Камеральное трассирование автомобильных дорог на основе ГИС в Курагинском районе Красноярского края
|
Введение 3
1 Аналитический обзор 5
1.1 Общее положение 5
1.2 Степень изученности и разработанности темы 6
1.3 Выводы по аналитическому обзору 7
2 Программные средства для проектирования автомобильных дорог 8
2.1 Анализ информационных систем 8
2.2 Сходства и различия САПР и ГИС 9
2.3 Выбор системы для проектирования 11
3 Использование космических снимков для проектирования автомобильных
дорог 13
3.1 Поиск и выбор космических снимков 13
3.2 ЦММ и ЦМР 15
3.3 Топографическая основа 16
4 Процедура обработки космических снимков в QGIS 17
4.1 Выбор и загрузка космических снимков 17
4.1.1 Параметры выбора космических снимков 17
4.1.2 Загрузка снимков с шаттла радиолокационной топографической
съемки 18
4.1.3 Загрузки снимков с космического спутника Sentinel-2 20
4.2 Создание цифровой модели рельефа (ЦМР) 21
4.3 Создание цифровой модели местности (ЦММ) 25
5 Методика создания актуальной топографической основы для проектирования
трасс автомобильных дорог в QGIS 29
5.1 Характеристики района строительства 29
5.1.1 Климатическая характеристика 29
5.1.2 Рельеф 30
5.1.3 Растительность и почвы 30
5.1.4 Инженерно-геологические условия 31
5.1.5 Гидрологические условия 31
5.1.6 Заключение по природным условиям 31
5.2 Выделение участка для трассирования 31
5.3 Векторизация элементов ландшафта 33
5.2.1 Создание виртуальных слоев для гидрологических участков 33
5.2.2 Создание виртуальных слоев растительных участок 37
5.4 Векторизация искусственных элементов участка 37
5.5 Векторизация участков по почвенно-геологическому признаку 38
5.6 Создание изолиний по высотным отметкам рельефа 42
6 Автоматизированное трассирование автомобильной дороги в QGIS 46
6.1 Оценки стоимости участка для камерального трассирования 46
6.1.1 Карта стоимости по уклонам рельефа 46
6.1.2 Карта стоимости по гидрологическим участкам 51
6.1.3 Карта стоимости по растительному признаку 55
6.1.4 Суммарная карта стоимости 56
6.2 Автоматизирование трассирование при помощи модуля “Анализ стоимости пути” 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 62
1 Аналитический обзор 5
1.1 Общее положение 5
1.2 Степень изученности и разработанности темы 6
1.3 Выводы по аналитическому обзору 7
2 Программные средства для проектирования автомобильных дорог 8
2.1 Анализ информационных систем 8
2.2 Сходства и различия САПР и ГИС 9
2.3 Выбор системы для проектирования 11
3 Использование космических снимков для проектирования автомобильных
дорог 13
3.1 Поиск и выбор космических снимков 13
3.2 ЦММ и ЦМР 15
3.3 Топографическая основа 16
4 Процедура обработки космических снимков в QGIS 17
4.1 Выбор и загрузка космических снимков 17
4.1.1 Параметры выбора космических снимков 17
4.1.2 Загрузка снимков с шаттла радиолокационной топографической
съемки 18
4.1.3 Загрузки снимков с космического спутника Sentinel-2 20
4.2 Создание цифровой модели рельефа (ЦМР) 21
4.3 Создание цифровой модели местности (ЦММ) 25
5 Методика создания актуальной топографической основы для проектирования
трасс автомобильных дорог в QGIS 29
5.1 Характеристики района строительства 29
5.1.1 Климатическая характеристика 29
5.1.2 Рельеф 30
5.1.3 Растительность и почвы 30
5.1.4 Инженерно-геологические условия 31
5.1.5 Гидрологические условия 31
5.1.6 Заключение по природным условиям 31
5.2 Выделение участка для трассирования 31
5.3 Векторизация элементов ландшафта 33
5.2.1 Создание виртуальных слоев для гидрологических участков 33
5.2.2 Создание виртуальных слоев растительных участок 37
5.4 Векторизация искусственных элементов участка 37
5.5 Векторизация участков по почвенно-геологическому признаку 38
5.6 Создание изолиний по высотным отметкам рельефа 42
6 Автоматизированное трассирование автомобильной дороги в QGIS 46
6.1 Оценки стоимости участка для камерального трассирования 46
6.1.1 Карта стоимости по уклонам рельефа 46
6.1.2 Карта стоимости по гидрологическим участкам 51
6.1.3 Карта стоимости по растительному признаку 55
6.1.4 Суммарная карта стоимости 56
6.2 Автоматизирование трассирование при помощи модуля “Анализ стоимости пути” 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 62
Процессы проектирования транспортных сооружений характеризуются постоянным усложнением решаемых задач, значительным увеличением объемов научной и технической информации, которую необходимо учитывать при принятии инженерных решений.
Современный этап развития систем автоматизированного проектирования автомобильных дорог связан с использованием персональных компьютеров и наличием прикладного программного обеспечения, работает с которым непосредственно инженер-проектировщик.
В последние годы тематическое картографирование, в том числе картографирование рельефа, развивается за счет активного использования геоинформационных технологий, в частности геоинформационной обработки цифровых моделей рельефа (ЦМР) и цифровых моделей поверхности (ЦМП).
В качестве элемента информационного обеспечения ЦМР в последнее время растёт значение материалов ДЗЗ (дистанционного зондирования Земли). Этому способствуют технологические и технические причины:
- рост пространственного разрешения систем сканерной съемки;
- широкое распространение цифровых фотограмметрических систем (ЦФС);
- появление интерферометрического метода извлечения данных о рельефе.
Технология получения данных ДЗЗ наряду со спектральным диапазоном съемки, обусловливает свойства изображений и специфику их последующей обработки.
Космические и аэрофотоснимки могут быть оперативно получены и с высокой точностью автоматизировано обработаны средствами цифровых фотограмметрических систем.
Благодаря такому способу исследования стало возможным получить исходные данные по местности, не прибегая к геодезическим работам непосредственно на месте строительства. Трассирование производится при помощи специализированных программ, например, IndorCAD/Road, или неспециализированных геоинформационных систем, например, ArcGis, QGis и др.
При обработке снимков в геоинформационных программах и наложении слоев с различной информацией можно еще на этапе камеральной подготовке к проектированию выявить «опасные места» для строительства и эксплуатации автодорог (пониженные места, тальвеги и водораздельные линии, различного рода пересечения, слабые грунты, заболоченные участки, мерзлотные явления и т.д.).
На данный момент в нормативных документах, по камеральному трассированию не хватает конкретики в вопросах методики и планового анализа процесса работы с материалами ДЗЗ и их обработке на основе ГИС, что и является актуальностью выполнения данной выпускной квалификационной работы.
Целью работы является разработка методики по созданию актуальной топографической основы для автоматизированного трассирования автомобильных дорог на основе геоинформационной платформы QGis.
Для достижения цели следует решить ряд следующих задач:
- провести аналитический обзор по теме;
- изучить программные средства для проектирования автомобильных дорог;
- обосновать применение космических снимков для создания актуальной топографической основы;
- выполнить обработку космических снимков в QGis;
- разработать методику создания актуальной топографической основы для проектирования трасс автомобильной дороги;
- воспроизвести автоматизированное трассирование в QGis.
Пояснительная записка к выполнению выпускной квалификационной работе выполнена согласно СТО 4.2-07-2014.
Современный этап развития систем автоматизированного проектирования автомобильных дорог связан с использованием персональных компьютеров и наличием прикладного программного обеспечения, работает с которым непосредственно инженер-проектировщик.
В последние годы тематическое картографирование, в том числе картографирование рельефа, развивается за счет активного использования геоинформационных технологий, в частности геоинформационной обработки цифровых моделей рельефа (ЦМР) и цифровых моделей поверхности (ЦМП).
В качестве элемента информационного обеспечения ЦМР в последнее время растёт значение материалов ДЗЗ (дистанционного зондирования Земли). Этому способствуют технологические и технические причины:
- рост пространственного разрешения систем сканерной съемки;
- широкое распространение цифровых фотограмметрических систем (ЦФС);
- появление интерферометрического метода извлечения данных о рельефе.
Технология получения данных ДЗЗ наряду со спектральным диапазоном съемки, обусловливает свойства изображений и специфику их последующей обработки.
Космические и аэрофотоснимки могут быть оперативно получены и с высокой точностью автоматизировано обработаны средствами цифровых фотограмметрических систем.
Благодаря такому способу исследования стало возможным получить исходные данные по местности, не прибегая к геодезическим работам непосредственно на месте строительства. Трассирование производится при помощи специализированных программ, например, IndorCAD/Road, или неспециализированных геоинформационных систем, например, ArcGis, QGis и др.
При обработке снимков в геоинформационных программах и наложении слоев с различной информацией можно еще на этапе камеральной подготовке к проектированию выявить «опасные места» для строительства и эксплуатации автодорог (пониженные места, тальвеги и водораздельные линии, различного рода пересечения, слабые грунты, заболоченные участки, мерзлотные явления и т.д.).
На данный момент в нормативных документах, по камеральному трассированию не хватает конкретики в вопросах методики и планового анализа процесса работы с материалами ДЗЗ и их обработке на основе ГИС, что и является актуальностью выполнения данной выпускной квалификационной работы.
Целью работы является разработка методики по созданию актуальной топографической основы для автоматизированного трассирования автомобильных дорог на основе геоинформационной платформы QGis.
Для достижения цели следует решить ряд следующих задач:
- провести аналитический обзор по теме;
- изучить программные средства для проектирования автомобильных дорог;
- обосновать применение космических снимков для создания актуальной топографической основы;
- выполнить обработку космических снимков в QGis;
- разработать методику создания актуальной топографической основы для проектирования трасс автомобильной дороги;
- воспроизвести автоматизированное трассирование в QGis.
Пояснительная записка к выполнению выпускной квалификационной работе выполнена согласно СТО 4.2-07-2014.
Делая заключение проведенной работы, можно заявить, что внедрение ГИС в строительство автомобильных дорог значительно сокращает время подготовительных работ и увеличивает эффективность этапа трассирования. Инструменты и приборы программы QGIS 3 позволяют проводить анализ и обработку любой картографической информации, задавать алгоритмы и схемы для автоматизированных вычислений. Однако проблемой внедрения в процесс организации работ - является отсутствие нормативного документа, описывающего пошаговую методику выполнения трассирования на основе ГИС.
Для достижения поставленной цели, в этой работе были выполнены следующие задачи:
- провели аналитический обзор по теме;
- изучили программные средства для проектирования автомобильных дорог;
- обосновали применение космических снимков для создания актуальной топографической основы;
- выполнили обработку космических снимков в QGis;
- разработали методику создания актуальной топографической основы для проектирования трасс автомобильной дороги;
- воспроизвели автоматизированное трассирование в QGis.
В результате выполнения задач, была разработана методика камерального трассирования автомобильной дороги на основе ГИС. Данную работу можно использовать в рекомендационных целях при создании актуального топографического плана и автоматизированного трассирования при помощи инструментов QGIS 3.
Также данная методика подчеркивает уникальность систем ГИС с работой и анализом карт различных форматов, обработкой космических снимков дистанционного зондирования земли, оцифровкой и автоматизацией различных процессов для выполнения различного рода задач.
Для достижения поставленной цели, в этой работе были выполнены следующие задачи:
- провели аналитический обзор по теме;
- изучили программные средства для проектирования автомобильных дорог;
- обосновали применение космических снимков для создания актуальной топографической основы;
- выполнили обработку космических снимков в QGis;
- разработали методику создания актуальной топографической основы для проектирования трасс автомобильной дороги;
- воспроизвели автоматизированное трассирование в QGis.
В результате выполнения задач, была разработана методика камерального трассирования автомобильной дороги на основе ГИС. Данную работу можно использовать в рекомендационных целях при создании актуального топографического плана и автоматизированного трассирования при помощи инструментов QGIS 3.
Также данная методика подчеркивает уникальность систем ГИС с работой и анализом карт различных форматов, обработкой космических снимков дистанционного зондирования земли, оцифровкой и автоматизацией различных процессов для выполнения различного рода задач.