РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗАЦИИ РАБОТ ПО СОЗДАНИЮ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ ПЛАНОВ НА ОСНОВЕ МАТЕРИАЛОВ АЭРОФОТОСЪЁМКИ
|
Введение 2
Глава 1. Топографические планы 4
1.1. Назначение масштабов топографических планов 5
1.2. Система условных знаков и основные элементы содержания топографических планов 7
1.3. Способы получения пространственных данных для создания и обновления топографических планов 11
1.4. Ограничения, накладываемые на отображение объектов на топографических планах 13
Глава 2. Выбор программных средств 14
2.1. Обзор систем управления базами данных 16
2.2. Система управления базами данных PostgreSQL 20
2.3. Геоинформационная система QGIS 27
Глава 3. Реализация структуры базы данных при создании топографического плана 30
3.1. Интерфейсы подключения к базе данных и импорт данных. 30
3.2. Создание библиотеки условных знаков для разных масштабов топографических планов 34
3.3. Пример использования пространственных функций PostGIS на примере построения границы векторизации 35
3.4. Автоматизация создания условных знаков для линий электропередачи 36
3.5. Автоматизация вычисления углов для корректного поворота подписей строений 38
Заключение 42
Литература 43
Приложение 1. Схема разработанной базы пространственных данных 45
Приложение 2. Основные условные знаки, созданные в рамках проекта. 47
Приложение 3. Запрос для вычисления углов поворота подписей 50
Глава 1. Топографические планы 4
1.1. Назначение масштабов топографических планов 5
1.2. Система условных знаков и основные элементы содержания топографических планов 7
1.3. Способы получения пространственных данных для создания и обновления топографических планов 11
1.4. Ограничения, накладываемые на отображение объектов на топографических планах 13
Глава 2. Выбор программных средств 14
2.1. Обзор систем управления базами данных 16
2.2. Система управления базами данных PostgreSQL 20
2.3. Геоинформационная система QGIS 27
Глава 3. Реализация структуры базы данных при создании топографического плана 30
3.1. Интерфейсы подключения к базе данных и импорт данных. 30
3.2. Создание библиотеки условных знаков для разных масштабов топографических планов 34
3.3. Пример использования пространственных функций PostGIS на примере построения границы векторизации 35
3.4. Автоматизация создания условных знаков для линий электропередачи 36
3.5. Автоматизация вычисления углов для корректного поворота подписей строений 38
Заключение 42
Литература 43
Приложение 1. Схема разработанной базы пространственных данных 45
Приложение 2. Основные условные знаки, созданные в рамках проекта. 47
Приложение 3. Запрос для вычисления углов поворота подписей 50
В настоящее время способ создания и обновления топографических планов с применением аэрофотосъемочных материалов является одним из наиболее быстрых и эффективных. Уровень развития цифровых технологий аэрофотосъемки вместе с использованием современных фотограмметрических технологий обработки данных позволяют повысить эффективность и уровень автоматизации создания и обновления топографических планов.
В рамках проекта по техническому перевооружению сети 10-0,4 кВ по Республике Дагестан компания ООО «Геоскан» выполняла векторизацию ортофотопланов. Целью данного этапа проекта являлось получение комплексной оценки природных и техногенных условий территории в объемах, необходимых и достаточных для разработки проектной и рабочей документации в соответствии с требованиями законодательства Российской Федерации. Задача заключалась в создании топографических планов на основе цифровых ортофотопланов в масштабе 1: 1000 на территории в пределах 20 метров от линий электропередачи. Работы выполнялись камерально, выполнение полевого дешифрирования не предполагалось проектом работ.
Исходными данными для выполнения работ, являлись:
1. ортофотопланы в формате GeoTIFF;
2. файлы с результатами геодезических изысканий, содержащие данные о линиях электропередач;
3. параметры местной системы координат.
Работы по векторизации проводились в кроссплатформенной геоинформационной системе QGISсо свободной лицензией и открытым программным кодом. Такое решение было принято в связи с тем, что на момент начала работ в компании «Геоскан» была подготовлена среда для векторизации в QGIS. Ранее был разработан плагин для работы с ортофотопланами, который способен значительно сократить объем используемой оперативной памяти и созданы функции для обеспечения сохранности данных и расчета заработной платы сотрудников.
Целью настоящей выпускной квалификационной работы была разработка методов автоматизации и оптимизации процессов создания топографического плана в геоинформационных системах. Поскольку геоинформационные системы не являются общепринятым инструментом для создания топографических карт и планов, перед началом основного этапа работы, а именно, векторизации на основе ортофотоплана, необходимо было решить рад задач, для достижения поставленной цели.
Выбор способа автоматизации опирался на результаты изучения существующих правил составления топографического плана и анализа проблем, возникающих при переходе от аналогового к векторному изображению. Способом автоматизации выбрано использование системы управления базами данных (СУБД).
При рассмотрении возможностей современных СУБД, а также в условиях нарастающей популярности открытого программного обеспечения, принято решение об использовании СУБД PostgreSQL.В связи с чем основные задачи настоящей выпускной работы сформулированы следующим образом:
1. разработка структуры базы пространственных данных;
2. адаптация и создание условных знаков в векторном формате для использования в геоинформационных системах;
3. поиск и разработка способов автоматизации составления топографических планов в геоинформационных системах.
В первой главе настоящей работы рассмотрены основные аспекты создания топографического плана, назначение топографических планов разных масштабов, система условных знаков и современные методы создания топографических планов.
Во второй главе обосновывается выбор PostgreSQL в качестве системы управления базами данных, а также рассматриваются основные инструменты для создания и разработки базы данных и последующей работы с пространственными данными. В ней рассмотрен функционал геоинформационной системы QGIS для создания стилей отображения объектов.
Описание примеров практической части работы содержится в третьей главе, а именно основных моментов формирования стилей топографических объектов в геоинформационной системе QGIS, создания с помощью инструментов пространственной обработки PostGIS запросов и функций для построения границ векторизации, а также отображения условного знака линий электропередачи и вычисления угла поворота подписи для условного знака строений и зданий.
В рамках проекта по техническому перевооружению сети 10-0,4 кВ по Республике Дагестан компания ООО «Геоскан» выполняла векторизацию ортофотопланов. Целью данного этапа проекта являлось получение комплексной оценки природных и техногенных условий территории в объемах, необходимых и достаточных для разработки проектной и рабочей документации в соответствии с требованиями законодательства Российской Федерации. Задача заключалась в создании топографических планов на основе цифровых ортофотопланов в масштабе 1: 1000 на территории в пределах 20 метров от линий электропередачи. Работы выполнялись камерально, выполнение полевого дешифрирования не предполагалось проектом работ.
Исходными данными для выполнения работ, являлись:
1. ортофотопланы в формате GeoTIFF;
2. файлы с результатами геодезических изысканий, содержащие данные о линиях электропередач;
3. параметры местной системы координат.
Работы по векторизации проводились в кроссплатформенной геоинформационной системе QGISсо свободной лицензией и открытым программным кодом. Такое решение было принято в связи с тем, что на момент начала работ в компании «Геоскан» была подготовлена среда для векторизации в QGIS. Ранее был разработан плагин для работы с ортофотопланами, который способен значительно сократить объем используемой оперативной памяти и созданы функции для обеспечения сохранности данных и расчета заработной платы сотрудников.
Целью настоящей выпускной квалификационной работы была разработка методов автоматизации и оптимизации процессов создания топографического плана в геоинформационных системах. Поскольку геоинформационные системы не являются общепринятым инструментом для создания топографических карт и планов, перед началом основного этапа работы, а именно, векторизации на основе ортофотоплана, необходимо было решить рад задач, для достижения поставленной цели.
Выбор способа автоматизации опирался на результаты изучения существующих правил составления топографического плана и анализа проблем, возникающих при переходе от аналогового к векторному изображению. Способом автоматизации выбрано использование системы управления базами данных (СУБД).
При рассмотрении возможностей современных СУБД, а также в условиях нарастающей популярности открытого программного обеспечения, принято решение об использовании СУБД PostgreSQL.В связи с чем основные задачи настоящей выпускной работы сформулированы следующим образом:
1. разработка структуры базы пространственных данных;
2. адаптация и создание условных знаков в векторном формате для использования в геоинформационных системах;
3. поиск и разработка способов автоматизации составления топографических планов в геоинформационных системах.
В первой главе настоящей работы рассмотрены основные аспекты создания топографического плана, назначение топографических планов разных масштабов, система условных знаков и современные методы создания топографических планов.
Во второй главе обосновывается выбор PostgreSQL в качестве системы управления базами данных, а также рассматриваются основные инструменты для создания и разработки базы данных и последующей работы с пространственными данными. В ней рассмотрен функционал геоинформационной системы QGIS для создания стилей отображения объектов.
Описание примеров практической части работы содержится в третьей главе, а именно основных моментов формирования стилей топографических объектов в геоинформационной системе QGIS, создания с помощью инструментов пространственной обработки PostGIS запросов и функций для построения границ векторизации, а также отображения условного знака линий электропередачи и вычисления угла поворота подписи для условного знака строений и зданий.
Создание топографических планов в геоинформационных системах с использованием результатов аэрофотосъемки позволяет значительно сократить стоимость работ и время их выполнения. Однако алгоритм создания топографических планов таким способом на данный момент недостаточно проработан, поэтому разработка методики оптимизации и автоматизации процесса является нетривиальной задачей, требующей нестандартных решений.
При решении задач, обозначенных в рамках настоящей квалификационной работы, было выполнено следующее.
1. Разработана структура базы пространственных данных на основе СУБД PostgresSQL.
2. Созданы и адаптированы для работы с базой данных стили отображения для географических объектов в соответствии с требованиями действующих условных знаков.
3. Созданы шаблоны запросов для обработки пространственных данных средствами PostGIS.
4. Автоматизирован процесс построения условного знака линий электропередачи.
5. Разработан алгоритм вычисления углов поворота подписей строений и зданий относительно их длинной стороны.
В настоящее время при составлении топографической карт и планов обойтись лишь техническими средствами невозможно. Для грамотного и корректного составления топографического плана, обеспечения наглядности и точности информации на каждом этапе его создания требуется контроль специалистов. Отдельные процессы, которые возможно автоматизировать с целью сокращения используемых ресурсов, были реализованы в рамках данной работы.
Компания Геоскан успешно завершила этап работ по созданию топографических планов для проекта по техническому перевооружению сети 10-0,4 кВ по Республике Дагестан. Во время выполнения проекта были использованы разработанная структура базы данных и алгоритмы обработки пространственных данных.
Учитывая, что первичный опыт выполнения такого рода работ оказался успешным, результаты настоящей квалификационной работы будут использованы при дальнейшем выполнении подобных проектов по созданию топографических планов на основе аэрофотосъемки. При продолжении работы над подобными проектами планируется автоматизация процесса векторизации объектов гидрографии, дорожной сети.
При решении задач, обозначенных в рамках настоящей квалификационной работы, было выполнено следующее.
1. Разработана структура базы пространственных данных на основе СУБД PostgresSQL.
2. Созданы и адаптированы для работы с базой данных стили отображения для географических объектов в соответствии с требованиями действующих условных знаков.
3. Созданы шаблоны запросов для обработки пространственных данных средствами PostGIS.
4. Автоматизирован процесс построения условного знака линий электропередачи.
5. Разработан алгоритм вычисления углов поворота подписей строений и зданий относительно их длинной стороны.
В настоящее время при составлении топографической карт и планов обойтись лишь техническими средствами невозможно. Для грамотного и корректного составления топографического плана, обеспечения наглядности и точности информации на каждом этапе его создания требуется контроль специалистов. Отдельные процессы, которые возможно автоматизировать с целью сокращения используемых ресурсов, были реализованы в рамках данной работы.
Компания Геоскан успешно завершила этап работ по созданию топографических планов для проекта по техническому перевооружению сети 10-0,4 кВ по Республике Дагестан. Во время выполнения проекта были использованы разработанная структура базы данных и алгоритмы обработки пространственных данных.
Учитывая, что первичный опыт выполнения такого рода работ оказался успешным, результаты настоящей квалификационной работы будут использованы при дальнейшем выполнении подобных проектов по созданию топографических планов на основе аэрофотосъемки. При продолжении работы над подобными проектами планируется автоматизация процесса векторизации объектов гидрографии, дорожной сети.