Способ получения, обработки и отображения геопространственных данных в формате 3d с применением технологии лазерного сканирования
Владельцы патента RU 2591173:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) (RU)
Изобретение относится к области отображения геопространственной информации для создания трехмерных цифровых моделей объектов и территорий. Технический результат - обеспечение повышения оперативности доступа к актуальной информации на конкретную территорию. Способ получения, обработки и отображения геопространственных данных в формате 3D с применением технологии лазерного сканирования, при котором с помощью лазерного сканера выполняют сканирование заданной территории, определяют пространственные координаты X, Y, Z точек отраженного лазерного луча от объектов заданной территории, создают интерфейсную подсистему подготовки и постоянного обновления геопространственных данных в формате 3D и передают в нее результаты сканирования, получают цифровую метрическую точечную модель заданной территории в формате 3D, создают административную подсистему в виде сервера геопространственных данных в формате 3D и передают в нее вышеуказанную модель, создают систему поиска нужного фрагмента территории и доступа к нему, получают нужный фрагмент территории в виде цифровой метрической точечной модели заданной территории в формате 3D. 1ил.
Данный способ относится к области получения, обработки и отображения геопространственной информации, компьютерным средствам преобразования и визуализации трехмерных моделей геоинформационных систем и может быть использован для создания трехмерных цифровых моделей объектов и территорий.
Известен способ получения, обработки и отображения геопространственной информации в формате 3D, который заключается в создании трехмерных топографических карт и планов по данным топографических съемок методом наземного лазерного сканирования [В.А. Середович. Наземное лазерное сканирование. Новосибирск, СГГА, 2009 г.], взятый в качестве прототипа.
Сущность данного способа состоит в том, что на контролируемом участке проводят геодезическую съемку ситуации и рельефа с помощью наземного лазерного сканирования. По данным съемки составляют топографические карты и планы по условным знакам того или иного масштаба.
Недостатком этого способа является трудоемкость процесса повторения измерения для уточнения планового или высотного положения объектов местности вследствие необходимости повторного выполнения полевых работ. Данный способ также предполагает наличие человеческого фактора в процессе проведения измерений, что ведет к снижению эффективности, достоверности и точности измерения.
Решаемая техническая задача заключается в повышении эффективности способа получения, обработки и отображения геопространственных данных в трехмерном пространстве с применением технологии лазерного сканирования за счет обеспечения оперативного доступа к актуальной информации, используя интернет технологии. Технический результат - обеспечение возможности пользователям через интернет получать оперативный доступ к актуальной информации на конкретную территорию, при этом пользователь в интерактивном режиме может выбирать на плане конкретное место и получать для работы несколько вариантов информации. Это может быть как цифровая трехмерная точечная метрическая модель территории, так и визуальный ролик «облета» территории по заданной траектории. Данная информация будет доступна как на сайте, так и может высылаться на почту для работы в любом программном обеспечении.
Задача достигается тем, что в способе получения, обработки и отображения геопространственных данных в формате 3D, при котором с помощью лазерного сканера выполняют сканирование заданной территории с привязкой к системе координат, в результате чего определяют пространственные координаты X, Y, Z точек отраженного лазерного луча от объектов заданной территории, согласно изобретению создают интерфейсную подсистему подготовки и постоянного обновления геопространственных данных в формате 3D и передают в нее результаты сканирования (сканы) в виде пространственных координат X, Y, Z точек отраженного лазерного луча от объектов заданной территории, с помощью компьютерной программы регистрируют в ней сканы, формируют облако точек всех объектов заданной территории в формате 3D и получают цифровую метрическую точечную модель заданной территории в формате 3D. Создают административную подсистему в виде сервера геопространственных данных в формате 3D с возможностью управления, обработки, анализа, интерпретации и хранения полученных геопространственных данных в формате 3D и через интернет передают в нее из интерфейсной подсистемы подготовки и постоянного обновления геопространственных данных в формате 3D вышеуказанную модель. Создают систему поиска нужного фрагмента территории (объекта) и доступа к нему, выделяя вышеуказанный фрагмент на модели по координатам путем предоставления сервиса пользователям на основе интернет технологий через интерфейсную подсистему предоставления геопространственных данных в формате 3D с возможностью запроса, визуализации и экспорта запрашиваемых геопространственных данных в формате 3D. Получают через интернет нужный фрагмент территории в виде цифровой метрической точечной модели заданной территории в формате 3D на рабочий компьютер, обрабатывают этот фрагмент средствами, размещенными на сервере геопространственных данных в формате 3D или в собственных программах, получают результат для дальнейшего использования в виде цифровой метрической и визуальной информации в формате 3D.
Указанная совокупность признаков позволяет повысить эффективность получения, обработки и отображения геопространственной информации в формате 3D с применением технологии лазерного сканирования за счет повышения оперативности доступа к актуальной информации используя интернет технологии.
Способ поясняется чертежом. На Фиг. 1 представлена схема взаимодействия блоков сервиса предоставления геопространственной информации в формате 3D с применением технологии лазерного сканирования.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Создают и постоянно поддерживают в актуальном состоянии базу данных цифровых трехмерных точечных моделей территорий в виде интерфейсной подсистемы подготовки и постоянного обновления геопространственных данных в формате 3D (1). Это могут быть любые территории (площадные, линейные, локальные, и т.д.). В зависимости от площади и особенностей данного участка выполняют наземное, воздушное или мобильное лазерное сканирование. При наземном лазерном сканировании устанавливают наземный лазерный сканер на точку планово-высотного обоснования, выполняют сканирование участка с точек планово-высотного обоснования, в результате чего определяют пространственные координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от различных объектов, получают скан, выполняют повторно действия на станциях, расположенных через 20-50 метров от предыдущих, передают результаты сканирования (сканы) в компьютерную программу, регистрируют в ней сканы со всех станций и получают фактическую цифровую точечную трехмерную (3D) модель снимаемой территории. При воздушном лазерном сканировании соответствующий сканер устанавливают на борту аэросъемочного самолета или вертолета, выполняют пролет вдоль картографируемой территории, в результате которого также определяют пространственные координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от различных объектов, получают непрерывные сканы, передают их в компьютерную программу, в которой выполняют уравнивание траекторий полета и сканов, получая при этом также цифровую точечную трехмерную (3D) модель снимаемой территории. Отслеживать местоположение воздушного средства сканирования призваны GPS и инерциальная система. GPS-система определяет координаты X, Y, Z положения сканерного блока на борту данного средства сканирования, а инерциальная - угловые элементы, такие как крен, курс и тангаж. При мобильном лазерном сканировании специальный сканер устанавливают на крыше наземного транспортного средства и выполняют вышеназванные для воздушного лазерного сканирования действия. При мобильном и воздушном лазерном сканировании также получают цифровые фотографии с помощью входящих в состав соответствующих систем цифровых камер.
Полученные пространственные координаты X, Y, Z точек отраженного лазерного луча от объектов заданной территории, полученные с помощью лазерного сканера в формате 3D передаются в интерфейсную подсистему (1) подготовки и постоянного обновления геопространственных данных в формате 3D. Далее с помощью компьютерной программы регистрируют в ней сканы, формируют облако точек всех объектов заданной территории в формате 3D и получают цифровую точечную трехмерную модель заданной территории в формате 3D, которая используется для определения местоположения и геометрических характеристик объектов территории, представляя собой цифровую трехмерную метрическую картографическую продукцию.
В административной подсистеме (2), в виде сервера геопространственных данных создается система, позволяющая хранить 3D информацию и представлять ее для пользователя в удобном виде. Далее создается система поиска нужного фрагмента территории (объекта) и доступа к нему, выделяя вышеуказанный фрагмент на модели по координатам путем предоставления сервиса пользователям на основе интернет технологий через интерфейсную подсистему (3) предоставления геопространственных данных в формате 3D с возможностью запроса, визуализации и экспорта запрашиваемых геопространственных данных в формате 3D. Пользователь (4), имеющий аккредитацию на сервисе, получает через интернет нужный фрагмент территории в виде цифровой метрической точечной модели заданной территории в формате 3D на свой рабочий компьютер, обрабатывают этот фрагмент средствами, размещенными в административной подсистеме (2) или в собственных программах и получает результат для дальнейшего использования в виде цифровой метрической и визуальной информации в формате 3D. Таким образом пользователям предоставляется возможность через интернет получать оперативный доступ к актуальной информации на конкретную территорию в виде цифровой трехмерной точечной модели территории. Причем пользователь в интерактивном режиме может выбирать на плане конкретное место и получать для работы несколько вариантов информации. Это может быть как трехмерная точечная метрическая модель территории, так и визуализированный ролик «облета» территории по заданной траектории. Данная информация будет доступна как на сайте, так и может высылаться на электронную почту для работы в любом программном обеспечении. Пользователь имеет возможность работать с трехмерной точечной моделью выбранной территории, как в самом сервисе, так и может передать эту информацию для работы в собственных программах. Трехмерный ролик формируется на основе заданной траектории и скорости движения. Данный ролик формируется в общепринятых форматах и высылается для работы пользователю. Таким образом появляется уникальный продукт позволяющий оперативно получать любую метрическую и визуальную 3D информацию о любой территории, имеющейся в информационной базе сервиса.
Предлагаемый инновационный способ получения, обработки и отображения геопространственной информации в формате 3D позволяет значительно повысить экономическую эффективность работ, информативность и точность данных об объектах снимаемой территории, а также оперативность получения данных в формате 3D.
Способ получения, обработки и отображения геопространственных данных в формате 3D с применением технологии лазерного сканирования, при котором с помощью лазерного сканера выполняют сканирование заданной территории с привязкой к системе координат, в результате чего определяют пространственные координаты X, Y, Z точек отраженного лазерного луча от объектов заданной территории, отличающийся тем, что создают интерфейсную подсистему подготовки и постоянного обновления геопространственных данных в формате 3D и передают в нее результаты сканирования (сканы) в виде пространственных координат X, Y, Z точек отраженного лазерного луча от объектов заданной территории, с помощью компьютерной программы регистрируют в ней сканы, формируют облако точек всех объектов заданной территории в формате 3D и получают цифровую метрическую точечную модель заданной территории в формате 3D, создают административную подсистему в виде сервера геопространственных данных в формате 3D с возможностью управления, обработки, анализа, интерпретации и хранения полученных геопространственных данных в формате 3D и передают в нее из интерфейсной подсистемы подготовки и постоянного обновления геопространственных данных в формате 3D вышеуказанную модель, создают систему поиска нужного фрагмента территории (объекта) и доступа к нему, выделяя вышеуказанный фрагмент на модели по координатам путем предоставления сервиса пользователям на основе интернет технологий через интерфейсную подсистему предоставления геопространственных данных в формате 3D с возможностью запроса, визуализации и экспорта запрашиваемых геопространственных данных в формате 3D, получают через интернет нужный фрагмент территории в виде цифровой метрической точечной модели заданной территории в формате 3D на рабочий компьютер, обрабатывают этот фрагмент средствами, размещенными на сервере геопространственных данных в формате 3D или в собственных программах, получают результат для дальнейшего использования в виде цифровой метрической и визуальной информации в формате 3D.
