УРОВНИ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ С РАЗНЫМИ УРОВНЯМИ ОБРАБОТКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЦИФРОВЫХ ОРТОФОТОПЛАНОВ
ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЗЕМЛИ. 5
1.1. Понятие дистанционного зондирования Земли. 5
1.2. Структура системы дистанционного зондирования Земли. 6
1.3.Характеристики съемочной аппаратуры и космических снимков. 7
1.4.Подготовка данных дистанционного зондирования Земли. 8
1.4.1.Радиометрическая коррекция. 8
1.4.2.Геометрическая коррекция 8
1.4.3.Атмосферная коррекция. 9
1.4.4.Ортотрансформирование. 9
Глава 2. СВЕДЕНИЯ ОБ ОБНОВЛЕНИИ КАРТОГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЯ КОСМИЧЕСКИЕ СНИМКИ. 13
2.1. Общие сведения об обновлении карт. 13
2.2. Обзор и технические характеристики космоснимков. 15
Глава 3. КЛАССИФИКАЦИЯ УРОВНЕЙ ОБРАБОТКИ И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ ДЗЗ ИЗ КОСМОСА. 18
3.1.Уровни обработки данных EOSDOS (США). 19
3.2.Уровни обработки данных CEOS. 20
3.3.Уровни обработки данных GeoEye(США). 22
3.4.Уровни обработки данных Ресурс-П(Россия). 24
3.5.Уровни обработки данных DigitalGlobe(США). 26
3.6.Уровни обработки данных PlanetScope.(США) 28
3.7.Уровни обработки данных SPOT-5(Франция). 30
3.8.Искажение снимков до проведения геометрической коррекции. 32
Глава 4. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПРОГРАММНЫЕ КОМПЛЕКСЫ. 34
4.1. Исходные данные. 34
4.2 Программные комплексы. 36
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ С РАЗНЫМИ УРОВНЯМИ ОБРАБОТКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЦИФРОВЫХ ОРТОФОТОПЛАНОВ. 38
5.1.Создание ортофотоплана в программном ЦФС PHOTOMOD. 39
5.2.Создание ортофотоплана в ПК ENVI. 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 62
В последнее время, технология дистанционного зондирования Земли(ДЗЗ) из космоса представляют собой неотъемлемый инструмент изучения и ежедневного мониторинга планеты. С каждым годом на орбиту выходят спутники с более высоким пространственным разрешением. В результате, происходит вытеснение аэрофотосъёмки, так как космическая съёмка становится более оперативной, масштабной и недорогой. Нынешние спутники позволяют получать изображения с пространственным разрешением до 0,3 м (WorldView-4). Благодаря подобным спутникам можно составить план местности масштаба до 1:2 000.
«Аерогеодезия» заказывает снимки с разными уровнями обработки или готовые ортофотопланы у компании «Совзонд» для последующего обновления топографического материала. В основном, это государственные заказы. Компания «Совзонд» является ведущим российским поставщиком космических геоданных в России, в том числе для топографо-геодезической компании «Аерогеодезия». Сегодня, многие компании, занимающиеся топографо-геодезическими и картографическими работами, используют данные с космических аппаратов.
В последние годы геодезические компании переживают не самые лучшие времена из-за экономического положения нашей страны. Необходимо использовать минимум информации для достижения поставленной цели, так как любая информация стоит денег. Было предложено построить ортофотоплан без использования опорных точек.
Цель выпускной квалификационной работы состоит в:
● обработке космических снимков с разными уровнями обработки для создания цифровых ортофотопланов с использованием RPC-коэффициентов;
● составлении таблиц со значениями параметров точности данных со спутников с высоким пространственным разрешением.
Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:
● рассмотреть процесс подготовки данных дистанционного зондирования Земли;
● исследовать классификацию уровней обработки и представление данных ДЗЗ из космоса;
● выделить основные сведения об обновлении картографических материалов, используя космические снимки;
● установить основные программные комплексы для создания ортофотоплана: ЦФС Фотомод, ПК ENVI, ГИС MapInfoProfessional;
● применить полученные знания для создания ортофотоплана с использованием RPC-коэффициентов.
Методы обработки материалов ДЗЗ освещены в работах российских (Берлянт А. М., Лурье И. К.Кравцова В. И., Лисицкий Д. В., Верещака Т. В., Кашкин В. Б., Виноградов Б. В. и др.) и зарубежных(Вудс Р., Прэтт У., Дейвис Ш. М., Шовенгердт Р. А., Дженсен Дж. Р., Кэмпбелл Дж. Б. и др.) исследователей, чьи труды составили теоретическую и метолологическую основу ВКР. В качестве информационных источников использованы учебники, журнальные статьи, материалы научных конференций, источники в сети Интернет.
Реализация поставленных цели и задач определила структуру выпускной квалификационной работы. Она состоит из введения, шести глав, заключения и приложений. Во введении обоснована актуальность темы выпускной квалификационной работы, определены цель, задачи и предмет исследования, сформулирована практическая значимость. Первая глава посвящена теоретическим аспектам дистанционного зондирования Земли и подготовке данных ДЗЗ. Во второй главе описываются сведения о обновлении картографического материала. Во третьей главе представлена классификация уровней обработки данных, а также составлены таблицы со значениями параметров точности данных со спутников. В четвертой главе описываются программные комплексы, используемые в ходе проведения практической части. В пятой главе проводится создание ортофотоплана с использованием RPC-коэффициентов. В заключении приведены основные выводы, полученные в ходе исследования.
В ходе выполнения дипломной работы были получены таблицы со значениями параметров точности данных со спутников (GeoEye-1, WorldView-1, QuickBird, PlanetScope, Spot-5, Ресурс-П). По данным таблицам можно наблюдать соответствие уровня обработки снимка и СКО (среднюю квадратическую ошибку) в плане, где можно определить допустимый масштаб для составления топографической карты. Однако, данные таблицы можно использовать, когда ортотрансформирование производилось с полным набором исходных данных. Например: снимок и минимум 3-4 опорные точки. В нашем случае необходимо было создать ортофотоплан без использования опорных точек, что и было сделано.
Были собраны различные картографические материалы, полученные от преподавателей кафедры картографии и геоинформатики, компании «Аерогеодезия» и «Совзонд». Вся собранная информация использовалась для создания ортофотоплана и оценки точности.
В итоге выполнения дипломной работы были созданы ортофотопланы в ЦФС PHOTOMOD и ПК ENVI. Проведена оценка точности создания ортофотоплана в ГИС MapInfo. При наложении ортофотопланов, созданных в ПК ENVI и ЦФС PHOTOMOD, и измерении координат отличий не было замечено. Однако, ПК ENVI требует больших компьютерных мощностей по сравнению с ЦФС PHOTOMOD. Для компьютера, который не обладает высокой производительностью, лучше всего подойдёт ЦФС PHOTOMOD. В результате, была сделана таблица (приложение №1) со значениями параметров точности ортофотопланов, которые были получены с помощью RPC-коэффициентов. Используя данный метод можно обновлять топографические карты масштаба 1:10 000. Более того, данный метод является экономичным с финансовой точки зрения, так как измерения каждой последующей опорной точки или любой другой информации требует денежных затрат.
