Камеральное трассирование автомобильных дорог на основе ГИС в Ирбейском районе Красноярского края
|
Введение 3
1 Аналитический обзор 5
1 Общее положение 5
1.2 Степень изученности и разработанности темы 6
1.3 Выводы по аналитическому обзору 8
2 Программные средства для проектирования автомобильных дорог 9
2.1 Анализ информационных систем 9
2.2 Сходства и различия САПР и ГИС 11
2.3 Выбор системы для проектирования 12
3 Использование космических снимков для проектирования
автомобильных дорог 14
3.1 Поиск и выбор космических снимков 14
3.2 ЦММ и ЦМР 16
3.3 Топографическая основа 17
4 Процедура обработки космических снимков в QGIS 18
4.1 Загрузка космических снимков 18
4.1.1 Параметры выбора космических снимков 19
4.1.2 Загрузка снимков с шаттла радиолокационной топографической
съемки 20
4.1.3 Загрузка снимков с космического спутника Sentinel-2 22
4.2 Создание ЦМР 23
4.3 Создание ЦММ 28
5 Методика создания актуальной топографической основы для
трассирования автомобильных дорог в QGIS 31
5.1 Характеристика района трассирования 31
5.2 Выделение участка для трассирования 34
5.3 Векторизация элементов ландшафта 37
5.3.1 Создание виртуальных слоев для гидрологических участков 38
5.3.2 Создание виртуальных слоев растительных участков 42
5.4 Векторизация искусственных элементов участка 42
5.5 Векторизация участков по почвенно-геологическому признаку 43
5.6 Создание изолиний по высотным отметкам рельефа 48
6 Автоматизированное трассирование автомобильных дорог в QGIS 52
6.1 Оценка стоимости участка для камерального трассирования 52
6.1.1 Карта стоимости по уклонам рельефа 53
6.1.2 Карта стоимости по гидрологическим участкам 57
6.1.3 Карта стоимости по растительному признаку 62
6.1.4 Суммарная карта стоимости
6.2 Автоматизированное трассирование при помощи модуля «Анализ 63
стоимости пути» 64
Заключение 69
Список использованных источников 70
Графическая часть
1 Обработка космических снимков
2 Создание цифровой модели местности (ЦММ)
3 Актуальная топографическая основа
4 Методика камерального трассирования в QGis
5 Результаты автоматизированного трассирования в QGis
1 Аналитический обзор 5
1 Общее положение 5
1.2 Степень изученности и разработанности темы 6
1.3 Выводы по аналитическому обзору 8
2 Программные средства для проектирования автомобильных дорог 9
2.1 Анализ информационных систем 9
2.2 Сходства и различия САПР и ГИС 11
2.3 Выбор системы для проектирования 12
3 Использование космических снимков для проектирования
автомобильных дорог 14
3.1 Поиск и выбор космических снимков 14
3.2 ЦММ и ЦМР 16
3.3 Топографическая основа 17
4 Процедура обработки космических снимков в QGIS 18
4.1 Загрузка космических снимков 18
4.1.1 Параметры выбора космических снимков 19
4.1.2 Загрузка снимков с шаттла радиолокационной топографической
съемки 20
4.1.3 Загрузка снимков с космического спутника Sentinel-2 22
4.2 Создание ЦМР 23
4.3 Создание ЦММ 28
5 Методика создания актуальной топографической основы для
трассирования автомобильных дорог в QGIS 31
5.1 Характеристика района трассирования 31
5.2 Выделение участка для трассирования 34
5.3 Векторизация элементов ландшафта 37
5.3.1 Создание виртуальных слоев для гидрологических участков 38
5.3.2 Создание виртуальных слоев растительных участков 42
5.4 Векторизация искусственных элементов участка 42
5.5 Векторизация участков по почвенно-геологическому признаку 43
5.6 Создание изолиний по высотным отметкам рельефа 48
6 Автоматизированное трассирование автомобильных дорог в QGIS 52
6.1 Оценка стоимости участка для камерального трассирования 52
6.1.1 Карта стоимости по уклонам рельефа 53
6.1.2 Карта стоимости по гидрологическим участкам 57
6.1.3 Карта стоимости по растительному признаку 62
6.1.4 Суммарная карта стоимости
6.2 Автоматизированное трассирование при помощи модуля «Анализ 63
стоимости пути» 64
Заключение 69
Список использованных источников 70
Графическая часть
1 Обработка космических снимков
2 Создание цифровой модели местности (ЦММ)
3 Актуальная топографическая основа
4 Методика камерального трассирования в QGis
5 Результаты автоматизированного трассирования в QGis
В современном мире роль автомобильного транспорта занимает ключевые позиции в построении грамотной рыночной экономики государства, вследствие чего требования к качеству и срокам строительства путей наземного сообщения возрастает с каждым годом. Тем не менее прогресс не стоит на месте, на сегодняшний день благодаря системам автоматизированного проектирования автомобильных дорог можно значительно упростить и оптимизировать сроки и затраты на сверхурочные работы и различного рода реконструкции, заранее выявив все геодезические и геологические трудности на участке строительства на стадии изысканий.
С момента запуска искусственных спутников на орбиту земли мир значительно преобразился, благодаря сьемке с космоса стало возможным наблюдать за происходящей ситуацией на планете, выстраивать точные рельефы, предугадывать движения воздушных масс, циклонов и так далее. Применение космических снимков так же применяется в ходе автоматизированного проектирования автомобильных дорог. Снимки высокого разрешения со спутника позволяют без труда вырисовывать модель местности, с помощью которых проводятся ключевые изыскания при проектировании. Основополагающим применением космической фотограмметрии в процессе моделирования трассы является построение, на основе результата полученных снимков, цифровой модели рельефа (ЦМР), которая представляет собой прямоугольную сетку, отражающую форму поверхности между точками заданного уровня, а так же цифровой модели местности (ЦММ).
Работы с ЦМР и ЦММ главным образом ведутся в цифровых фотограмметрических системах, преимуществом которых является то, что программы позволяют построить ЦМР с автоматизированной обработкой по высоко детализированным снимкам большого разрешения. Изображения с результатов дистанционного зондирования земли находятся в свободном доступе для любого пользователя, что позволяет оперативно получить актуальные данные в случае необходимости.
Благодаря такому способу исследования стало возможным получить исходные данные по местности, не прибегая к геодезическим работам непосредственно на месте строительства. При работе с ЦМР и ЦММ обрабатывают фотограмметрические изображения в различных геоинформационных программах, позволяющих накладывать снимки с космических спутников, содержащих информацию вследствие чего можно приступать к трассированию автомобильной дороги.
Трассирование производится при помощи неспециализированных программах геоинформационных систем, например QGIS. Главным достоинством при работе в ГИС является его набор инструментов, пространственного анализа и графических средств оформления карт. При помощи программ ГИС реализуется обработка ЦМР, направленная на определение различных характеристик рельефа по которым в дальнейшем можно будет выстроить базу для принятия решения о проектирование дороги на данном участке местности.
Говоря коротко об итогах, перечисленного выше, можно выявить, что камеральное трассирование на основе ГИС значительно упрощает задачи проектировщика, позволяет выявить все трудности будущих работ на первоначальных стадиях с помощью создания актуальной цифровой модели местности. Обнаружение «опасных участков» для строительства и дальнейшей эксплуатации, такие как: понижения и возвышения рельефа, водоразделы, тальвеги, заболоченные участки, слабые почвы, пересечения с реками и озерами, воздействие климатических условий и тому подобные мероприятия обеспечат качественную реализацию и повысят срок службы дороги.
На данный момент нормативных документов, по камеральному трассированию на основе ГИС, объясняющих методику и плановый анализ процесса работы, не существует, 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 автоматизированного трассирования автомобильной дороги в QGIS;
- воспроизвести автоматизированное трассирование в QGIS.
Пояснительная записка к выполнению выпускной квалификационной работе выполнена согласно СТО 4.2-07-2014.
С момента запуска искусственных спутников на орбиту земли мир значительно преобразился, благодаря сьемке с космоса стало возможным наблюдать за происходящей ситуацией на планете, выстраивать точные рельефы, предугадывать движения воздушных масс, циклонов и так далее. Применение космических снимков так же применяется в ходе автоматизированного проектирования автомобильных дорог. Снимки высокого разрешения со спутника позволяют без труда вырисовывать модель местности, с помощью которых проводятся ключевые изыскания при проектировании. Основополагающим применением космической фотограмметрии в процессе моделирования трассы является построение, на основе результата полученных снимков, цифровой модели рельефа (ЦМР), которая представляет собой прямоугольную сетку, отражающую форму поверхности между точками заданного уровня, а так же цифровой модели местности (ЦММ).
Работы с ЦМР и ЦММ главным образом ведутся в цифровых фотограмметрических системах, преимуществом которых является то, что программы позволяют построить ЦМР с автоматизированной обработкой по высоко детализированным снимкам большого разрешения. Изображения с результатов дистанционного зондирования земли находятся в свободном доступе для любого пользователя, что позволяет оперативно получить актуальные данные в случае необходимости.
Благодаря такому способу исследования стало возможным получить исходные данные по местности, не прибегая к геодезическим работам непосредственно на месте строительства. При работе с ЦМР и ЦММ обрабатывают фотограмметрические изображения в различных геоинформационных программах, позволяющих накладывать снимки с космических спутников, содержащих информацию вследствие чего можно приступать к трассированию автомобильной дороги.
Трассирование производится при помощи неспециализированных программах геоинформационных систем, например QGIS. Главным достоинством при работе в ГИС является его набор инструментов, пространственного анализа и графических средств оформления карт. При помощи программ ГИС реализуется обработка ЦМР, направленная на определение различных характеристик рельефа по которым в дальнейшем можно будет выстроить базу для принятия решения о проектирование дороги на данном участке местности.
Говоря коротко об итогах, перечисленного выше, можно выявить, что камеральное трассирование на основе ГИС значительно упрощает задачи проектировщика, позволяет выявить все трудности будущих работ на первоначальных стадиях с помощью создания актуальной цифровой модели местности. Обнаружение «опасных участков» для строительства и дальнейшей эксплуатации, такие как: понижения и возвышения рельефа, водоразделы, тальвеги, заболоченные участки, слабые почвы, пересечения с реками и озерами, воздействие климатических условий и тому подобные мероприятия обеспечат качественную реализацию и повысят срок службы дороги.
На данный момент нормативных документов, по камеральному трассированию на основе ГИС, объясняющих методику и плановый анализ процесса работы, не существует, 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 автоматизированного трассирования автомобильной дороги в QGIS;
- 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 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 автоматизированного трассирования автомобильной дороги в QGIS;
- 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.
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 автоматизированного трассирования автомобильной дороги в QGIS;
- 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.
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.