Способ актуализации карты обследуемой земной поверхности

Изобретения относятся к области картографии. Способ актуализации карты обследуемой земной поверхности (ОЗП) включает компьютерное уточнение устаревшей карты по современным снимкам. Производят съемку ОЗП в масштабе, близком к масштабу устаревшей карты. Сканируют устаревшую карту и снимок ОЗП. Выводят их на экран компьютера двумя отдельными отображениями, устаревшую карту - в виде непрозрачной основы, снимок - в виде полупрозрачного, подвижного, растягиваемого по фрагментам и изменяемого по масштабу в плоскости экрана компьютера наложения на эту непрозрачную основу. Визуально совмещают их и фиксируют относительно друг друга по опознаваемым точкам. Затем убирают из непрозрачной основы объекты, отсутствующие в полупрозрачном наложении. Добавляют в нее новые объекты, зафиксированные съемкой. Корректируют на ней размеры и конфигурацию общих объектов под их размеры и конфигурацию на полупрозрачном наложении. Полученное на экране графическое изображение фиксируют в памяти компьютера как отображение современной ОЗП и распечатывают его на графопостроителе и/или на фотоплоттере как актуализированную карту ОЗП в требуемом виде и масштабе. Технический результат состоит в сокращении времени и материальных затрат на актуализацию карт, повышении их качества и точности. 9 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области картографии.

Картографический материал является первичной основой для ведения земельного, водного, лесного кадастров, а также кадастра недвижимости. Любой картографический материал со временем устаревает, то есть имеет определенную степень возрастной дифференциации, и требует периодической корректировки, то есть обновления и уточнения.

Известен способ картографирования территории обследуемой земной поверхности (ОЗП), включающий вначале создание нескольких одномасштабных тематических карт одного и того же участка ОЗП, а потом создание суммарной карты этой ОЗП путем наложения полученных тематических карт друг на друга, при котором совмещают взаимно ориентированные совокупности контуров объектов, существующих на предварительно созданных тематических картах (Патент РФ № 2036516, 1992 г., G 01 С 11/00, G 09 В 29/00).

Недостатками известного способа являются большая трудоемкость, длительное время, большие материальные затраты на создание такой суммарной (совмещенной) карты, плохое качество и точность создаваемых таким способом карт.

Известен способ актуализации карт ОЗП (Патент РФ № 2037777), включающий использование в качестве исходного материала топографических карт, фотокарт, фотопланов, подготовку изображения картографического материала в виде растровой копии, разделенной по слоям содержания, идентификацию дискретных, линейных и площадных объектов ОЗП по элементам содержания с регистрацией соответствующей им семантической информации, снятие метрической информации об указанных объектах, обработку полученной информации и занесение полученной информации о каждом объекте в соответствующий класс данного объекта - сегмент памяти.

Недостатком этого способа являются низкая оперативность уточнения карт ОЗП и недостаточная точность и достоверность уточнения карт.

Известен способ актуализации картографических материалов (Патент РФ № 2165596, 1999 г., G 01 С 11/10 - прототип), основанный на совмещении устаревшей карты и космического изображения ОЗП по опорным точкам.

Недостатками известного способа являются большая стоимость и трудоемкость, недостаточная точность координации и уточнения формы и размеров объектов в разномасштабных сравниваемых картографических материалах, а также наличие на мониторе одновременно двух соседствующих (а не совмещенных) изображений, что усложняет технологию векторизации (снижает обзорность) и отвлекает внимание оператора на поочередное рассматривание старого и нового изображений ОЗП.

Целью настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков, то есть сокращение времени и материальных затрат на актуализацию карт, повышение их качества и точности, отображение на картах пространственных характеристик элементов объектов (природных и искусственных), находящихся на ОЗП в текущий момент времени.

Поставленная цель достигается тем, что согласно предложенному способу, включающему компьютерное уточнение устаревшей карты ОЗП по современным снимкам ОЗП, актуализируемую (устаревшую) карту ОЗП выводят на экран компьютера как неподвижную и непрозрачную основу, а новые снимки этой ОЗП сканируют и выводят на экран компьютера в виде полупрозрачного, подвижного, растягиваемого по фрагментам и изменяемого по масштабу в плоскости экрана компьютера наложения на неподвижную и непрозрачную основу (на устаревшую карту), визуально совмещают их на экране компьютера по общим опознаваемым точкам (объектам, не имеющим изменений границ и конфигураций), убирают из устаревшей карты объекты, отсутствующие в новых снимках, добавляют новые объекты, зафиксированные последней съемкой (дистанционным зондированием), определяют величины изменений границ общих для обоих отображений объектов в соответствующих единицах измерения, заносят их в банк характеристик ОЗП, фиксируют в памяти компьютера полученное на экране графическое изображение как отображение ОЗП и распечатывают его на графопостроителе и/или на фотоплоттере в требуемом виде и масштабе как актуализированные карты ОЗП.

В предложенном способе на экран компьютера выводят одно из сравниваемых отображений ОЗП, например новых снимков ОЗП (полупрозрачное наложение), как эталон ее будущей актуализированной карты, а другое, то есть устаревшей карты (непрозрачную основу), таким образом, что контуры их общих объектов (зданий, дорог, полей, лесов, рек, водоемов, оврагов, подтоплений и т.п.) при смещении относительно друг друга, например, более чем на 0,1 мм в масштабе карты выделяются на экране компьютера другим цветом и/или визуально мерцающим изображением, например, с частотой мерцания 0,5-15,0 Гц.

В предложенном способе отображения устаревшей карты ОЗП и новых снимков ОЗП выводят на экран компьютера в разных цветовых окрасках, например соответственно в синей и в красной.

В предложенном способе выведенные в разных цветах на экран компьютера отображения устаревшей карты ОЗП и новых снимков ОЗП рассматривают через очки, стекла которых имеют соответствующие разные цветовые фильтры, чем создают визуальный псевдостереоскопический эффект, облегчающий их сравнение.

В предложенном способе одно или оба сравниваемые отображения ОЗП выводят на экран компьютера периодически исчезающими и появляющимися, то есть визуально мерцающими, например, с частотой мерцания 0,5-15,0 Гц.

В предложенном способе сканируют и выводят на экран компьютера в позитивном виде отображение негативов снимков ОЗП.

В предложенном способе поворотные точки объектов, общих для совмещаемых на экране компьютера отображений устаревшей карты и новых снимков ОЗП координируют в плоской (двумерной) системе координат, фиксируют в памяти компьютера и полученную двумерную цифровую карту используют в геоинформационной системе (ГИС) как актуализированную электронную карту ОЗП.

В предложенном способе координаты объектов на ОЗП и на ее компьютерном отображении определяют в трехмерной системе путем интерполирования положения точек этих объектов относительно имеющихся изображений горизонталей и/или высотных пикетов на отображении устаревшей карты ОЗП, фиксируют их в памяти компьютера, и полученную трехмерную цифровую карту используют в геоинформационной системе (ГИС) как актуализированную электронную карту ОЗП.

Совокупность существенных признаков предложенного способа актуализации карт ОЗП проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что предложенные технологические приемы значительно упрощают, ускоряют, удешевляют, повышают качество уточнения устаревших карт ОЗП.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критериям “изобретательский уровень” и “новизна”.

Актуализацию устаревших карт ОЗП по предложенному способу осуществляют следующим образом.

Производят съемку ОЗП (например, аэрофотосъемку или аэровидеосъемку в видимом диапазоне электромагнитного излучения) в масштабе, близком к масштабу имеющейся (устаревшей) карты ОЗП, сканируют ее и снимок (для получения более четкого отображения могут сканировать негатив снимка) и выводят их на экран компьютера двумя отдельными (например, позитивными) отображениями: устаревшую карту - в виде непрозрачной основы, снимок - в виде полупрозрачного, подвижного, растягиваемого по фрагментам и изменяемого по масштабу в плоскости экрана компьютера наложения на эту непрозрачную основу, визуально совмещают их и фиксируют относительно друг друга (делают их неподвижными относительно друг друга) по опознаваемым точкам (например, по нескольким самым крупным объектам), затем убирают из непрозрачной основы объекты, отсутствующие в полупрозрачном отображении, и добавляют в нее новые объекты, зафиксированные съемкой. Размеры и конфигурацию объектов, общих для непрозрачной основы (устаревшей карты) и полупрозрачного наложения на нее (снимка или кадра аэровидеосъемки), уточняют под размеры и конфигурацию, имеющиеся на полупрозрачном наложении. Это необходимо потому, что за время своей эксплуатации действующие объекты (здания, дороги, пруды, лесные полосы, леса, поля, населенные пункты и т.п.) достраивались, видоизменялись, расширялись и т.п.

Для облегчения выявления степени изменения размеров и конфигураций объектов (улучшения визуального выявления их отличий) отображения устаревшей карты ОЗП и снимка ОЗП выводят на экран компьютера в разных цветовых окрасках, например устаревшую карту в синей, а аэрофотоснимок в красной.

Одно из сравниваемых на экране компьютера отображений, например снимка ОЗП, с этой же целью выводят на экран компьютера как периодически исчезающее и периодически появляющееся, например, с частотой визуального мерцания 0,5-15,0 Гц. С этой же целью на экран компьютера могут выводить попеременно мерцающими с вышеуказанной частотой оба сравниваемых позитивных отображения (снимка и устаревшей карты). В последнем случае совпадающие участки (элементы) сравниваемых позитивных отображений будут видимы неизменными (немерцающими), а не совпадающие - мерцающими.

Для облегчения выполнения вышеуказанного уточнения размеров и конфигураций общих объектов (визуального выявления их отличий) отображение снимка ОЗП выводят на экран компьютера как эталон будущей уточненной карты, а отображение его устаревшей карты выводят на экран компьютера таким образом, чтобы контуры основных объектов, совмещенных с объектами эталона (например, зданий, дорог, полей, лесов, водоемов и т.п.) при смещении их относительно эталона, например, более чем на 0,1 мм в масштабе карты высвечивались или выделялись на экране другим цветом относительно цвета непрозрачной основы и полупрозрачного наложения и/или визуально мерцающим изображением, например, с частотой мерцания 0,5-15,0 Гц.

Для облегчения работы при совмещении и уточнении выведенных на экран компьютера в разных цветовых окрасках (например, один в красном, другой в синем цвете) отображений устаревшей карты ОЗП и снимка ОЗП создают визуальный псевдостереоскопический эффект, для чего оператор работает в очках, стекла которых имеют соответствующие разные цветовые фильтры (например, на левом глазу красный фильтр, на правом синий).

После выполнения вышеперечисленных операций полученное на экране компьютера комбинированное графическое изображение фиксируют в памяти компьютера как действительное отображение ОЗП и распечатывают его на графопостроителе и/или на фотоплоттере как актуализированную (уточненную) карту ОЗП в требуемом виде и масштабе.

При совмещении и уточнении на экране компьютера отображений устаревшей карты и снимка поворотные точки общих объектов координируют в плоской (двумерной) системе координат, после чего фиксируют их в памяти компьютера и используют полученную двумерную цифровую карту ОЗП в геоинформационной системе (ГИС) и/или распечатывают ее как уточненную карту ОЗП.

В случае необходимости, координаты общих объектов уточненной карты ОЗП определяют в трехмерной системе координат, для чего интерполируют положение точек этих объектов относительно имеющихся изображений горизонталей и/или высотных пикетов на отображении устаревшей карты ОЗП, фиксируют интерполированное положение точек в памяти компьютера и используют полученную трехмерную цифровую карту ОЗП в геоинформационной системе (ГИС).

Для более четкого отображения деталей объектов на исследуемой территории сканируют и выводят на экран компьютера отображение негатива снимка ОЗП.

В случае использования в качестве отображения исследуемой территории отдельных кадров ее видеосъемки их вводят в компьютер с помощью видеограббера.

Используемые для предложенного способа актуализации карт компьютеры должны иметь достаточный объем оперативной памяти и запоминающих устройств (для хранения фотоизображений и другой вводимой информации) и высокую производительность (быстродействие).

Используемые базовые компьютерные программы должны обеспечивать выполнение всего комплекса применяемых технологических операций предложенного способа. Конкретные компьютерные программы выполнения вышеприведенных технологических операций совмещения и уточнения нескольких отображений могут быть различными. В зависимости от используемых общих (базовых) программ и возможностей компьютера эти конкретные программы могут создаваться компьютерными операторами применительно к имеющимся вариантам технических возможностей каждого конкретного картографического производства.

Результаты актуализации предложенным способом устаревших карт территорий районов Воронежской, Курской, Белгородской, Липецкой, Тамбовской, Саратовской, Орловской областей подтвердили его эффективность по сравнению со старыми технологиями картографирования. Предложенный способ актуализации позволил в несколько раз сократить затраты времени и средств на изготовление карт территории указанных районов, повысилось качество и точность этих карт.

1. Способ актуализации карты обследуемой земной поверхности (ОЗП), включающий компьютерное уточнение устаревшей карты по современным снимкам, отличающийся тем, что производят съемку ОЗП в масштабе, близком к масштабу устаревшей карты, сканируют устаревшую карту и снимок ОЗП, выводят их на экран компьютера двумя отдельными отображениями - устаревшую карту в виде непрозрачной основы, снимок в виде полупрозрачного подвижного, растягиваемого по фрагментам и изменяемого по масштабу в плоскости экрана компьютера наложения на эту непрозрачную основу, визуально совмещают их и фиксируют относительно друг друга по опознаваемым точкам, затем убирают из непрозрачной основы объекты, отсутствующие в полупрозрачном наложении, добавляют в нее новые объекты, зафиксированные съемкой, корректируют на ней размеры и конфигурацию общих объектов под их размеры и конфигурацию на полупрозрачном наложении, после чего полученное на экране графическое изображение фиксируют в памяти компьютера как отображение современной ОЗП и распечатывают его на графопостроителе и/или на фотоплоттере как актуализированную карту ОЗП в требуемом виде и масштабе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отображения устаревшей карты ОЗП и снимка ОЗП выводят на экран компьютера в разных цветовых окрасках, например соответственно в синей и в красной.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при совмещении выведенных в разных цветах на экран компьютера отображений устаревшей карты ОЗП и снимка ОЗП создают визуальный псевдостереоскопический эффект, для чего рассматривают их через очки, стекла которых имеют соответствующие разные цветовые фильтры.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что одно из сравниваемых на экране компьютера отображений ОЗП, например снимка, выводят на экран компьютера периодически исчезающим и появляющимся, то есть визуально мерцающим, например, с частотой мерцания 0,5-15,0 Гц.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что оба сравниваемые на экране компьютера отображения ОЗП выводят на экран компьютера попеременно (в противофазе) мерцающими, например, с частотой мерцания 0,5-15,0 Гц.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что отображение снимка ОЗП (полупрозрачное наложение) выводят на экран компьютера как эталон будущей уточненной карты ОЗП, а отображение устаревшей карты ОЗП (непрозрачную основу) выводят на экран компьютера таким образом, что контуры ее основных объектов, совмещенных с объектами эталона (например, зданий, дорог, полей, лесов, водоемов и т.п.) при смещении их относительно эталона, например, более чем на 0,1 мм в масштабе карты, высвечиваются или выделяются на экране компьютера другим цветом относительно цветов непрозрачной основы и полупрозрачного наложения и/или визуально мерцающим изображением, например, с частотой мерцания 0,5-15,0 Гц.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при совмещении и уточнении на экране компьютера отображений устаревшей карты ОЗП и снимка ОЗП координируют поворотные точки общих для них объектов в плоской (двумерной) системе координат, после чего фиксируют их в памяти компьютера и используют полученную двумерную цифровую карту в геоинформационной системе (ГИС) и/или распечатывают ее как уточненную карту ОЗП.

8. Способ по п.1 или 7, отличающийся тем, что координаты общих объектов на ОЗП и на актуализированной карте ОЗП определяют в трехмерной системе координат путем интерполирования положения точек этих объектов относительно имеющихся изображений горизонталей и/или высотных пикетов на отображении устаревшей карты ОЗП, после чего фиксируют их в памяти компьютера и используют полученную трехмерную цифровую карту ОЗП в ГИС.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что сканируют и выводят на экран компьютера негатив снимка ОЗП.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве отображения ОЗП используют отдельные кадры ее видеосъемки, которые вводят в компьютер, например, с помощью видеограббера.