільниці визначається за наступним правилом:
(12)
Вся графічна і текстова інформація, що попадає в область редагування, затирається. Потім створюються нові об'єкти ситуації і об'єкти текстової інформації в області редагування. Якщо в БД редагуванню підлягає більше за 50% інформації, то моделювання і візуалізація ЦМЧКП виконується спочатку.
Узагальнивши матеріал даного розділу, зроблені наступні висновки:
1. Розроблена КС- граматика для цифрового моделювання кадастрових планів в АСДЗК дозволила описати метричну і семантичну інформацію об'єктів ситуації для ЕС.
2. Розроблена на основі форми 6-ЗЕМ структура класифікатора, що включає всі характеристики умовних позначень для кадастрових планів, дозволила реалізувати алгоритм автоматизації побудови ЦМЧКП.
3. Сформульовані термінальні символи і синтаксичні категорії послужили основою для побудови правил функціонування ЕС створення і ведення ЦМЧКП.
4. Розроблена для створення і ведення ЦМЧКП на основі БД АСДЗК підсистема “Кадастровий план” дозволила вести роботу ЕС в режимі “реального часу”.
5. Розроблена технологія автоматизації процесу локального редагування кадастрових планів дозволила редагувати ЦМДКП за результатами редагування БД.
У висновках показано, що дисертація є закінченою науково-дослідницькою роботою, в якій вирішені задачі вдосконалення технологій вводу-виводу картографічної інформації в кадастрових геоінформаційних системах.
У висновках приведені наукові і практичні результати роботи:
1. На основі виконаних досліджень малоформатних поліграфічних сканерів розроблені і обгрунтовані методи підвищення точності сканування шляхом калібрування і самокалібрування сканерного обладнання.
2. Для автоматизації процесу калібрування і самокалібрування обгрунтований новий метод автоматизації розпізнавання вершин сітки-еталона шляхом перетворення початкового зображення в нове (растр згортки) і визначені оптимальні параметри цього перетворення, що враховують показник роздільної здатності сканування.
3. Обґрунтовані технологічні схеми отримання растрових карт скануванням ВКМ, для яких були розроблені математичні моделі і алгоритми їх реалізації. Розроблений новий метод формування колірної палітри, узагальненої для декількох кадрів.
4. Визначені оптимальні параметри перетворення окремих кадрів в єдину растрову карту.
5. Розроблена формальна модель моделювання чергових кадастрових планів в АСДЗК на основі КВ- граматик, реалізована у вигляді експертної системи створення, ведення і редагування кадастрових планів.
6. Створене програмне забезпечення по збору картографічної інформації для ГІС в растровому вигляді, отриманої скануванням ВКМ, і по створенню, веденню і редагуванню цифрової моделі чергового кадастрового плану для автоматизованої системи державного земельного кадастру.
Експлуатація створеного програмного забезпечення в Донецькому регіональному кадастровому центрі і в учбовому процесі кафедри геоінформатики і геодезії ДонДТУ показала, що навчання роботі з ними відбувається швидко і природно, оскільки в них враховані психофізіологічні особливості роботи людини за комп'ютером.
Розроблений в дисертації алгоритм автоматичного розпізнавання вершин сітки-еталона дозволив реалізувати технологію самокалібрування сканерів, що привело до значного підвищення точності сканування на недорогому сканерному обладнанні.
Отримана математична залежність для визначення міри близькості кольорів дозволила виконувати зшивку кадрів, отриманих при скануванні ВКМ по кадрах, в єдину растрову карту без втрат в точності і колірному рішенні.
Розроблена модель експертної системи для моделювання чергового кадастрового плану дозволила автоматизувати процес візуалізації кадастрових планів в умовно-знаковому вигляді і процес локального редагування кадастрових планів за результатами редагування бази даних АСДЗК.
Основні положення дисертації опубліковані в наступних роботах:
1. Гермонова Е.А. Калибровка планшетных сканеров//Приднiпровський науковий вiсник. Днепропертровск.-1998.-№118-119(185-186).-С.38-41.
2. Гермонова К.О. Технологія одержання растрових карт і планів //Вісник геодезії та картографії.-1999.-№1(12).- С.45-48.
3. Гермонова Е.А. Использование растровых изображений BMP- форматов для накопления информации в ГИС MapINFO. //Сб.трудов. Всеукраинская научно-техническая конференция 21-23 мая 1997г., Днепропетровск.- 1997.- С.194-196.
4. Гермонова Е.А. Технология получения растровых изображений карт и планов для дальнейшего их использования в ГИС//Сб. Трудов Национальной горной академии Украины. Днепропетровск.-1998.-№3.-т.6.- С.296-301.
5. Гермонова Е.А. Автоматизация процесса калибровки сканера /С23 Наукові праці ДонДТУ. Серія гірнича геологія. Випуск II.-Донецьк.-2000.-С.91-94.
6. Гермонова Е.А. Автоматизированная система создания и корректировки цифрового динамического кадастрового плана//Проблемы использования геоинформационных технологий в горном деле. Доклады II Международной научно-практической конференции.15-17 мая 2000.-Днепропетровск: РИК НГА Украины.- 2000.-С.167-171.
АНОТАЦІЯ
Гермонова К.О. Вдосконалення технологій вводу-виводу картографічної інформації в кадастрових геоінформаційних системах. –Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.24.04 “Кадастр і моніторинг земель". Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2001.
Дисертація присвячена розробці та обґрунтуванню технологій вводу-виводу кадастрової інформації в ГІС, які забезпечують потрібну точність даних і значно зменшують затрати на їх реалізацію. В дисертації досліджено малоформатні поліграфічні сканери та обґрунтовано методи підвищення точності сканування. Обґрунтовано методи формування єдиного цифрового зображення із растрів окремих частин картографічних матеріалів. Формалізовано і описано засобами методів штучного інтелекту автоматизований процес формування чергового кадастрового плану по базі даних автоматизованої системи державного земельного кадастру.
Розробки автора у вигляді програмного комплексу MapBMP і підсистеми “Кадастровий план” було апробовано на конкретних реальних об'єктах. Експлуатація створеного програмного забезпечення в Донецькому регіональному кадастровому центрі і в учбовому процесі показала, що навчання роботі з ним проходить швидко, тому що в них враховано психофізіологічні особливості роботи чоловіка за комп'ютером.
Ключові слова: РАСТРОВА КАРТА, КАДР, ЗШИВКА РАСТРІВ, СКАНУВАННЯ, КАЛІБРУВАННЯ, САМОКАЛІБРУВАННЯ, ЕКСПЕРТНА СИСТЕМА, КАДАСТРОВИЙ ПЛАН.
ABSTRACT
Germonova K.A. Perfecting of input-output technologies of the cartographical information in the Cadastral Geographic Information Systems. –Manuscript.
The dissertation on the degree of Candidate of Technical Science at the speciality 05.24.04 - “Cadastre and land monitoring”. The Kiev National University of Construction and Architecture, Kiev, 2001.
The dissertation is devoted to the elaboration and basis of the technologics of cadastral information input-output in GIS, which provide the required accuracy of data and reduce considerably the costs of its application. The small format polygraphic scanners are investigated and methods of scanning accuracy's raising are elaborated in the dissertation. The methods of a whole digital image's formation from a separate parts of cartographic materials are elaborated. The automated process of “on-line” cadastral plan formation on the base of the Automated Data Base of a State Land Cadastral System is formulated and described by the means of intelligence methods.
The software complex MapBMP and subsystem “Cadastral plan” have been developed by author were tested on a certain real objects. The approbation of software have been created in the Donetsk Regional Cadastral Center and in educational process showed, that software training is fast as it takes into account psychological and physiological peculiarities of human works on the computers.
Key words: RASTER MAP, FRAMES, “CROSS-LINK” OF FRAMES, SCANNING, CALIBRATION, SELF-CALIBRATION, EXPERT SYSTEM, CADASTRAL PLAN.
АННОТАЦИЯ
Гермонова Е.А. Совершенствование технологий ввода-вывода картографической информации в кадастровых геоинформационных системах. –Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.24.04 –“Кадастр и мониторинг земель”. Киевский национальный университет строительства и архитектуры, Киев , 2001.
Решение проблем реформирования земельных отношений в Украине и обеспечения функционирования земельного рынка на государственном уровне не возможно без информационного обеспечения на основе ГИС-технологий. Основная проблема создания подобных ГИС-систем заключается в наполнении их достоверной и полной информацией, стоимость которой составляет более 60% всех затрат. Диссертация посвящена разработке и обоснованию технологий ввода-вывода кадастровой информации в ГИС, которые обеспечивают требуемую точность данных и значительно сокращают затраты на их реализацию.
В диссертации решены следующие задачи:
1. Исследованы малоформатные полиграфические сканеры и обоснованы методы повышения точности сканирования.
2. Обоснованы методы формирования единого цифрового изображения из растров отдельных частей картографических материалов.
3. Формализован и описан средствами методов искусственного интеллекта автоматизированный процесс построения дежурного кадастрового плана по базе данных автоматизированной системы государственного земельного кадастра.
На основе выполненных исследований малоформатных полиграфических сканеров разработаны и обоснованы методы повышения точности сканирования путем калибровки и самокалибровки сканерного оборудования.
Для автоматизации процесса калибровки и самокалибровки обоснован новый метод автоматизации распознавания вершин сетки-эталона путем преобразования исходного изображения в новое (растр свертки) и определены оптимальные параметры этого преобразования, учитывающие показатель разрешающей способности сканирования. Для работы полиграфических сканеров в режиме самокалибровки обоснован оптимальный вариант сетки-эталона в виде крестов, расположенных по периметру рабочей поверхности сканирования с шагом 10 мм.
Обоснованы технологические схемы получения растровых карт сканированием исходного картографического материала (ИКМ), для которых были разработаны математические модели и алгоритмы их реализации. Разработан новый метод формирования цветовой палитры, обобщенной для нескольких кадров и определены оптимальные параметры преобразования отдельных кадров в единую растровую карту.
Разработанная КС-грамматика для цифрового моделирования кадастровых планов в автоматизированной системе государственного земельного кадастра (АСГЗК) позволила описать метрическую и семантическую информацию объектов ситуации для экспертной системы (ЭС).
Разработанная на основании формы 6-ЗЕМ структура классификатора, включающая все характеристики условных обозначений для кадастровых планов, позволила реализовать алгоритм автоматизации построения цифровой модели дежурного кадастрового плана (ЦМДКП).
Сформулированные терминальные символы и синтаксические категории послужили основой для построения правил функционирования ЭС создания и ведения ЦМДКП.
Разработанная для создания и ведения ЦМДКП на основании БД АСГЗК подсистема “Кадастровый план” позволила эмулировать работу ЭС в режиме “реального времени”.
Разработанная технология автоматизации процесса локального редактирования кадастровых планов позволила редактировать ЦМДКП по результатам редактирования БД.
Создано программное обеспечение по сбору картографической информации для ГИС в растровом виде, полученной сканированием ИКМ, и по созданию, ведению и редактированию цифровой модели дежурного кадастрового плана для автоматизированной системы государственного земельного кадастра.
Разработки автора в виде программного комплекса MapBMP и подсистемы “Кадастровый план” апробированы на конкретных реальных объектах. Эксплуатация этого программного обеспечения в Донецком региональном кадастровом центре и в учебном процессе кафедры геоинформатики и геодезии ДонГТУ показала, что обучение работе с ними происходит быстро и естественно, так как в них учтены психофизиологические особенности работы человека за компьютером.
Разработанный в диссертации алгоритм автоматического распознавания вершин сетки-эталона позволил реализовать технологию самокалибровки сканеров, что привело к значительному повышению точности сканирования на недорогом сканерном оборудовании.
Полученная математическая зависимость для определения меры близости цветов позволила выполнять сшивку кадров, полученных при сканировании ИКМ по кадрам, в единую растровую карту без потерь в точности и цветовом решении.
Разработанная модель экспертной системы для моделирования дежурного кадастрового плана позволила автоматизировать процесс визуализации кадастровых планов в условно-знаковом виде и процесс локального редактирования кадастровых планов по результатам редактирования БД.
Ключевые слова: РАСТРОВАЯ КАРТА, КАДР, СШИВКА РАСТРОВ, СКАНИРОВАНИЕ, КАЛИБРОВКА, САМОКАЛИБРОВКА, ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА, КАДАСТРОВЫЙ ПЛАН.
2. О времена, о нравы!
3. О бесплатной юридической помощи в Российской Федерации хотя бы месяц и год
4. Методы бухгалтерского учет
5. лекция 336 доц
6. Биография Кулешова Льва Владимировича.html
7. . Социальные нормы
8. обеспечение по страхованию в порядке и на условиях которые установлены настоящим Федеральным законом; 2
9. Тема- Word Формулы
10. ВМаяковский Владимир Владимирович Маяковский родился 7 19 июля 1893 года в селе Багдади Кутаисской губер
11. е носителями субъективных прав и обязанностей
12. Мария Бочкарева - русская Жанна дАрк
13. Расчёт параметров выпрямителя 001
14. а одно из древнейших СлавяноАрийских Священных Преданий сохранённых Жрецамихранителями Древнерусской Ин
15. Общая характеристика политических партий в 1917 г
16. Психологическая теория деятельности)- мотивы и сознание; мотивы и личность; развитие мотивов, внутренняя деятельность
17. на тему- Концепция социальной ответственности бизнеса Студент
18. наука и практика планирования и организации движения материальных энергетических информационных сервисн
19. Беклемишев Иван Никитич
20. Мы выбираем нас выбирают