ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.05.2019
Просмотров: 5969
Скачиваний: 3
56
Вопросы для самопроверки:
1. Перечислите признаки, при которых группа цифровых слоев формирует
географическую связку.
2. Перечислите цифровые слои карты населенного пункта.
3.8.1. Координаты пространственных данных
Пространственные данные в ГИС нуждаются в географической при-
вязке (геопривязке), т.е. вводе значений географических координат в
изображение. Функциональные возможности ГИС позволяют геопривя-
зывать отсканированные карты, векторные модели данных, аэро- и кос-
моснимки, вводить текстовые списки координат, которые затем можно
отображать в виде точечной темы. На геопривязанных изображениях
можно определять проекцию, выполнять операции перехода изображе-
ния из одной проекции в другую, «сшивать» листы цифровых карт, вы-
числять реальные значения длин, периметров, площадей пространствен-
ных объектов.
Математическое обеспечение ГИС для работы с географическими
координатами изображений включает модели параметров референц-
эллипсоидов и общеземных эллипсоидов. До создания спутниковых гео-
дезических систем параметры референц-эллипсоидов определялись в ре-
зультате вычислительной обработки данных государственных и регио-
нальных геодезических сетей (локальные датумы). Поскольку такие се-
ти создаются на разных континентах, разными средствами и с разным
уровнем точности, на настоящий момент имеется более двух десятков
референц-эллипсоидов, каждый из которых оптимален лишь для опреде-
ленной части Земли. Для территории России таким эллипсоидом являет-
ся эллипсоид Красовского, рассчитанный в 1940 г., рис.43.
Спутниковые геодезические системы позволяют наиболее точно оп-
ределить параметры эллипсоида, аппроксимирующего земную поверх-
ность и совместить его центр с центром масс Земли. В результате полу-
чается общеземной эллипсоид (World ellipsoid), который аппроксимирует
поверхность Земли в целом (глобальный датум). В США в настоящий
момент используется общеземной эллипсоид WGS-84 (World Geodetic
System 1984), в России – ПЗ-90 (Параметры Земли 1990 г.).
создан в pdfFactory Pro пробной версии
57
Рис.43. Глобальный датум (А) и локальный датум (Б)
В ГИС при задании базовых параметров систем координат, т.е. на-
бора параметров, определяющих систему координат, и набор контроль-
ных точек, геометрические связи которых определены через измерение
или вычисление, учитываются параметры эллипсоида, который исполь-
зуется для аппроксимации формы Земли. При этом эллипсоид задается
радиусом и эксцентриситетом. Эти две константы используются в каче-
стве входных параметров для уравнений, по которым вычисляют коор-
динаты проекции по координатам в десятичных градусах. Когда проек-
ция создана, она связывается с эллипсоидом, заданным по умолчанию,
чтобы эти константы были доступны. Эллипсоид по умолчанию разный
для разных проекций.
Следующим этапом по геопривязке в ГИС является задание системы
геодезических координат на поверхности эллипсоида. В качестве коор-
динат используются криволинейные координаты, известные как широта
и долгота. Хотя начало координат определяется как точка на пересече-
нии экватора и Гринвичского меридиана, в действительности для зада-
ния отсчета координат используется косвенный метод, когда для некото-
рой точки на реальной поверхности Земли (так называемого начального
пункта) фиксируются значения широты и долготы, производится совме-
щение нормали к поверхности референц-эллипсоида и отвесной линии в
данной точке, а плоскость меридиана исходного пункта устанавливается
параллельно оси вращения Земли. Эти исходные данные жестко фикси-
руют систему геодезических координат относительно тела Земли. Для
эллипсоида Красовского такая точка задана в Пулково (центр круглого
зала обсерватории), и этим задается основа Системы координат 1942 г.
(СК-42).
Фактически, с точки зрения создания карт, нет принципиальной
разницы между эллипсоидами, полученными разными методами, – в лю-
бом случае выполняется то или иное отображение референц-поверхности
создан в pdfFactory Pro пробной версии
58
на плоскость. Выбор эллипсоида для ГИС определяется многими факто-
рами, в том числе удобством использования совместно с другими систе-
мами (например, системами спутникового позиционирования GPS или
ГЛОНАСС).
В ГИС-программах при использовании различных эллипсоидов сле-
дует иметь в виду, что в настоящий момент точные и однозначные пара-
метры связи имеются не для всех комбинаций эллипсоидов. Так, напри-
мер, параметры связи СК-42 и ПЗ-90 известны точно. В то же время из-
вестно несколько вариантов параметров связи ПЗ-90 и WGS-84. Причем
смещение объектов на поверхности Земли при использовании разных ва-
риантов может достигать сотен метров, что для крупного масштаба не-
допустимо.
В этой связи приобретая данные для ГИС из разных источников, не-
обходимо получать вместе с ними также и параметры связи, использо-
ванные для перехода из СК-42 на WGS-84, если такое преобразование
имело место. И именно эти параметры связи должны закладываться в
программное обеспечение для получения корректных результатов.
Вопросы для самопроверки:
1. Какие действия необходимо выполнить, чтобы геопривязать изобра-
жение в ГИС?
2. Какие виды информации можно геопривязывать в ГИС?
3. Какие виды анализа можно выполнять на геопривязанных изображени-
ях?
4. Какими методами определяются параметры референц-эллипсоидов?
5. Назовите референц-эллипсоид для России.
6. Какими методами определяются параметры общеземных эллипсоидов?
7. Назовите общеземной эллипсоид для России.
создан в pdfFactory Pro пробной версии
59
ГЛАВА 4. ИСТОЧНИКИ ДАННЫХ ДЛЯ ГИС
ГИС связывает и интегрирует самую разнородную информацию, ко-
торую трудно объединить и проанализировать совместно через какие-
либо другие средства. Таким образом, используя комбинацию самых
различных данных ГИС выполняет построение цифровой карты для про-
ведения пространственного анализа территории, рис.44.
Рис.44. Построение цифровой карты в ГИС с использованием разнородной
информации из разных источников данных
Источниками данных для ГИС являются карты, планы, схемы, пред-
ставленные как в специфических объектных форматах, так и традицион-
ных растровых и векторных форматах. Информационное наполнение
ГИС осуществляется путем ввода различных первичных материалов, в
том числе результатов измерений на местности, геологических исследо-
ваний, картографирования, аэрофото — и космической съемки, специ-
альной тематической информации. Необходимо отметить, что общая
стоимость приобретения данных для ГИС и их ввод в цифровой форме
оцениваются специалистами в сумму около 80% от общей стоимости
создан в pdfFactory Pro пробной версии
60
ГИС-проекта [12]. В этой связи к этапам выбора и ввода данных в ГИС
нужно относиться очень тщательно.
Вопросы для самопроверки:
1. Перечислите источники данных для ГИС.
2. Какая доля от общей стоимости ГИС-проекта приходится на приобрете-
ние данных для ГИС и их ввод в цифровой форме?
4.1. Аэросъемка
Аэросъемка на сегодняшний день является наиболее эффективным и
дешевым методом формирования актуальных и точных данных для об-
новления картографической информации в ГИС. Результаты аэрофото-
съемки в основном используются для создания и обновления карт раз-
личного масштаба и назначения. На сегодняшний день одной из самых
совершенных систем является аэрофотосъемочный комплекс RS-39 про-
изводства LH System. Основными достоинствами этого комплекса явля-
ются возможности получения фотоснимков с сантиметровым разрешени-
ем на местности, великолепная оптика с разрешением 120 линий на мил-
лиметр и др. характеристики. Требованиям топографической съемки
также удовлетворяют характеристики цифрового авиационного сенсора
ADS 40 компании Leica Geosystems [24]. Цифровые аэросъемочные ком-
плексы в зависимости от объема и содержания задач дистанционного
исследования территории могут размещаться на тяжелых самолетах-
лабораториях Ту-134, Ил-20, легких самолетах Ан-2, вертолетах Ми-8Т,
Ка-26.
Использование тепловизоров является основой для выполнения ра-
бот по тепловой аэросъемке. Например, тепловизионный комплекс «Ма-
лахит» имеет высокую температурную чувствительность – 0,1 градуса, а
на высоте 200 м улавливает средний геометрический размер элемента
местности равный 30 см. С использованием тепловизоров выполняется
широкий спектр работ – определение мест сброса загрязняющих веществ
в водные объекты, съемка тепловых подземных коммуникаций, учет
мигрирующих животных и др.
На самолетных платформах используются также видеосистемы
цифровой регистрации высокого разрешения, которые дают возможность
получать изображения с сантиметровым разрешением на местности, воз-
можность непрерывной съемки в реальном масштабе времени без сжатия
данных более 10 часов и многоканальные видеоспектрометры.
На борту реактивного самолета могут устанавливаться интерферо-
метрические радары бокового обзора с синтезированной апертурой Х- и
Р-диапазонов, например GeoSAR (США). Получаемые таким способом
создан в pdfFactory Pro пробной версии