Лекция 1 пп Наименование и содержание темы Кол

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Лекция 1

№ пп	Наименование и содержание темы	Кол-во часов
1.	Введение. Информация, информатизация и информационные ресурсы. Основные понятия, значение и принципы получения информации. Содержание и основные характеристики информации и информатизации. Кадастровая информация.	2
2.	Автоматизация процессов сбора и обработки полевой кадастровой информации. Геодезические работы при межевании земельных участков. Основные направления совершенствования средств и методов земельно-кадастровых работ. Характеристика программ и приборов: GPS оборудование, электронные тахеометры, лазерные дальномеры; программы для обработки и анализа геодезических данных GNSS и наземных геодезических данных
3.	Спутниковые навигационные системы. Общие принципы функционирования спутниковых навигационных систем (СНС). Обобщенная структура СНС. Системы координат, применяемые в СНС. Навигационная задача и методы ее решения. Система глобального позиционирования ГЛОНАСС и GPS NAVSTAR. Дистанционные способы зондирования Земли для целей кадастра недвижимости и охраны окружающей среды.

2. ВВЕДЕНИЕ

1. Информация, информатизация и информационные ресурсы.

Основные понятия, значение и принципы получения информации. Содержание и основные характеристики информации и информатизации.

Любой разумный вид деятельности основывается на информации о свойствах состояния и поведения той части реального мира, с которой связана эта деятельность. Слово «информация» происходит от латинского слова informatio,что в переводе означает сведение, разъяснение, ознакомление.

Под информацией понимают сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления. Например, «информация» может трактоваться, как совокупность данных, зафиксированных на материальном носителе, сохранённых и распространённых во времени и пространстве.

Современный мир характеризуется такой интересной тенденцией, как постоянное повышение роли информации. Информация имеет большое значение  для принятия оперативных управленческих решений. Она является ограниченным и дорогим ресурсом производственной активности.

Целевое назначение информации – создание новых концепций, выявление и решение проблем, принятие решений, оперативное управление, контроль, поиск – основные цели применения информации.

Основные принципы получения информации:

•  свободное, беспрепятственное и на равных для всех условиях обеспечение запроса о получении информации;
•  законность получения информации;
•  обязанность государственных органов и муниципалитетов разглашать информацию;
•  максимальная открытость информации;
•  обеспечение запроса о получении информации за самый короткий срок и самым приемлемым образом;
•  защита безопасности людей, общества и государства при предоставлении информации;
•  защита государством права получать информацию, в том числе и защита судебным путем;
•  осуществление бесплатного обеспечения получения информации, за исключением случаев, предусмотренных настоящим Законом;
•  ответственность владельца информации за нарушение прав получения информации;
•  не допущение перевеса определения ограничений, поставленных на получение информации, оснований, порождающих эти ограничения;
•  не преследование должностных лиц для разглашения информации о правовых нарушениях, рождающих интерес у общественности.

Как и всякий объект, информация обладает свойствами. Характерной отличительной особенностью информации от других объектов природы и общества, является дуализм: на свойства информации влияют как свойства исходных данных, составляющих ее содержательную часть, так и свойства методов, фиксирующих эту информацию.

Наиболее важными представляются следующие общие качественные свойства: объективность, достоверность, полнота, точность, актуальность, полезность, ценность, своевременность, понятность, доступность, краткость и пр.

1.  Объективность информации. Объективный – существующий вне и независимо от человеческого сознания. Информация – это отражение внешнего объективного мира. Информация объективна, если она не зависит от методов ее фиксации, чьего-либо мнения, суждения.
   Пример. Сообщение «На улице тепло» несет субъективную информацию, а сообщение «На улице 22°С» – объективную, но с точностью, зависящей от погрешности средства измерения. Объективную информацию можно получить с помощью исправных датчиков, измерительных приборов. Отражаясь в сознании конкретного человека, информация перестает быть объективной, так как, преобразовывается (в большей или меньшей степени) в зависимости от мнения, суждения, опыта, знаний конкретного субъекта.
2.  Достоверность информации. Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной. Достоверная информация помогает принять нам правильное решение. Недостоверной информация может быть по следующим причинам:
   •  преднамеренное искажение (дезинформация) или непреднамеренное искажение субъективного свойства;
   •  искажение в результате воздействия помех («испорченный телефон») и недостаточно точных средств ее фиксации.
3.  Полнота информации. Информацию можно назвать полной, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Неполная информация может привести к ошибочному выводу или решению.
4.  Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п.
5.  Актуальность информации – важность для настоящего времени, злободневность, насущность. Только вовремя полученная информация может быть полезна.
6.  Полезность (ценность) информации. Полезность может быть оценена применительно к нуждам конкретных ее потребителей и оценивается по тем задачам, которые можно решить с ее помощью.

Самая ценная информация – объективная, достоверная, полная, и актуальная. При этом следует учитывать, что и необъективная, недостоверная информация (например, художественная литература), имеет большую значимость для человека.

Также можно классифицировать свойства информации, характеризующие её качество, следующим образом:

•  Содержательность или внутреннее качество (качество, присущее собственно информации и сохраняющееся при её переносе из одной системы в другую)
•  Значимость (свойство сохранять ценность для потребителя с течением времени)
•  Идентичность (свойство, заключающееся в соответствии информации состоянию объекта)
•  Кумулятивность (свойство информации, заключённой в массиве небольшого объёма достаточно полно отражать действительность). С течением времени количество информации растет, информация накапливается, происходит ее систематизация, оценка и обобщение. Это свойство назвали ростом и кумулированием информации. (Кумуляция – от лат. cumulatio – увеличение, скопление).
•  Избирательность
•  Гомоморфизм
•  Защищённость или внешнее качество (качество, присущее информации, находящейся или используемой только в определённой системе)
•  Сохранность
•  Достоверность
•  Конфиденциальность.

 Логичность, компактность, удобная форма представления облегчает понимание и усвоение информации.

Классификация информации

Информацию можно разделить на виды по нескольким признакам.

По способу восприятия

Для человека информация подразделяется на виды в зависимости от типа воспринимающих её рецепторов.

•  Визуальная — воспринимаемая органами зрения.
•  Аудиальная — воспринимаемая органами слуха.
•  Тактильная — воспринимаемая тактильными рецепторами.
•  Обонятельная — воспринимаемая обонятельными рецепторами.
•  Вкусовая — воспринимаемая вкусовыми рецепторами.

По форме представления

По форме представления информация делится на следующие виды.

•  Текстовая — передаваемая в виде символов, предназначенных обозначать лексемы языка.
•  Числовая — в виде цифр и знаков, обозначающих математические действия.
•  Графическая — в виде изображений, событий, предметов, графиков.
•  Звуковая — устная или в виде записи передача лексем языка аудиальным путём.

По предназначению (По общественному значению)

•  Массовая — содержит тривиальные сведения и оперирует набором понятий, понятным большей части социума.
•  Специальная — содержит специфический набор понятий, при использовании происходит передача сведений, которые могут быть не понятны основной массе социума, но необходимы и понятны в рамках узкой социальной группы, где используется данная информация.
•  Личная — набор сведений о какой-либо личности, определяющий социальное положение и типы социальных взаимодействий внутри популяции.

По принадлежности к отрасли экономики

•  промышленности
•  материальным ресурсам
•  агропромышленному комплексу
•  связи
•  транспорту
•  капитальному строительству

Дезинформация

Дезинформацией (также дезинформированием) называется один из способов манипулирования информацией.

Старение информации заключается в уменьшении ее ценности с течением времени. Старит информацию не само время, а появление новой информации, которая уточняет, дополняет или отвергает полностью или частично более раннюю. Научно-техническая информация стареет быстрее, эстетическая (произведения искусства) – медленнее.

Источники информации

Среди источников информации (данных) в настоящее время традиционно применяются литературные, статистические, картографические, аэро - и космические материалы. Как правило, их подборка и систематизация для последующего использования осуществляется вручную. Такой путь хорошо известен.

Наблюдение 

сбор информации путём измерений.

Источники – это учебники, книги, энциклопедии, ИНТЕРНЕТ и т.д.

Подлинный переворот в службе хранения, отбора информации произвели автоматизированные информационно-поисковые системы (ИПС). Использование ИПС (электронного каталога) позволяет сэкономить время и усилия, затрачиваемые на просмотр ящиков, заполненных карточками. Кроме того, появляется возможность существенно сократить пространство хранилищ, отводимое для размещения самих каталогов.

источник информации - это система, компоненты которой обеспечивают размещение, доступность и целостность информации в соответствии с ее назначением. 

Среди источников информации (данных), широко используемых в геоинформатике, наиболее часто привлекаются картографические, статистические и аэрокосмические материалы. Помимо указанных материалов гораздо реже используются данные специально проводимых полевых исследований и съемок, а также текстовые источники. Важный признак используемых данных - в какой цифровой или нецифровой (аналоговой) форме получается, хранится и используется тот или иной тип данных, от чего зависят легкость, стоимость и точность ввода этих данных в цифровую среду ГИС.

Что можно делать с информацией

создавать	принимать	комбинировать	хранить
передавать	копировать	обрабатывать	искать
воспринимать	формализовать	делить на части	измерять
использовать	распространять	упрощать	разрушать
запоминать	преобразовывать	собирать	и т. д.

Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами.

Информационные процессы - это процессы, связанные с получением, хранением, обработкой и передачей информации (т.е. действия, выполняемые с информацией). Т.е. это процессы, в ходе которых изменяется содержание информации или форма её представления.

наука о способах получения, накоплении, хранении, преобразовании, передаче и использовании информации называется информатикой.

Процесс широкомасштабного использования информации, информационных, компьютерных и коммуникационных технологий и информационно-коммуникационной инфраструктуры во всех сферах социально-экономической, политической и культурной жизни общества с целью эффективного удовлетворения потребностей граждан, организаций и государства в информационных продуктах и услугах называется информатизацией.

Информатизация — политика и процессы, направленные на построение и развитие телекоммуникационной инфраструктуры, объединяющей территориально распределенные информационные ресурсы. Процесс информатизации является следствием развития информационных технологий и трансформации технологического, продукт-ориентированного способа производства в постиндустриальный. В основе информатизации лежат кибернетические методы и средства управления, а также инструментарий информационных и коммуникационных технологий.

информатизация - организационный социально-экономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций, общественных объединений на основе формирования и использования информационных ресурсов;

Кадастровая информация

Кадастр (фр. cadastre) — список, реестр чего-либо или кого-либо, например, землепользователей, подлежащих налогообложению. Само это слово происходит от средневекового лат. catastrum, то есть capitastrum (от caput — голова), которое означало регистр душ, подлежавших поголовной подати.

система сведений о правовом, хозяйственном, природном и экономическом состоянии земель.

Кадастровая информация является одним из государственных информационных ресурсов и играет важную роль в регулировании земельных отношений, управлении земельными ресурсами, земельном налогообложении. Росреестр через свои территориальные органы проводит государственный кадастровый учет, тем самым обеспечивая защиту прав собственности и других вещных прав, субъектов земельных отношений, а также предоставляет кадастровую информацию участникам земельных отношений.

Если рассмотреть место кадастровой информации в этой классификации, то можно выявить следующее: на ее основе осуществляется ряд функций государства (земельное налогообложение, обеспечение гарантий прав собственников земли и иной недвижимости, информационное обеспечение других систем как государственных, так и частных). На современном этапе развития общества земельно-кадастровая информация является жизненно необходимой для функционирования и развития системы.

Определение

кадастровая информация – это свод сведений о земельных участках, прочно связанных с ними объектах недвижимого имущества, о состоянии земельного фонда, полученных в результате проведения государственного кадастрового учета земельных участков, земельных съемок и обследований, земельно-оценочных работ, обработки документированных сведений, и предназначенных для выполнения государством фискальных функций и управления земельными ресурсами, а также для предоставления пользователям информации в соответствии с их потребностями.

Виды информации

В соответствии с Федеральным законом от 24 июля 2007 г. N 221-ФЗ "О государственном кадастре недвижимости"1 (далее - Закон) государственный кадастр недвижимости (далее - ГКН) является систематизированным сводом сведений о недвижимом имуществе, о прохождении Государственной границы Российской Федерации, о границах между субъектами Российской Федерации, границах муниципальных образований, границах населенных пунктов, о территориальных зонах, зонах с особыми условиями использования территорий, о геодезической и картографической основе ГКН и кадастровом делении территории Российской Федерации (далее - кадастровые сведения) и состоит из содержащих такие сведения разделов:

1) реестра объектов недвижимости;

2) кадастровых дел;

3) кадастровых карт.

В настоящее время государственный кадастр недвижимости Российской Федерации содержит систему необходимых сведений и документов о количестве и правовом режиме земель, их распределении по собственникам земли, землевладельцам, землепользователям и арендаторам; категориям земель; качественной характеристике и ценности земель. Он состоит из следующих основных разделов: регистрация землевладений, землепользований и участков собственности, количественный и качественный учет земельного фонда, экономическая оценка земель.

Какие сведения содержит государственный кадастр недвижимости?

В государственный кадастр недвижимости войдут следующие сведения:

- вид объекта недвижимости (земельный участок, здание, сооружение, помещение, объект незавершенного строительства);

- кадастровый номер и дата его внесения в государственный кадастр недвижимости;

- описание местоположения границ объекта недвижимости, если этот объект — земельный участок;

- описание местоположения на земельном участке объекта недвижимости, если это здание, сооружение или объект незавершенного строительства;

- кадастровый номер здания или сооружения, где находится объект недвижимости, если это отдельное помещение, с указанием этажа, описанием местоположения помещения в пределах данного этажа, либо в пределах здания или сооружения;

- площадь объекта недвижимости, если этот объект — земельный участок, здание или помещение.

Помимо основных сведений в государственный кадастр недвижимости вносят и дополнительные. К ним относятся, например:

- ранее присвоенный государственный учетный номер (кадастровый, инвентарный или условный);

- кадастровый номер иного объекта недвижимости, в результате раздела, выдела доли в натуре;

- кадастровый номер земельного участка, в пределах которого расположен объект недвижимости (если это здание, сооружение или объект незавершенного строительства);

- кадастровый номер квартиры, где находится комната, если именно она и есть объект недвижимости;

- сведения о лесах, водных и природных объектах, расположенных в пределах земельного участка, если он является объектом недвижимости;

- категория земель, к которой отнесен земельный участок как объект недвижимости;

- разрешенное использование земли, если объектом недвижимости является земельный участок;

- сведения о кадастровом инженере, выполнявшем кадастровые работы в отношении объекта недвижимости;

- сведения о прекращении существования объекта недвижимости, если это событие произошло, и другие сведения.

В результате включения в государственный кадастр каждый объект недвижимости получает уникальный учетный номер, не повторяющийся на территории РФ, разделенной на кадастровые округа, районы и кварталы. Такое деление не новое для России — оно было принято в соответствии с действующим Законом «О государственном земельном кадастре».

Источники земельно-кадастровой информации

К источникам земельно-кадастровой информации относятся: собственники земельных участков, землепользователи, землевладельцы, арендаторы земельных участков, органы власти (Субъектов РФ и муниципальных образований), учреждения юстиции по регистрации прав на недвижимое имущество и сделок с ним, ФГУ «Земельная кадастровая палата», территориальные органы Росреестра, землеустроительные предприятия, организации, осуществляющие оценочную деятельность, почвенные институты, службы мониторинга окружающей среды и др. Субъекты земельных отношений несут ответственность за достоверность и актуальность земельно-кадастровой информации.

способы получения земельно-кадастровой информации 

Земельно-кадастровая информация может быть получена различными способами. Применение того или иного способа зависит от условий проведения учета, его задач и специфики учетных данных. Сведения получают путем съемок, обследований, обмеров, инвентаризации и мониторинга земель.

Количественные данные, характеризующие площади земельных участков (угодий, земельных массивов, землепользовании и т. д.) получают с планово-картографического материала, характеризующего пространственную часть земельно-кадастровой информации.

Планово-картографический материал может быть получен на основе следующих данных:

1. По существующим традиционным топографическим картам и планам, при этом применяются геоинформационные технологии, позволяющие получить цифровой картографический материал.

2. С использованием методов дистанционного зондирования, в основном по данным аэрофотосъемки и космической съемки. Аэрофотосъемка является основным видом съемки, применяемым при государственном учете земель. Она позволяет быстро и сравнительно дешево получить необходимые сведения о размерах, состоянии и использовании земельного фонда. На материалах аэрофотосъемки фиксируются не только контуры земельных угодий, но и границы посевов сельскохозяйственных культур, жилых зданий и построек, степень развития эрозии и т. п. С помощью аэрофотосъемки можно поддерживать с достаточной точностью учетные материалы на современном уровне. Результаты космической съемки сегодня применяются для более мелкомасштабного картографирования по сравнению с аэрофотосъемкой. Космические снимки используются также для получения качественных характеристик земель благодаря применению многоспектральной аппаратуры, позволяющей получить массив представления данных об исследуемой территории в различных спектрах видимости, что не дает обычная аэрофотосъемка. Для обработки данных дистанционного зондирования применяется фотограмметрическое оборудование.

3. В результате проведения инструментальных наземных геодезических работ, предполагающих получение координат углов поворотов границ земельных участков и т.п. На современном этапе применяются электронные геодезические приборы (тахеометры и др.), а также приемники GPS (Глобальная Система Позиционирования), позволяющие получить данные о местоположении по информации со спутников. Для обработки результатов геодезических измерений применяются специальные программные продукты, позволяющие затем экспортировать обработанную информацию в геоинформационные системы.

4. В результате получения информации из уже существующих цифровых источников (баз данных). В некоторых случаях эта информация требует корректировки и дополнения для применения в кадастре.

Качественные показатели о природных свойствах земли определяют по материалам обследований и изысканий, задача которых – выявление фактического состояния земельных угодий и определение возможности более интенсивного их использования в дальнейшем. Результаты обследований отражаются на планово-картографическом материале и в специальных ведомостях.

Инвентаризация земель является единовременным мероприятием, которое имеет целью установить фактическое наличие и качественное состояние земельных угодий. Она может проводиться как на всей учитываемой площади, так и на отдельной ее части. При ее проведении собираются данные о правовом режиме земель, количестве и качестве земель.

При учете земель используются также данные мониторинга земель. Мониторинг земель представляет собой систему наблюдения за состоянием земельного фонда для своевременного выявления изменений, их оценки, прогноза, предупреждения и устранения последствий негативных процессов. Объектом мониторинга земель Российской Федерации является земельный фонд страны независимо от форм собственности на земельные участки. Основными задачами мониторинга земель являются: своевременное выявление изменений состояния земельного фонда, их оценка, прогноз и выработка рекомендаций по предупреждению и устранению последствий негативных процессов; информационное обеспечение государственного земельного кадастра, мониторингов и кадастра, мониторингов и кадастров других природных сред; рационального природопользования и землеустройства; контроля за использованием и охраной земель. Мониторинг земель ведется в обязательном порядке на всех категориях земель, независимо от их правового режима и характера использования и является составной частью единой государственной информационной системы о состоянии окружающей среды и природных ресурсов страны, а также глобального мониторинга природной среды и климата.

Ведение мониторинга земель осуществляется с соблюдением принципа взаимной совместимости данных земельного кадастра, т.е. на основе единой государственной системы координат, высот, картографических проекций, единых классификаторов, кодов, систем единиц, входных и выходных форматов. Технической основой сбора, хранения, обработки и выдачи информации мониторинга земель являются геоинформационные системы, основанные на современной компьютерной технике, функционирование которой обеспечивается унифицированными программными средствами.

Лекция 1 автоматизация СНС.ppt

Автоматизация процессов сбора и обработки полевой кадастровой информации.

Перечень работ для получения земельно-кадастровой информации, выполняемых в кадастре и землеустройстве территориальными землеустроительными организациями, широк и разнообразен: установление (восстановление) на местности границ административно-территориальных образований и земельных участков; оформление планов (чертежей) границ земельных участков и документов, удостоверяющих право на землю; инвентаризация земель; ведение банков цифровых и электронных кадастровых и тематических карт и планов состояния и использования земель; создание земельно-информационных систем; ведение фондов данных государственного земельного кадастра, мониторинга земель и землеустройства и пр. Разнообразие решаемых задач и юридическая значимость землеустроительных решений требуют максимально высокой точности при подготовке и обработке материалов, получаемых в ходе работ.

Землеустроительные (земельно-кадастровые) работы (межевание объектов землеустройства) – это работы по установлению на местности границ муниципальных и административно-территориальных образований, а также границ любых земельных участков, с закреплением таких границ межевыми знаками и определению их координат.

Землеустроительные работы проводятся в следующих случаях:

при образовании новых или упорядочении существующих объектов землеустройства (установление на местности проектных границ объекта землеустройства);

при уточнении местоположения на местности границ объектов землеустройства, в случае отсутствия достоверных сведений об их местоположении, путем согласования границ на местности (упорядочение на местности границ объекта землеустройства);

при восстановлении на местности границ объектов землеустройства, в случае наличия в государственном земельном кадастре сведений, позволяющих определить положение границ на местности с точностью межевания объектов землеустройства (восстановление на местности границ объекта землеустройства).

Землеустроительные работы проводятся в соответствии с заданием на выполнение работ, которое подготавливается на основе проекта территориального землеустройства или сведений государственного земельного кадастра о земельном участке (участках), предоставляемых в виде выписок в форме кадастровой карты (плана) земельного участка (территории).

Межевание объектов землеустройства включает в себя следующие работы:

подготовительные работы:

сбор и изучение: сведений государственного земельного кадастра о земельном участке (участках); документов, удостоверяющих права на землю (при их отсутствии – правоустанавливающих документов); каталогов (списков) координат пунктов опорной межевой сети (ОМС) и иных исходных геодезических пунктов; адресов лиц, права которых могут быть затронуты при проведении межевания

полевое обследование территории объекта землеустройства;

составление технического проекта;

уведомление лиц, права которых могут быть затронуты при проведении межевания;

определение границ объекта землеустройства на местности, их согласование и закрепление межевыми знаками;

определение координат межевых знаков;

определение площади объекта землеустройства;

составление карты (плана) объекта землеустройства или карты (плана) границ объекта землеустройства (кадастрового плана);

формирование землеустроительного дела;

утверждение землеустроительного дела в контролирующих органах.

Автоматизировать трудоемкие и рутинные операции по сбору, накоплению, обработке и хранению информации, минимизировать при этом возникновение ошибок и неточностей и тем самым усовершенствовать процесс принятия землеустроительных решений позволяет применение в землеустройстве современных автоматизированных систем и технологий. Их использование существенно повышает производительность труда и качество выполняемых работ, а также способствует повышению культуры производства. Как показывает практика, внедрение средств автоматизации ведет к сокращению расходов на судопроизводство за счет формирования дела по установлению границ земельного участка на базе более достоверных и объективных данных.

Автоматизация позволяет многократно увеличить производительность работ по обработке вычислений за счет увеличения скорости их выполнения, и во много раз сократить вероятность появления любых ошибок в процессе камеральной обработки. Алгоритмы, которые используются при разработке средств автоматизации, многократно проверяются (по крайней мере, должны) в процессе разработки на наличие скрытых ошибок, что позволяет довести надежность процесса вычислений до необходимого уровня. Поэтому автоматизация на первый взгляд кажется почти абсолютным благом, которое необходимо применять везде и всюду. Ведь никто не спорит, что сокращение затрат времени на производимую работу увеличивает ее эффективность, тем более при сохранении (и даже более того - возрастании, как в данном случае) качества производимой работы.

В настоящее время широкое распространение получили автоматизированные методы проведения топографо-геодезических работ, основанные на использовании наземного и спутникового электронного геодезического оборудования и программных пакетов обработки полевых измерений.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СРЕДСТВ

И МЕТОДОВ АВТОМАТИЗАЦИИ

ИЗЫСКАТЕЛЬСКИХ И ЗЕМЕЛЬНО-КАДАСТРОВЫХ РАБОТ

Достижения последних полутора - двух десятилетий в области вычислительной и микропроцессорной техники, оптики и точного приборостроения, обработки изображений и фотограмметрии, космической геодезии и дистанционного зондирования в корне изменили содержание топографических, инженерно-геодезических и земельно-кадастровых работ.

Анализ этих изменений позволяет выделить ряд основных направлений совершенствования средств и методов сбора и обработки топографо-геодезической информации, в частности:

повышение точности измерений, расширение функций приборов, оснащение средствами регистрации и иными дополнительными устройствами;

интеграция достижений смежных отраслей знаний и конструирование на этой основе приборов с принципиально новыми технологическими возможностями;

внедрение средств и методов цифровой фотограмметрической обработки аэроснимков и материалов дистанционного зондирования, полученных с помощью оптико-электронных съемочных систем.

Перечисленные направления рассмотрены ниже на примерах конкретных приборных и технологических разработок в области средств и методов геодезических измерений, фотограмметрической обработки цифровых снимков и лазерного сканирования.

Характеристика приборов и программ

(СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ПОЛЕВЫХ ИЗЫСКАНИЙ И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ)

Совершенствование автоматизированной технологии крупномасштабной топографической съемки осуществляется по нескольким направлениям и включает создание новых инструментальных средств полевых измерений на базе электронных тахеометров и спутниковых систем, регистрацию полученных результатов и их обработку в режимах on-line (непосредственно в поле) или off-line (в процессе камеральной обработки).

Современные геодезические технологии базируются на использовании электронных геодезических приборов и программного обеспечения для обработки результатов измерений.

Электронные приборы можно разделить на четыре основные группы:

•  геодезическое GPS-оборудование;
•  электронные тахеометры;
•  цифровые нивелиры;
•  лазерные сканеры.

В настоящее время идет процесс совершенствования технологий производства приборов, расширения их функциональных возможностей, улучшения технических характеристик.

Геодезическое GPS-оборудование применяется в основном для создания опорных сетей и развития съемочного обоснования, особенно в тех местах, где имеется редкая сеть исходных пунктов. Конечно, с помощью GPS можно производить съемки и даже вынос проектов в натуру, однако, широкого применения в данных видах работ GPS все-таки не нашла по ряду причин. И не последнее место в этом ряду занимает высокая стоимость необходимого оборудования.

Цифровые нивелиры достаточно широко применяются, прежде всего, при наблюдении за осадкой зданий и сооружений, при строительстве сложных в инженерном отношении объектов.

Лазерные сканеры только внедряются в производство. Сейчас они находят применение в тех областях, где нужно оперативно получать трехмерные модели сложных объектов. Это, прежде всего, площади с сильно нарушенным исходным рельефом, промышленное оборудование, барельефы и скульптуры.

Электронные тахеометры - наиболее распространенная группа геодезических приборов. Это обусловлено тем, что они имеют самый широкий круг областей применения: от развития ГГС и топографической съемки до инженерной геодезии и землеустройства.

Если рассмотреть самые общие статистические данные, то получится, что в России работают тысячи электронных тахеометров, сотни комплектов GPS-оборудования, десятки цифровых нивелиров и единицы лазерных сканеров. Такие же пропорции характерны и для рынков других стран.

•  Разработка технико-экономических обоснований и технических проектов создания и внедрения новых спутниковых технологий по обеспечению координатной основой кадастра объектов недвижимости, мониторинга земель и землеустройства.
•  Внедрение новых спутниковых технологий создания координатной основы кадастра объектов недвижимости, мониторинга земель и землеустройства, в том числе разработка нормативно-технических документов на новые системы и технологии.
•  Эксплуатация спутниковых систем и предоставление услуг пользователям.
•  Проведение рекламных и маркетинговых мероприятий по привлечению пользователей для работы с новыми спутниковыми технологиями.
•  Информационное обеспечение создания и внедрения новых спутниковых технологий обеспечения координатной основой кадастра объектов недвижимости, мониторинга земель и землеустройства.
•  Выполнение опытно-производственных работ с использованием новых спутниковых технологий.

Технология GPS позволяет решать геодезические задачи самого разного уровня: от развития государственной геодезической сети до инвентаризации земельных участков. Практика показывает, что производительность труда возрастает при этом в десятки раз.

1. Общие принципы функционирования спутниковых навигационных систем

В результате проведения инструментальных наземных геодезических работ, предполагающих получение координат углов поворотов границ земельных участков и т.п. на современном этапе приемники GPS (Глобальная Система Позиционирования), позволяющие получить данные о местоположении по информации со спутников. Для обработки результатов геодезических измерений применяются специальные программные продукты, позволяющие затем экспортировать обработанную информацию в геоинформационные системы.

СВОИМ появлением на свет спутниковая навигационная система Global Positioning System (GPS) обязана американскому военно-промышленному комплексу. И возможность «видеть» свои точные координаты человечеству подарило правительство США — 1 мая 2000 года по распоряжению из Белого Дома министерство обороны отменило особые условия пользования системой GPS, существовавшие до тех пор. Американцы наконец выключили помеху, искусственно загрублявшую гражданские GPS-приемники, точность определения координат с помощью бытовых навигаторов возросла как минимум в 15 раз, а лавина конверсионных спутниковых технологий накрыла весь мир...

Современное навигационное обеспечение объектов, в основном базируется на использовании навигационных сигналов, излучаемых со спутников космической навигационной системы. На основе получаемых навигационных сигналов с помощью соответствующей аппаратуры потребитель определяет свое местоположение.

На сегодняшний день в мире существуют только две функционирующие глобальные навигационные спутниковые системы — ГЛОНАСС (РФ) и Navstar, больше известная как GPS (США). Сейчас только они могут самостоятельно обеспечивать свои потребности в спутниковой навигации, проводить в этой области независимую политику, то есть гарантировать свой навигационный суверенитет.

В перспективе (после 2015 года) ожидается увеличение орбитальных группировок навигационных космических аппаратов всех стран, имеющих или создающих глобальные спутниковые навигационные системы: ГЛОНАСС (РФ), GPS (США), Galileo (ЕС), COMPASS (Китай). В каждой из них будет насчитываться до 30 космических аппаратов. При этом проект ЕС испытывает серьезные трудности — и финансовые, и организационно-технические. Поэтому, по последним оценкам, срок создания Galileo отодвигается до 2017-2018 годов. Постоянный перерасход бюджета европейского проекта и удлинение сроков его реализации, похоже, лишают Galileo какой-либо экономической целесообразности.

Такой вывод обозначен в докладе, представленном на заседании правительства Германии, которое рассматривало создание навигационной системы в октябре 2010 года. Также ведутся работы по развитию и созданию региональных навигационных спутниковых систем в США (WAAS), России (СДКМ), Европе (EGNOS), Индии (GAGAN), Китае (Beidou), Японии (QZSS) и Тайване (TRNSS).

Глобальные (спутниковые) навигационные системы ГЛОНАСС (Россия), GPS (США), Galileo (Евросоюз) – дают возможность определить, с помощью приборов-навигаторов, в том числе и портативных, текущее местоположение (координаты), дату и время, траекторию и скорость движения объектов на суше и на море, а так же в околоземном пространстве.

Российская ГЛОНАСС (Glonass) функционирует с начала 90-х годов. Введена в эксплуатацию в сентябре 1993г с орбитальной группировкой ограниченного состава (12 навигационных космических аппаратов (КА)). В декабре 1995 г. орбитальная группировка развернута до штатного состава (24 КА). Распоряжением Президента Российской Федерации от 18 февраля 1999 г. № 38-рп система ГЛОНАСС определена как система двойного назначения. Вывод спутников на орбиту был начат с 1982 года. Сейчас в составе орбитальной группировки – порядка двух десятков действующих спутников. По проекту, спутниковую группировку составят три десятка космических аппаратов, включая резервные (для функционирования системы достаточно работы 24-х спутников).

Новые спутники третьего поколения ГЛОНАСС-К имеют срок службы, примерно, 10 лет. Они будут выводиться на орбиту с 2010 года. Аппараты серии ГЛОНАС-М, запускаемые сейчас, имеют ресурс 7 лет и будут эксплуатироваться, как минимум, до 2015 года, с их соответствующей точностью, с постепенной заменой на новые. Каждый спутник делает, примерно, два оборота в сутки вокруг земли. Высота трёх круговых орбит, от земной поверхности – порядка 19 тыс.км.

С 2007 разрешено применение ГЛОНАСС для гражданских нужд. Сейчас система работает на всей территории России, внедряется и применяется на транспорте, в том числе и пассажирском, для мониторинга и оптимизации графика движения автотранспорта и повышения эффективности грузоперевозок диспетчером автохозяйства.

Американская GPS (Global Positioning System) известна и под другим названием – NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging). Полнофункциональную работу начала с 1995 года, но применялась уже в ходе войны в Персидском заливе в 1991 г. Состоит из, примерно, 30 спутников на 6 орбитах. С 2000 г в США снят запрет (режим селективного доступа для гражданских потребителей) на определение точных координат с помощью сигнала GPS, что заметно уменьшило погрешность измерений горизонтальных координат – до нескольких метров.

Каким образом GPS-приемник «общается» со спутниками?

В околоземном пространстве развернута сеть искусственных спутников Земли (ИСЗ), равномерно “покрывающих” всю земную поверхность. Орбиты ИСЗ вычисляются с очень высокой точностью, поэтому в любой момент времени известны координаты каждого спутника. Каждый из спутников постоянно передает на Землю навигационные сигналы (система GPS использует две частоты — 1227 и 1575 МГц), в которых псевдослучайным кодом зашифрована информация о взаимном расположении всех спутников навигационной группировки (так называемый альманах), — очень точные индивидуальные поправки к своей орбите (эфемериды) и другую служебную информацию.

Эфемеридами называются координаты искусственных спутников Земли, используемых для навигации, например в системе NAVSTAR (GPS), ГЛОНАСС, Galileo.

Бортовые эфемериды навигационных спутников (board ephemeris) – сведения о местоположении навигационных спутников на орбите, передаваемые в составе измерительной информации… бортовые эфемериды являются результатом обработки измерений, выполняемых сегментом управления, и загружаемые им на спутники несколько раз в сутки.

Точные эфемериды положения навигационных спутников на орбите (precise ephemeris) – сведения о местоположении навигационных спутников на орбите, получаемые после проведения траекторных измерений, описывающие реальное движение навигационных спутников.

Данные альманаха не изменяются в течение нескольких месяцев, эфемерид же устаревает уже через полчаса.

Космические сигналы принимаются GPS-приемником, находящемся в какой-либо точке земной поверхности, координаты которой нужно определить. В приемнике измеряется время распространения сигнала от ИСЗ и вычисляется дальность “спутник-приемник” (радиосигнал, как известно, распространяется со скоростью света). Поскольку для определения местоположения точки нужно знать три координаты (плоские координаты X, Y и высоту H), то в приемнике должны быть измерены расстояния до трех различных ИСЗ (Рис.2). Очевидно, при таком методе радионавигации (он называется беззапросным) точное определение времени распространения сигнала возможно лишь при наличии синхронизации временных шкал спутника и приемника.

 Поэтому в состав аппаратуры ИСЗ и приемника входят эталонные часы (стандарты частоты), причем точность спутникового эталона времени исключительно высока (долговременная относительная стабильность частоты обеспечивается на уровне 10-13 - 10-15 за сутки). Бортовые часы всех ИСЗ синхронизированы и привязаны к так называемому “системному времени”. Эталон времени GPS- приемника менее точен, чтобы чрезмерно не повышать его стоимость. Этот эталон должен обеспечивать только кратковременную стабильность частоты - в течение процедуры измерений.

На практике в измерениях времени всегда присутствует ошибка, обусловленная несовпадением шкал времени ИСЗ и приемника. По этой причине в приемнике вычисляется искаженное значение дальности до спутника или “псевдодальность”. Измерения расстояний до всех ИСЗ, с которыми в данный момент работает приемник, происходит одновременно. Следовательно, для всех измерений величину временного несоответствия можно считать постоянной. С математической точки зрения это эквивалентно тому, что неизвестными являются не только координаты X,Y и H, но и поправка часов приемника D t. Для их определения необходимо выполнить измерения псевдодальностей не до трех, а до четырех спутников. В результате обработки этих измерений в приемнике вычисляются координаты (X,Y и H) и точное время. Если приемник установлен на движущемся объекте и наряду с псевдодальностями измеряет доплеровские сдвиги частот радиосигналов, то может быть вычислена и скорость объекта. Таким образом, для выполнения необходимых навигационных определений надо обеспечить постоянную видимость с нее, как минимум, четырех спутников. После полного развертывания созвездия ИСЗ в любой точке Земли могут быть видны от 5 до 12 спутников в произвольный момент времени. Современные GPS-приемники имеют от 5 до 12 каналов, т.е. могут одновременно принимать сигналы от такого количества ИСЗ. Избыточные измерения (сверх четырех) позволяют повысить точность определения координат и обеспечить непрерывность решения навигационной задачи.

2. Обобщенная структура СНС.

Высокая точность навигационных определений спутниковых радионавигационных систем GPS, ГЛОНАСС достигается функционированием трех функциональные части (в профессиональной литературе эти части называются сегментами) (рис. 1):

•  - сеть навигационных спутников; космический сегмент, в который входит орбитальная группировка искусственных спутников Земли (иными словами, навигационных космических аппаратов);
•  - наземное управление сети навигационных спутников; сегмент управления, наземный комплекс управления (НКУ) орбитальной группировкой космических аппаратов;
•  

аппаратура потребителей (пользователей системы, собственно GPS-приемники).

Рисунок 1. Сегменты высокоорбитальных навигационных систем Глонасс и GPS

Космический сегмент

Подсистема наземного управления сети навигационных спутников представляет собой комплекс наземных средств, предназначенных для контроля за работоспособностью спутников, систематического уточнения эфемерид каждого спутника, синхронизации часов спутников, периодического обновления содержания навигационных сообщений и их трансляцию спутникам.

Рисунок 2. Космический сегмент систем ГЛОНАСС и GPS

Основные характеристики сети навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS приведены в таблице 4.

Таблица 4

ПАРАМЕТРЫ	ГЛОНАСС	GPS
Проектное число спутников	24	24
Число орбитальных плоскостей	3	6
Высота орбит относительно центра масс, км	25500	26600
Способ разделения сигналов	частотный	кодовый
Несущая частота	L-1 мГц	1602,6-1615,5	1575,4
	L-2 мГц	1246,4-1256,5	1227,6
Система пространственных координат	ПЗ-90	WGS-84 (МГС-84)
Тип эфемерид	Геоцентрические координаты и их производные	Модифицированные кеплеровы элементы

В системе Глонасс в качестве радионавигационной опорной станции используются навигационные космические аппараты (НКА), вращающиеся по круговой геостационарной орбите на высоте ~ 19100 км (Рис. 2). Период обращения спутника вокруг Земли равен, в среднем, 11 часов 45 минут. Время эксплуатации спутника — 5 лет, за это время параметры его орбиты не должны отличаться от номинальных значений больше чем на 5%. Сам спутник представляет собой герметический контейнер диаметром 1,35 м и длиной 7,84 м, внутри которого размещается различного рода аппаратура. Питание всех систем производится от солнечных батарей. Общая масса спутника - 1415 кг. В состав бортовой аппаратуры входят: бортовой навигационный передатчик, хронизатор (часы), бортовой управляющий комплекс, система ориентации и стабилизации и так далее. 

Спутниковая система GPS состоит из 26 спутников (21 основной и 5 запасных), которые обращаются на 6 орбитах (). Плоскости орбит наклонены на угол около 55° к плоскости экватора и сдвинуты между собой на 60° по долготе. Радиусы орбит - около 26 тыс. км, а период обращения - половина звездных суток (примерно 11 ч. 58 мин.). На борту каждого спутника имеется 4 стандарта частоты (два цезиевых и два рубидиевых - для целей резервирования), солнечные батареи, двигатели корректировки орбит, приемо-передающая аппаратура, компьютер.

Передающая аппаратура спутника излучает синусоидальные сигналы на двух несущих частотах: L1=1575,42 МГц и L2=1227,6 МГц. Перед этим сигналы модулируются так называемыми псевдослучайными цифровыми последовательностями (точнее, эта процедура называется фазовой манипуляцией). Причем частота L1 модулируется двумя видами кодов: C/A-кодом (код свободного доступа) и P-кодом (код санкционированного доступа), а частота L2- только P-кодом. Кроме того, обе несущие частоты дополнительно кодируются навигационным сообщением, в котором содержатся данные об орбитах ИСЗ, информация о параметрах атмосферы, поправки системного времени.

Сегмент управления

Наземный сегмент обеспечивает эфемеридное обеспечение спутников. Это означает, что на земле определяются параметры движения спутников и прогнозируются значения этих параметров на заранее определённый промежуток времени. Параметры и их прогноз закладываются в навигационное сообщение, передаваемое спутником наряду с передачей навигационного сигнала. Сюда же входят частотно-временные поправки бортовой шкалы времени спутника относительно системного времени. Измерение и прогноз параметров движения НКА производятся в Баллистическом центре системы по результатам траекторных измерений дальности до спутника и его радиальной скорости. Количество наземных станций непрерывно растет, на всех станциях слежения используются приемники GPS для пассивного слежения за навигационными сигналами всех спутников. Информация со станций наблюдения обрабатывается на главной управляющей станции MCS и используется для обновления эфемерид спутников. Загрузка навигационных данных, состоящих из прогнозированных орбит и поправок часов, производится для каждого спутника каждые 24 часа.

Рисунок 3. Сегмент наземного комплекса управления системы Глонасс

Сегмент наземного комплекса управления системы ГЛОНАСС выполняет следующие функции:

•  эфемеридное и частотно-временное обеспечение;
•  мониторинг радионавигационного поля;
•  радиотелеметрический мониторинг НКА;
•  командное и программное радиоуправление НКА.

Рисунок 4. Сегмент наземного комплекса управления системы GPS

В задачи сегмента управления и контроля (Operational Control System) входит слежение за спутниками для определения параметров их орбит (эфемерид) и поправок часов относительно системного времени GPS, прогноз орбит спутников и их местоположения на орбитах (прогноз эфемерид), временная синхронизация часов относительно времени системы, загрузка навигационного сообщения в бортовые компьютеры спутников. Главная станция управления и контроля (Consolidated Space Operations Center) находится в Колорадо Спрингс (США). Центр собирает и обрабатывает данные со станций слежения, вычисляет и предсказывает эфемериды спутников, а также параметры хода часов.

Затем данные передают на одну из трех наземных станций для за кладки информации в память бортовых компьютеров. Пять станций слежения за спутниками, равномерно расположенные по всему миру, каждые полторы секунды определяют дальность до всех находящихся над горизонтом спутников. Данные слежения передаются на главную станцию управления и контроля.

Аппаратура потребителей

Навигационная аппаратура потребителя ГНСС (НАП) или аппаратура спутниковой навигации (АСН) предназначена для приема и обработки радионавигационных сигналов от навигационных космических аппаратов, с целью определения пространственных координат, составляющих вектора скорости движения и поправки часов аппаратуры потребителя ГНСС. Также под навигационной аппаратурой потребителя понимается приемоиндикатор, который в человекопонятной форме отображает результаты решения навигационной задачи.

В самом общем случае, решение навигационной задачи навигационной аппаратурой потребителя проходит в 2 этапа: прежде всего определяются текущие координаты навигационного космического аппарата и первичные навигационные параметры псевдодальности, их производные и т.д.) относительно соответствующих навигационных спутник, а затем рассчитываются вторичные — географическая широта, долгота, высота потребителя и т.д.

Подсистема аппаратуры потребителей представлена различными типами приемников и программного обеспечения обработки спутниковых измерений. Типы и группы геодезических спутниковых приемников приведены в таблице.

Таблица 5

Тип приемника	Группа	Число каналов не менее	Частоты	Точность
Двухсистемные двухчастотные и более	1	24	L1/L2(GPS) + L1/L2(ГЛОНАСС)	3 мм + 110D
Односистемные двухчастотные	2	9	L1/L2(GPS) или L1/L2(ГЛОНАСС)	(3-5) мм + 110D
Односистемные одночастотные	3	9	L1(GPS) или L1(ГЛОНАСС)	10 мм + 210D

Как правило, типовой приёмник сигналов систем ГЛОНАСС/GPS состоит из четырёх функциональных частей:

•  антенной системы;
•  радиочастотной части;
•  цифрового блока корреляционной обработки;
•  навигационного процессора.

Рассмотрим основные функции аппаратуры потребителей.

Выбор спутников. Созвездие из четырех рабочих спутников выбирается по критерии минимума геометрического фактора на основании хранящегося в памяти аппаратуры альманаха и грубых данных о местоположении от системы счисления пути или другой навигационной системы.

Поиск сигналов. После выбора спутников в аппаратуре потребителя вырабатываются опорные коды, аналогичные по структуре дальномерным кодам тех НИСЗ, прием сигналов которых ожидается потребителем. Поиск этих сигналов основан на нахождении максимума корреляционной функции принятого и опорного кодов.

Измерение дальности. Информация о дальности до НИСЗ извлекается из задержки принимаемого кода, например кода, относительно опорного кода. При слежении за  спутником управляемый генератор кода УГК в момент, соответствующий моменту излучения сигнала НИСЗ, формирует код, тактовая частота которого задается опорным генератором ОГ. Этот код подается на коррелятор, куда с приемника поступает также принятый сигнал НИСЗ. Сигнал ошибки с выхода коррелятора пропорционален сдвигу  подаваемых на Кор кодов и после усреднения в фильтре используется для измерения временного положения формируемого в УГК кода. Процесс продолжается до совпадения кодов по времени (), после чего измеритель времени ИВ определяет сдвиг опорного кода , используя для этого число  элементов кода, на которое потребовалось сдвинуть опорный код.

Геодезические Глонасс/GPS приемники

Геодезические Глонасс/GPS приемники Trimble — это передовые технологии в сочетании с испытанной в полях конструкцией систем. Чтобы быть конкурентоспособным в сегодняшнем геодезическом мире, вам нужны такие геодезические приемники, которым есть что противопоставить грядущим переменам. В геодезических приемниках Trimble реализованы все передовые GPS-технологии. Геодезические Глонасс/GPS приемники Trimble предоставляют все возможности спутниковых систем, которые нужны вам сегодня и потребуются в будущем. Поддержка перспективных технологий в сочетании с длительным сроком службы означает, что ваши инвестиции в Trimble будут приносить отдачу долгие годы. Геодезические приемники GPSTrimble — законченное решение для получения и обработки геодезических данных.

Геодезические приемники Trimble отличает прочная конструкция, практичная функциональность аппаратуры, эргономичное программное обеспечение. Максимальная гибкость совместно с испытанной конструкцией системы обеспечивает высокую точность, надежность полученных результатов и высокую производительность при выполнении работ. Геодезическое оборудование Trimble позволяет выполнять высокопроизводительную топографическую съемку при любых погодных условиях. Инвестирование в геодезические приемники GPS Trimble позволит вам воспользоваться будущими возможностями систем GNSS.

Геодезические приемники GPS Trimble — идеальное решение для геодезистов, которым требуется проверенная, простая система точного позиционирования, работающая в самых жестких условиях. Всякий раз, когда перед вами возникает очередная геодезическая задача, GPS Trimble предоставляет вам все необходимые инструменты и методы, включая технологию GNSS.

Двухсистемные спутниковые приемники Leica - GPS-приемники LEICA GPS 1220/1230. Обеспечивают высокую точность и гибкость при решении задач с помощью GNSS систем. Приемники разработаны специально для жестких полевых условий, низких температур, пыли и влаги, в полном соответствии с военными стандартами. GPS1220/1230 могут быть использованы как базовые станции или подвижные приемники для съемки в любом режиме от "Статика" до "Кинематика в реальном времени (RTK)". 

Маленькие, легкие, поддерживающие все форматы и различные устройства связи, они могут быть размещены на штативе, на вехе, в рюкзаке или на любом передвижном средстве, например в автомашине, в лодке, на бульдозере и самолете. Вы можете использовать GPS1220/1230  для создания опорного обоснования, топографических съемок, инженерных изысканий, кадастровых съемок, выноса в натуру, мониторинга объектов, сейсмической разведки – всего, что вам необходимо выполнить.

 SOKKIA, TOPCON

3. Системы координат, применяемые в СНС.

Положение пунктов на физической поверхности Земли  определяется  в различных системах координат.

Наиболее точно известную форму земли называют "геоидом".

Система координат 1942 года (СК-42).

Обширные и более точные геодезические измерения, проведенные в предвоенные годы под руководством академика Красовского, показали, что эллипсоид Бесселя совершенно не годится для отображения таких огромных пространств как территория СССР. В результате в качестве референц-эллипсоида был принят более точный эллипсоид Красовского 1940 и новая система координат СК-42, официально утвержденная в 1946 году. С этого момента началась титаническая работа по более точной триангуляции территории страны и составлению подробных карт всей ее территории. Эта работа была закончена только через 30 лет, а ее результатами мы пользуемся и поныне и, я думаю, будем пользоваться еще долго.

Датум карт в СК-42, использующийся в GPS навигаторах и программе OziExplorer под названием "Пулково 1942", обычно использует значения, рекомендованные ITU (dX=28, dY=-130, dZ=-95, da=-108, df= +0.004808).

Система координат 1963 года (СК-63).

Детище "холодной войны" система СК-63 своим появлением обязана не геодезистам, а советским контрразведчикам. Идея была простая. Если все карты в СК-42 немного сдвинуть и повернуть, то в пределах одной карты можно будет спокойно строить дома и дороги и сильно ее не секретить. А вот злобный враг, не зная глубоко засекреченных коэффициентов сдвига и поворота, нацелить свои ракеты с одной карты на другую уже не сможет. По сути дела каждая карта в СК-63 - это карта в местной системе координат с со своим собственным, секретным датумом. Правда менее секретными чем предыдущие они не стали. Мне такие ни разу в руки не попадали.

Через несколько лет спутниковая разведка достигла таких успехов, что карты для нацеливания ракет стали уже не нужны. Да и жутко секретные коэффициенты к этому времени, несомненно, уже украли. СК-63 отменили и вернулись старой, доброй СК-42.

Система СК-95

Появление спутниковой навигации позволило провести более точные измерения и проверить, считавшуюся до этого, весьма точной геодезическую сеть России. Оказалось что многие регионы изображены на картах с недопустимой ошибкой, а камчатка вообще "уехала" аж на 10 метров. В результате все было заново точно перемерено и уже не по нескольким десяткам, а по нескольким сотням пунктов и принята новая система координат СК-95, уже точно привязанная к ПЗ-90, а с ней вместе и к WGS-84 и к ITRF.

Спутниковые системы определения координат  (российская  Глонасс  и американская GPS),  в состав которых входят: комплекс наземных станций автоматического наблюдения за спутниками, искусственные спутники Земли с  радиусом  орбит около 26 000 км и приемная аппаратура потребителей.

При функционировании системы пространственное положение спутников  определяют  с  наземных станций наблюдений,  равномерно расположенных по всему миру и имеющих  определенные  пространственные  координаты.  Все станции связаны с головной станцией управления высокоскоростными линиями передачи данных и уточнения параметров орбит  спутников  в  единой системе координат.

Спутники передают периодически уточняемые эфемириды - набор  координат,  которые  определяют  положение спутников на орбите в различные моменты времени. Под влиянием гравитационного поля Земли и других факторов параметры исходных координат спутниковых систем изменяются и поэтому постоянно уточняются.  В настоящее время точность "бортовых эфемирид", которые получают путем экстраполяции уточненной орбиты на несколько дней вперед, составляет 20-100 м, а при использовании специальных методов обработки - около 1 м.

При эксплуатации системы GPS определение местоположения предусмотрено в  Мировой системе координат 1984 г (WGS-84).  Начало координат в этой системе находится в центре масс Земли,  ось Z параллельна направлению на условный земной полюс, ось X определяется плоскостями начального меридиана WGS-84 и экватора. Начальный меридиан WGS-84 параллелен нулевому меридиану, закрепленному координатами станций наблюдений. Ось Y дополняет систему координат до правой. Начало и положение осей координат системы WGS-84 совпадают с геометрическим центром и осями  общеземного эллипсоида WGS-84.

В России  создана геодезическая система координат ПЗ-90 (параметры Земли 1990г).  Она закрепляется 30 опорными пунктами на территории бывшего СССР,  координаты которых получены методами космической геодезии.

Распоряжением Правительства Российской Федерации от 20.06.2007 г. принята уточненная версия государственной геоцентрической системы координат ПЗ-90.02 и соответствующий эллипсоид, которые приближаются к системе координат WGS-84.

Используемая в России система геодезических параметров Земли ПЗ-90 имеет составной частью космическую геодезическую сеть, состоящую из 26 пунктов на территории бывшего СССР и построенную по результатам фотографических, доплеровских, радиодальномерных, лазерных и альтиметрических наблюдений геодезического спутника ГеоИК. Использовались также дальномерные наблюдения ИСЗ ГЛОНАСС и ЭТАЛОН. Система ПЗ-90 является координатной основой в спутниковой навигационной системе ГЛОНАСС. Геоцентричность начала системы координат ПЗ-90 оценивается средней квадратической ошибкой » 1 м [9, c.15]. Для навигационных целей системы координат ПЗ-90 и WGS-84 можно считать совпадающими [9, c.16]. В последние время в России создана и внедряется система координат СК-95.

WGS72 и сменившая ее WGS84, а также российская SGS85 являются геоцентрическими системами координат на эллипсоидах WGS72, GRS80 и SGS85 соответственно. В системе GPS используется WGS84, а в системе GLONASS - SGS85.

Спутниковые системы определения координат:

российская Глонасс	система координат ПЗ–90
американская GPS	мировая система координат 1984 г (WGS-84)

4. Навигационная задача и методы ее решения.

Навигационной задачей в СНС принято называть нахождение пространственно-временных координат потребителя и составляющих вектора его скорости, в совокупности называемых вектором потребителя.

В результате решения навигационной задачи в общем случае должны быть найдены пространственные координаты потребителя

(х,
у,
z), поправка.

В настоящее время ведутся работы по реализации общеевропейского радионавигационного плана. Разработан специальный стандарт пересылки поправок DGPS, который называется RTCM SC - 104. Все производители GPS - приемников используют его для реализации дифференциального режима работы своей аппаратуры.

В геодезических приложениях нашли применение исключительно дифференциальные методы GPS - измерений, поскольку только с их использованием возможно определение координат точек местности с требуемой точностью.

Имеется несколько методов выполнения наблюдений. Выбор конкретного метода зависит от следующих факторов:

•  требуемый уровень точности;
•  технические возможности приемника и наличие соответствующего программного обеспечения;
•  характер окружающей местности и метеоусловия (радиопомехи, рельеф, гроза);
•  наличие ограничений на переезд между наблюдаемыми пунктами и расстояние между ними;
•  конфигурация спутниковой системы и количество наблюдаемых спутников, наличие средств связи.

Для решения различных задач: определения точных координат отдельных точек, последовательных измерений местоположения множества точек, непрерывных координатных определений в процессе движения автомобиля и др. - в рамках DGPS- режима разработан ряд методов выполнения измерений. Эти методы отличаются технологией выполнения работ и получаемой точностью вычисления вектора базы.

Статический метод (Static Positioning)

Название метода означает, что приемники не перемещаются в течение всего наблюдательного интервала. Базовый приемник и приемник с неизвестными координатами одновременно выполняют наблюдения и записывают данные в течение 15 минут - 3 часов. Такая длительность сессии вызвана необходимостью определения целочисленной неоднозначности фаз в начале сессии. Этому способствует и заметное изменение со временем конфигурации спутниковой системы. Одночастотные приемники используются для измерения баз длиной до 10-15 км, а двухчастотные - для баз длиннее 15 км (преимущества двухчастотных приемников заключаются в возможности адекватного моделирования эффекта воздействия ионосферы, а также меньшей продолжительности наблюдений для достижения заданной точности). После завершения сеансов наблюдений данные, полученные каждым приемником, собираются вместе, вводятся в компьютер и обрабатываются с помощью специальных программ с целью определения неизвестных координат пунктов.

Точность метода при использовании фазовых наблюдений:

1.  для двухчастотных приемников:
   1.  в плане: 5 мм + 1 мм/км * D;
      1.  по высоте: 10 мм + 1 мм/км * D;
   2.  для одночастотных приемников:
      1.  в плане: 5 мм + 1 мм/км * D - (при D < 10 км);

5 мм + 2 мм/км * D - (при D > 10 км);

1.  по высоте: 10 мм + 2 мм/км * D).

Данный метод используют для решения задач контроля национальных и континентальных геодезических сетей, мониторинга тектонических движений земной поверхности, наблюдения за состоянием дамб, фундаментов атомных электростанций и др. сооружений.

Псевдостатический метод (Pseudo-Static Positioning)

Отличается от статического тем, что обеспечивает более высокую производительность съемки за счет выполнения наблюдений в течение нескольких коротких сессий вместо одной длинной. Один приемник непрерывно наблюдает на базовом пункте. Перевозимый приемник после наблюдений в течение 5 - 10 минут на определяемом пункте выключается и перевозится на следующий определяемый пункт, где вновь включается на 5 -10 минут. Затем вновь выключается и перевозится на следующий пункт и т.д. Каждый определяемыйпункт необходимо посетить еще раз на 5 минут через 1 час после первого посещения. Этот метод практически эквивалентен статическому, но вместо того, чтобы ожидать в течение 1 часа изменения конфигурации спутников, наблюдения проводятся в течение 5 минут, а следующие 5 минут наблюдаются одним часом позже, когда конфигурация существенно изменилась. Остающиеся 55 минут можно использовать для посещения дополнительных неизвестных пунктов. Точность получаемых результатов будет на уровне статического метода. Для наблюдений могут использоваться как одночастотные, так и двухчастотные приемники. Метод удобен, когда необходимо в течение короткого времени произвести точное измерение координат большого количества точек. Недостатком метода является необходимость точного планирования графика посещения пунктов.

Быстростатический метод (Rapid Static Positioning)

Этот метод был разработан в последние годы. Он позволил значительно увеличить производительность GPS съемки. Метод отличается от псевдостатического тем, что достаточно лишь одного посещения определяемых пунктов (в течение 5-10 минут - в зависимости от расстояния между опорным и определяемым пунктами). Поначалу, на этапе появления данного метода, для наблюдений подходили лишь двухчастотные Р- кодовые приемники. В настоящее время некоторые одночастотные приемники можно также использовать в быстростатическом режиме.

Кинематический метод “стой-иди” (Stop-and-Go Kinematic Positioning)

Метод позволяет получить положения пунктов так же быстро, как и в случае использования электронного тахеометра при решении топографических задач. Метод требует выполнения короткой процедуры инициализации с целью определения целочисленных неоднозначностей фаз. После этого опорный приемник продолжает непрерывно наблюдать на пункте с известными координатами, второй приемник перевозится (во включенном состоянии) на первый определяемый пункт, где вновь наблюдает 1 минуту. Затем он посещает все остальные определяемые пункты (лишь по одному разу).

Геодезические GPS приёмники   Trimble, Leica, Sokkia.

Лекция 1 ДЗЗ.ppt

5. ДЗЗ.

Создание электронной карты позволит принимать оперативные решения при формировании объектов градостроительства, принятия архитектурно - планировочных решений, исключения техногенных ситуаций, аварий при земляных и строительных работах, позволит принимать оперативные решения по ремонту и замене устаревших и аварийных теплосетей, водоводов и т. д.

Это должна быть государственная система учета, классификации и оценки земель на основе топографической съемки границ земельных участков, ведения реестров участков, а так же объектов недвижимости неразрывно с ними связанных, и их владельцев.

Для ведения государственного кадастра недвижимости - сбор пространственной информации. То есть на картографирование, потому что кадастр,  без пространственной информации не "живет". И система здесь очень простая — это  недвижимое имущество, которое на любом снимке из космоса или аэроснимке читается, его спрятать нельзя, если только внутрь, в землю спрячете, например трубу, но и она тепловизором читается, поскольку вы гоните по ней некую теплосреду, и можно проследить, где и что.

Статья 6. Геодезическая и картографическая основы государственного кадастра недвижимости

1. Геодезической основой государственного кадастра недвижимости (далее - геодезическая основа кадастра) являются государственная геодезическая сеть и создаваемые в установленном уполномоченным Правительством Российской Федерации федеральным органом исполнительной власти порядке геодезические сети специального назначения (далее - опорные межевые сети).

(в ред. Федерального закона от 23.07.2008 N 160-ФЗ)

(см. текст в предыдущей редакции)

 

2. Картографической основой государственного кадастра недвижимости (далее - картографическая основа кадастра) являются карты, планы, требования к которым определяются органом нормативно-правового регулирования в сфере кадастровых отношений.

(часть вторая в ред. Федерального закона от 21.12.2009 N 334-ФЗ)

 

3. Геодезическая и картографическая основы кадастра создаются и обновляются в соответствии с Федеральным законом от 26 декабря 1995 года N 209-ФЗ "О геодезии и картографии". При этом соответствующие сведения о геодезической и картографической основах кадастра, полученные в результате выполнения работ по созданию новых или по обновлению существующих геодезической и картографической основ кадастра, в том числе по созданию новых или по восстановлению утраченных пунктов опорных межевых сетей, вносятся в государственный кадастр недвижимости на основании подготовленных в результате выполнения указанных работ документов.

 

4. Для ведения государственного кадастра недвижимости используются установленные в отношении кадастровых округов местные системы координат с определенными для них параметрами перехода к единой государственной системе координат, а в установленных органом нормативно-правового регулирования в сфере кадастровых отношений случаях используется единая государственная система координат.

Статья 12. Состав сведений государственного кадастра недвижимости о картографической и геодезической основах кадастра

1. В государственный кадастр недвижимости вносятся следующие сведения о картографической основе кадастра:

1) дата создания соответствующей картографической основы кадастра;

2) сведения об организации, создавшей соответствующую картографическую основу кадастра;

3) масштаб картографической основы кадастра;

4) система координат картографической основы кадастра.

2. В государственный кадастр недвижимости вносятся следующие сведения о геодезической основе кадастра:

1) каталоги (списки) координат пунктов опорных межевых сетей с указанием системы координат;

2) типы знаков опорных межевых сетей;

3) описания местоположения пунктов опорных межевых сетей (абрисы).

Публичная кадастровая карта – это справочно-информационный сервис для предоставления пользователям сведений Государственного кадастра недвижимости на территорию Российской Федерации.

с использованием картографической основы ГКН в порядке, установленном Минэкономразвития России. Вышеуказанный порядок будет установлен после утверждения Минэкономразвития России требований к картографической основе ГКН.

В целях обеспечения геодезической и картографической деятельности применяется дистанционное зондирование Земли;

Методы дистанционного зондирования используются при обновлении картографической основы кадастра недвижимости, при координатном обеспечении кадастра объектов недвижимости.

А также для решения целого ряда задач, включая крупномасштабное картографирование, подготовку топографической основы ГИС. межевание земельных участков, инженерно-геодезические изыскания различного назначения и пр

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — наблюдение поверхности Земли авиационными и космическими средствами, оснащёнными различными видами съемочной аппаратуры. Рабочий диапазон съёмочной аппаратуры составляет от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны).

Методы зондирования могут быть пассивные, то есть использовать естественное отраженное или вторичное тепловое излучение объектов на поверхности Земли, обусловленное солнечной активностью, и активные — использующие вынужденное излучение объектов, инициированное искусственным источником направленного действия. Данные ДЗЗ, полученные с космического аппарата (КА), характеризуются большой степенью зависимости от прозрачности атмосферы. Поэтому на КА используется многоканальное оборудование пассивного и активного типов, регистрирующие электромагнитное излучение в различных диапазонах.

В дистанционном зондировании носителем информации об объектах на земной поверхности служит их собственное или отражённое электромагнитное излучение.

Особое значение при работе с данными дистанционного зондирования Земли имеет пространственное разрешение съёмки.

Пространственное разрешение (spatial resolution) съёмки (снимков) - размер наименьшего из различаемых объектов на местности (в м, км) в дистанционном зондировании. Зависит от освещённости снимаемых объектов, их яркости, спектральных характеристик и технических параметров съёмки.

Дело в том, что космические снимки, полученные с помощью сканерных систем некоторых спутников (например, Ресурс-О, Метеор, Landsat, SPOT, IRS, Ikonos, QuickBird и др.), передаются на Землю уже в цифровом виде. Такие снимки представляют собой сложные, зачастую многослойные, растровые изображения. Каждой ячейке (пикселу) таких растров соответствует определенный квадрат земной поверхности. Поэтому, как правило, пространственное (геометрическое) разрешение ДДЗ измеряется в метрах на пиксел или просто в метрах. Например, когда говорят о цифровом космическом снимке 10-метрового разрешения - это значит, что каждый пиксел этого снимка отображает квадрат земной поверхности размером 10х10 м. Считается, что чем меньше размер пиксела (в метрах) на снимке, тем крупнее масштаб изображения и выше разрешение снимка. Чем выше разрешение снимка, тем более мелкие объекты можно дешифрировать. Самое высокое разрешение имеют цифровые космические снимки с размером пиксела 1 м и даже менее. На снимках с таким разрешением можно различить объекты размером в один метр (автомобили, отдельно стоящие деревья, группы людей и т.п.).

Помимо пространственного разрешения для данных дистанционного зондирования важны ещё три типа разрешения съёмки [Лурье И.К., Косиков А.Г., 2003]: спектральное, радиометрическое (яркостное) и временное.

Спектральное разрешение съёмки - характерные интервалы длин волн электромагнитного спектра, к которым чувствителен датчик съёмочной платформы.

Радиометрическое (яркостное) разрешение съёмки - число возможных кодированных значений (уровней квантования) спектральной яркости в файле данных дистанционного зондирования для каждой зоны спектра, указываемое числом бит.

Временное разрешение съёмки - частота получения снимков конкретной области.

Данные дистанционного зондирования - первичные данные, получаемые непосредственно с помощью аппаратуры дистанционного зондирования Земли, а также материалы, полученные в результате обработки первичных данных, осуществляемой в целях обеспечения возможности их использования;

Данные дистанционного зондирования Земли являются очень важным источником пространственных данных. Особенно применимы в картографии (фотограмметрия), определении границ землевладений (кадастр), видовой разведке, археологии, изучении окружающей среды и др.

Все ДДЗ делятся на три категории:

•  наземная съёмка;
•  аэрофотосъёмка;
•  космическая съёмка.

Исторически сложилось так, что первым видом дистанционных съёмок явилась наземная стереофотограмметрическая съёмка, которая начала применяться для составления крупномасштабных карт (топографических, геологических, ландшафтных и др.) высокогорных сильно расчленённых территорий. Повторные съёмки с определённых заранее закреплённых мест, называемых базисом фотографирования, проводятся через определённые промежутки времени и используются как метод изучения динамики природных явлений и процессов, в том числе и связанных с рельефообразованием. Съёмка выполняется фототеодолитом (наибольшее распространение в нашей стране получил прибор немецкой фирмы «Carl Zeiss»).

Самолётные съёмки ведутся на разные виды плёнки, чувствительные к разным участкам спектра: в видимой области спектра - это аэрофотография; в более длинных волнах - это инфракрасная и тепловая, а также активная радиолокационная. Наиболее важной из них является аэрофотосъёмка, которая в зависимости от направления оптической оси съёмочной камеры разделяется на плановую и перспективную. В зависимости от характера покрытия местности снимками, аэросъёмку подразделяют на выборочную, маршрутную и многомаршрутную.

На практике наибольшее распространение получила плановая площадная многомаршрутная аэрофотосъёмка. При этом прокладывается ряд параллельных маршрутов, расположенных с таким расчётом, чтобы аэрофотосъёмки, получаемые по смежным маршрутам, перекрывали друг друга. Такое перекрытие является поперечным и составляет, как правило, 20-30 % площади снимка. Продольное перекрытие, т.е. перекрытие снимков вдоль маршрута - много больше и составляет обычно 60-80 %. Как правило, для составления карт территорий с сильно расчленённым рельефом требуется большее перекрытие.

Съёмка с космических носителей

 Съёмка помощью аппаратуры дистанционного зондирования Земли, установленной на борту космического объекта, и передаваемые или доставляемые на Землю из космоса посредством электромагнитных сигналов, фотопленки, магнитной ленты или какими-либо другими способами. Съёмка с космических носителей производится с высоты более 100 км по строго определённой орбите. При этом различают круговые орбиты и эллиптические. Аналогично аэрофотосъёмкам космические съёмки, в зависимости от покрытия территории Земли, разделяются на одиночные, маршрутные и площадные (глобальные).

К получению, использованию и распространению данных с космических фотографических систем в России имеют отношение несколько организаций: прежде всего, Госцентр «Природа» в структуре Федеральной службы геодезии и картографии, Совинформспутник и российские военные.

Госцентр «Природа» в основном имеет дело со снимками, полученными со спутников серии Ресурс-Ф. Ранее они запускались с периодичностью 2-5 раз в год специально для обеспечения потребностей гражданских отраслей народного хозяйства СССР. Спутники этой серии имели наклонение орбиты 82,3 градуса. Это значит, что для съёмки доступны широты от экватора примерно до 82,3 градусов в северном и южном полушарии. На спутники серии Ресурс-Ф устанавливались фотоаппараты: МК-4, КАТЭ-200, КФА-1000, КФА-3000. Камера КФА-1000 использовалась как с чёрно-белой панхроматической плёнкой, так и со спектрозональной, а КФА-3000 практически только с чёрно-белой. Пространственное разрешение на местности камеры КФА-3000 до 2-3 м.

В настоящее время разработан Устав ассоциации и концепция проекта закона «О дистанционном зондировании Земли из космоса»

Согласие войти в состав ассоциации получено от 11 компаний и организаций, работающих в сфере ДЗЗ: «Газпром — космические системы», «Ракурс», «СканЭкс», «Уралгеоинформ», «Рослеинфорг», «Самара-Информспутник», «Глобальные поисковые системы», «Северная географическая компания», ГА «Иннотер» и другие. Интерес к создаваемому объединению проявила американская компания-оператор GeoEye.

Космические аппараты дистанционного зондирования Земли используются для изучения природных ресурсов Земли и решения задач метеорологии. КА для исследования природных ресурсов оснащаются в основном оптической или радиолокационной аппаратурой. Преимущества последней заключаются в том, что она позволяет наблюдать поверхность Земли в любое время суток, независимо от состояния атмосферы.

Сеть приемных центров ДЗЗ, закрывающих съемкой всю территорию России, включая морские акватории, была создана и эффективно заработала в 2005-2006 гг.

Автоматизация управления, приема, предоставления услуг заказчику заняла еще два года, и только к концу 2008 – началу 2009 г. окончательно сложилась технология, включающая средства поточной обработки данных (ScanEx Image Processor, ScanMagic) и их визуализации в сети Интернет (GeoMixer, Kosmosnimiki.Ru), которую назвали сетевой технологией многоспутникового мониторинга процессов и явлений ScanNet.

Обработка полученных изображений

В настоящее время обработку полученных изображений ведут с помощью специальных компьютерных комплексов — Цифровых фотограмметрических станций (ЦФС) — например, «Талка», Intergraph ImageStation или PHOTOMOD. При этом дополнительно выполняются коррекции перспективы, дисторсии и иных оптических искажений, цветовая и тоновая коррекция полученных снимков, сшивка смонтированного фотоплана в единое изображение, каталогизация изображений, совмещение их с уже существующими картографическими материалами, включение в Географические информационные системы (ГИС) и пр.

автоматизированного дешифрирования

- предварительное дешифрирование космоснимков;

- экстраполяция и окончательное дешифрирование космоснимков;

- трансформирование космоснимков;

- изготовление фотопланов (ортофотопланов) и их репродукций;

- дешифрирование космоснимков (либо репродукций фотопланов, ортофотопланов);

Основными технологическими процессами обновления карты являются:

- обеспечение космоснимков опорными точками;

- создание основы обновляемой карты;

- топографическое дешифрирование космоснимков;

- перенос результатов дешифрирования со снимка на обновляемую карту.

стереоскопические приборы:

- интерпретоскопы;

- настольные стереоскопы ЗЛС-2;

- стереоскопы Д-2;

- стереоскопы-пантографы СП-2;

- бинокулярные микроскопы МБС-2, МБС-9;

- набор дешифровочных луп.

Ортофотопланы, ЦТК, ЦММ.

Выходной продукцией ЦФС «Талка» служит: 

•  Фотосхема и накидной монтаж
  Черно-белые или цветные фотографические схемы местности, используемые при её изучении и картировании. Монтируется из нетрансформированных (т. е. имеющих искажения в связи с нестабильностью условий съёмки) смежных снимков, приводимых к заданному масштабу. Фотосхемы изготовляют по воздушным, космическим, наземным снимкам. Фотосхемы востребованы для накидного монтажа, для контроля перекрытий между снимками и подбора их по индексам съёмки, датам и номерам.
•  Фотоплан
  Фотоплан отличается от фотосхемы тем, что при трансформировании снимков происходит их ориентирование в пространстве. Так же учитываются искажения при наклоне оптической оси, кривизна земной поверхности (если используется космоснимок). Снимок преобразуется либо к ортогональной проекции на горизонтальную плоскость, либо к заданной картографической проекции. В фотоплане не учитывается цифровая модель рельефа (ЦМР). Положение связующих точек на фотоплане рассчитывается исходя из внешнего ориентирования снимков, то есть проводится сгущение фотограмметрической сети.
•  Построение ЦМР
  Производится создание стереоскопической модели местности по полученным стереопарам и ее дальнейшее пространственное геодезическое ориентирование, результатом которого является получение Геометрической Модели Местности. Далее создается нескорректированная ЦМР и проводится редактирование, коррекция и контроль точности ЦМР, результатом которого является получение готового продукта.
•  Ортофотоплан
  Фотографический план местности на точной геодезической опоре. Получается путем аэрофотосъемки с последующим преобразованием аэроснимков (из центральной проекции в ортогональную). Учитывает искажения аэроснимков, обусловленных рельефом местности и отклонениями оси аэрофотоаппарата от вертикали при съемке. Применяется при топографических, геологических и др. проектно-изыскательских работах. Ортофотоплан (в отличии от фотоплана) учитывает ЦМР.

Цифровая модель местности (ЦММ). Описание и технология создания 

1.  Понятие цифровой модели местности (ЦММ).

В общем случае местность, как объект топографической съемки, можно рассматривать как совокупность двух компонентов:

поверхности Земли, представленной в трехмерном пространстве и обладающей только геометрическими свойствами;

множеством природных и антропогенных объектов, представленных их
семантическими свойствами и сочетаниями линий и точек на топографической поверхности, являющимися следами ее сечения объектами.

Таким образом, при цифровом моделировании земная поверхность должна быть представлена моделями ситуации и моделями рельефа, на основе растровой и векторной моделей данных, каждая из которых имеет преимущества, недостатки и область целесообразного использования.

Цифровая модель местности (ЦММ) – цифровая картографическая модель, содержащая данные об объектах местности и ее характеристиках.

Цифровая модель местности (ЦММ) - совокупность информации о положении, характеристиках объектов местности, связях между ними и топографической поверхности, представленные в форме, доступной для обработки на ЭВМ.

ГОСТ - Цифровое представление пространственных объектов, соответствующих объектовому составу топографических карт и планов, используемое для производства цифровых топографических карт; \"множество, элементами которого являются топографо-геодезическая информация о местности и правила обращения с ней\".

При решении тех или иных задач достаточно часто используют либо плановую часть соответствующей карты, либо высотную. Аналогично в составе цифровой модели местности можно выделить цифровую модель объектов (ситуации, контуров) и цифровую модель рельефа.

Цифровая модель объектов (ЦМО) - совокупность информации о плановом положении, характеристиках объектов и связях между ними.

Иногда в технической литературе ее называют также цифровой моделью ситуации (ЦМС) или контуров (ЦМК).

1.  Цифровая модель рельефа (ЦМР) - информация о рельефе местности, представленная совокупностью точек с известными координатами и высотами, связей между ними и способа определения высот новых точек по их известным плановым координатам. Под термином цифровая модель рельефа (ЦМР) понимают математическое представление участка земной поверхности, полученное путем обработки материалов топографической съемки.

Таким образом, цифровая модель местности :

представляет собой упорядоченную по определенным правилам информацию об объектах местности;

обладает рядом свойств (точность, адекватность, однозначность и др.);

характеризуется набором параметров;

создается путем сбора и преобразования топографической информации по определенным математическим правилам.

На основе ЦММ Вы сможете:

•  вести дежурные планы застраиваемой территории;
•  формировать данные для кадастровых (землеустроительных, градостроительных и других) систем;
•  проводить работ по проектированию и мониторингу состояния объектов и местности
•  использовать в качестве основы для построения карт и планов.

Цифровые модели местности могут быть: растровые, векторные, гибридные.

- Растровая модель данных основана на использовании регулярной решетки, элементы которой отображают определенные участки исходного объекта (в частности - местности), называются пикселами и характеризуются цветом и яркостью.

Построение автоматизированных систем крупномасштабного картографирования или проектирования на основе растровой модели данных затруднено, так гак не допускает выделения конкретных объектов (дорог, зданий, иных элементов или объектов). Поэтому такая модель используется для представления аналоговых карт и планов с целью последующего преобразования и создания на их основе цифровой модели местности или рельефа, либо в качестве обзорного материала.

- Векторная модель данных ориентирована на описание пространственного положения объектов с помощью примитивов первых четырех типов: точек, линий, контуров и поверхностей и содержит как координаты соответствующих элементов, так и некоторые другие параметры.

- Регулярная модель данных также основана на использовании регулярной решетки, но ее элементы представляют собой формализованные описания свойств соответствующих им фрагментов территории или содержат ссылки на эти описания.

Источники информации для построения цифровой модели местности

Цифровую модель местности можно определить как представленные в цифровом виде и в удобной для последующего использования системе координат результаты топографической съемки. Причем, область моделирования никак не связана с границами съемочных планшетов и всецело определяется границами соответствующих изысканий или съемок: границами земельного участка (при межевании земель), сравнительно узкой полосы вдоль трассы (при линейных изысканиях), площадки произвольной формы (при изысканиях для строительства) и т.п. Координатная система для съемки такого участка может быть совершенно произвольной - государственной, местной или даже условной.

Создание цифровой модели, как совокупности геометрической и семантической (атрибутивной) информации, не требует никакой другой информации кроме той, которая необходима для создания топографического или инженерно-геодезического плана соответствующей территории. Поэтому они могут быть получены из различных источников в процессе:

полевой тахеометрической съемки;

фототопографической съемки;

картометрических работ, заключающихся в преобразовании топографического плана соответствующего масштаба в цифровую форму.

Тахеометрическая съемка в большинстве случаев является основным способом сбора информации для создания ЦММ в силу своей оперативности, возможности организации работ одновременно несколькими исполнителями, простоты камеральной обработки и др.

Фототопографическая съемка основана на использовании материалов аэрофотосъемки и методов фотограмметрии для их обработки. В силу ряда причин организационного плана фототопографический способ съемки трудно отнести к оперативным. Однако ситуация меняется достаточно быстро (особенно в последние годы) в связи с переходом к использованию малой авиации (вплоть до мотодельтапланов), малоформатных цифровых съемочных камер и растущими возможностями космических методов съемки, на основе которых уже сегодня можно создавать планы до масштаба 1:2000 включительно. Серьезным недостатком фототопографической съемки является невозможность использования панхроматических снимков для съемки подземных инженерных коммуникаций и использования для этой цели инфракрасной зоны спектра.

Картометрические работы иногда могут составить серьезную конкуренцию тахеометрическому методу, поскольку при современных технических возможностях преобразование информации из графической формы в цифровую форму без потери ее точности может быть выполнено в сжатые сроки. При наличии доброкачественных и актуальных топографических планов в ряде случаев эти обстоятельства в сочетании с простотой преобразований могут оказаться решающими в пользу картометрического метода.

Построение модели ситуации (ситуационного плана) является наиболее сложной и ответственной задачей создания топографического плана и цифровой модели ситуации. Эффективное решение этой задачи требует наличия в обрабатывающей программе широкой палитры инструментальных средств, реализующих те или иные элементарные геометрические и аналитические операции. Богатство и разнообразие инструментальных средств во многом определяет привлекательность программной системы и интерес к ней со стороны пользователей. (Credo).

Общий порядок построения модели ситуации

Построение цифровой модели ситуации требует последовательного выполнения ряда операций:

установление связи между классификатором объектов и кодами пользователя;

определения координат и высот съемочных пикетов;

нанесение съемочных пикетов на план в заданном масштабе;

геометрические построения объектов и их элементов;

присвоение объекту семантики;

графическое оформление плана.

Первые две операции выполняются при обработке полевых данных, вслед за уравниванием съемочного обоснования, обработкой тахеометрических ходов и данных горизонтальной съемки (створов, перпендикуляров, обмеров и др.). Третья операция выполняется автоматически и заключается в нанесении съемочных пикетов по их координатам на виртуальную основу и их выводе на экран компьютера.

Порядок и особенности выполнения четвертой и последующих операций рассмотрены ниже.

Семантическое описание и отображение элементов ЦМС

Неотъемлемую часть информационного обеспечения любой системы автоматизированной обработки топографических данных составляет классификатор топографических объектов и связанная с ним библиотека условных знаков, основу которых положены действующие нормативные документы, в частности - условные знаки топографических карт и планов. Если областью применения системы наряду с топографией являются и иные предметные сферы, то соответствующие объекты (генерального плана, проекта землеустройства, кадастра и др.) включаются либо как элементы содержания классификатора, либо как тематические классификаторы. Как правило, элементы содержания иерархического классификатора отождествляются с тематическими слоями информации.

Источником информации для семантического описания объектов является полевой абрис или используемый в качестве абриса фрагмент топографического плана.

Атрибуты семантического описания объектов создаваемой цифровой модели местности вводятся в диалоговом режиме, форма которого определяется строением классификатора.

Так, для классификатора иерархической структуры характерна такая последовательность выбора:

раздел классификатора (например, «Растительность»);

подраздел классификатора (например, «Точечные объекты»);

конкретный точечный объект (например, «Дерево фруктовое», «Ель», «Сосна» и др.).

Как правило, на этапе выбора конкретного объекта оператор может ориентироваться как на его наименование, так и на начертание условного знака.

Семантическое описание объекта завершается вводом его переменных характеристик (высоты, глубины, длины, толщины, этажности и др.) в соответствии с их фиксированным набором.

Фотограмметрическая технология создания ЦММ

Современные фотограмметрические технологии основаны на использовании цифровых изображений и специализированных обрабатывающих систем, называемых цифровыми фотограмметрическими системами (ЦФС) и предназначенных для полной обработки таких изображений, начиная от сгущения съемочного обоснования и заканчивая получением цифровой модели местности.

Элементами фотограмметрической технологии являются:

аэрофотосъемка с определением координат центров фотографирования с помощью системы глобального позиционирования GPS;

планово-высотная привязка аэроснимков;

сканирование аэронегативов с геометрическим разрешением 10-15 мкм;

построение фотограмметрической сети и получение координат и высот 20-30 запроектированных точек на каждый снимок;

построение цифровой модели рельефа;

создание ортофотоплана;

векторизация элементов ситуации по аэроснимкам (в стереоскопическом режиме) или по ортофотоплану (в монокулярном режиме);

Рассмотрим кратко некоторые из перечисленных операций.

Построение и уравнивание фотограмметрической сети включает внутреннее ориентирование снимков, выбор точек, взаимное ориентирование, построение одиночной модели, сети, ее внешнее ориентирование и уравнивание по точкам полевой подготовки. Техника выполнения этих операций в целом соответствует классической, однако они реализованы с учетом специфики и возможностей компьютерной обработки, таких как:

- автоматический выбор точек, основанный на четких формальных правилах их размещения на снимках и возможности переноса на смежные снимки с помощью коррелятора с точностью порядка 0,1-0,3 пикселя;

создание комфортных условий для стереоскопических наблюдений, в том числе за счет использования эпиполярных изображений2;

использование на всех этапах вычислительной обработки строгих математических зависимостей, связывающих положение точек местности и их изображения на снимках.

Построение цифровой модели рельефа включает векторизацию элементов рельефа, структурных линий, выбор локальных зон и стратегий моделирования, создание локальных ЦМР и объединение их в глобальную ЦМР на всю обрабатываемую территорию.

Рассмотренная технология применяется при использования материалов аэрофотосъемки и в случае, когда вместо аэроснимков обрабатываются космические снимки.

При создании данного вида продукции используются основные программные продукты Altexis, GK3DModeler (собственные разработки компании “Геокосмос”), AutoDESK Land, (Credo).

Лидирующие позиции на рынке программного обеспечения, обеспечивающего полную обработку результатов геодезических измерений и материалов топографических съемок, инженерно-геодезических изысканий и др. занимает программный комплекс CREDO, используемый в 25 странах мира более чем шестью тысячами организациями, в том числе свыше 200 учебными заведениями.

Кадастровые системы достаточно часто строятся на базе геоинформационных систем со стандартными функциями в части, касающейся обновления земельно-кадастровых карт, обработки материалов инвентаризации земель или межевания земельных участков и др.

Относительно небольшая территория обслуживания, редко превышающая административно-территориальный район, допускает применение местной координатной системы с разумно выбранным осевым меридианом. Для представления в системе земельно-кадастровых данных о пространственных объектах (сведений о границах земельных участков, почвах, объектах собственности, сервитутов и др.) используются векторные объектно-ориентированные топологические или нетопологические структуры. Атрибутивные данные (сведения об обладателях прав, правоустанавливающих и правоудостоверяющих документах и др.) заносятся в поля соответствующих таблиц или специальную базу данных.

Среди известных систем рассматриваемого направления можно отметить многоцелевые кадастровые системы Кадастровый Офис, МГНС «Земля и недвижимость» и др.

1. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Ха
2. Антарктида
3. Курган
4.  Количество команд- 14 2
5. Лабораторная работа 6 Паскаль 4 часа Тема- Организация циклов в
6. ЛЕКЦИЯ 5. ФИЛОСОФИЯ НОВОГО ВРЕМЕНИ XVII~XVIII
7. Методы НЛП
8. ізра~їльський конфлі~кт або Арабоізраїльські війни протистояння між низкою арабських країн а також араб
9. Экономика для всех направлений и профилей бакалавриата а также для всех форм обучения обсуждён и одобрен н.html
10. QUEEN Тредлифтинг Новейшая методика омоложения и трехмерного моделирования контуров лица которая возвращ
11. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук
12. . В таблице представлены данные характеризующие различные ситуации на рынке мороженого Таблица
13. по теме Русская философия 1
14. Рождество для детей подготовительной группы Использованные технологии Коррекция речи и д
15. Лжепредпринимательство как общественно опасное деяние
16. Нові реакції можуть бути вироблені й запомнени нервовою системою тільки на основі створення нових зв~язків
17. Тема- Провал попыток СССР создать систему коллективной безопасности в Европе
18. с в дерматологии группа 34 1 Медицинская сестра смазывает кожу больн
19. Сроки в наследственном праве
20. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ для студентів всіх спеціальностей та спеціалізацій за освітньокваліфікац

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе