Прикладное применение ДДЗ в Томске
С 2014 года Администрация города Томска использует беспилотные летательные аппараты (БПЛА) для аэрофтосъемки территори города, накоплен большой опыт как в проведении самих аэрофотосъмочных работ, так и практического использования получаемых материалов.
В мае 2014г., компания ГК "Геоскан" (г.Санкт-Петербург), по заказу администрации г.Томска, впервые выполнила аэрофотосъемку территории Томска., с этого времени аэрофотосъемка с помощью БПЛА стало обязательным мероприятием и выполняется ежегодно в весенний период времени.
Произведенная аэрофотосъемка территории Томска позволила получить:
- точную фотореалистичную 3D модель большей части города;
- ортофотопокрытие с разрешением 5 см на местности и точностью в плане 15см СКО;
- DEM модель (цифровую матрицу высот) на основную часть города;
- аэрофотопанорамы над городом (с помощью мультикоптера);
- пилотное высокоточное моделирование отдельных объектов, с целью изучения применимости технологии для создания архитектурных, археологических и других чертежей объектов, представляющих архитектурную ценность (с помощью мультикоптера).
Часть этих материалов, в т.ч. специально подготовленная версия ортофотопокрытия территории, представлена на портале « Градостроительный Атлас Города Томска». Данный информационный ресурс является публичным доступом «тонким клиентом» в ИС ОГД г. Томска, построен на ПО компании «Геокад плюс» г. Новосибирск .
Примененные методы обработки материалов аэрофотосъмки (реализованные в программном продукте Agisoft PhotoScan) построены таким образом, что при обработке снимков Вы сначала получаете 3D – модель территории, а затем уже ее преобразуете в ортофотоплан. Таким образом, 3D-модель у вас уже есть! При этом модель измеряемая, реалистичная, процесс ее получения, на наш взгляд, очень технологичный и отличается привлекательно низкой себестоимостью. Уровни проработки (детальность) такой модели зависят только от детальности исходных снимков, возможностей используемого для работы с готовой моделью ПО и разумной достаточности. Можно моделировать хоть до "дверной ручки", только где хранить и в чем "крутить" такую модель города весом в сто терабайт и миллиарды триангуляцией. И нужна ли возможность "подержаться за ручку"... Мы ищем компромиссы по качеству/весу/стоимости и тестируем рациональные варианты.
Главное на сегодняшний день - как можно быстрее научить прикладные информационные системы (в т.ч. Интернет-порталы) работать с подобными моделями. 3D модель должна стать привычным инструментом градостроителя, проектировщика, инвестора, специалистов городского хозяйства, первых руководителей города. Пользователи всех уровней уже готовы к практическому использованию 3D моделей.
Сегодня мы выполняем ряд «пилотных» проектов по использованию полученной 3D модели г. Томска, в программном обеспечении ГИС "Спутник" ГК "Геоскан" г. Санкт-Петербург и Geocad System Enterprise Edition (платформа ИС ОГД г. Томска) компании «Геокад Плюс» г. Новосибирск.
Основные области использования данных дистанционного зондирования (применительно к деятельности администрации Томска):
1. Ортофотопокрытия.
Представляют собой материалы аэро или космосъемки, которые обработаны (специальным образом трансформированны или смоделированны) до уровня "плоского" плана в заданной системе координат. Это наиболее распространенный и востребованный вид ДДЗ. Наиболее важные характеристики таких ортофото - точность определения координат видимых объектов и пространственное разрешение снимков (ортофотопланов). Подробнее о технологиях получения...
Сферы применения ортофотопокрытий разнообразны. Такие планы наиболее близки к первоисточнику - местности (являются, по сути, фотографией), могут быть использованы для информационных, мониторинговых, землеустроительных, градостроительных, оперативных задач в качестве базовых сведений о местности, а также являются прекрасным дополнением к любым другим картографическим и кадастровым сведениям,
Благодаря высокой точности материалов произведенной аэрофотосъемки (обеспечивающей плановую точность М1:500), ортофотопокрытие подключено в качестве растрового слоя сразу в несколько геоинформационных и кадастровых систем - ИСОГД, ГИС дежурного плана, ИС муниципального земельного кадастра - и сразу было включено в процессы градостроительной и землеустроительной деятельности. Контроль границ участков, контроль инженерных изысканий, проектирование, землеустройство, инвентаризация, картографирование - везде есть применение ортофотоплана. При сравнении с материалами дежурного топографического плана М1:500 уже найдены десятки тысяч несоответствий сегодняшнему состоянию местности в картах и планах. По нашим оценкам, от 30 до 70% "пятисотки" вполне можно получить камерально из таких материалов, при этом себестоимость таких работ на порядок ниже наземных съемок без ухудшения качества, что позволит перераспределять средства на обновление и актуализацию топографии наземными методами в пользу сложных инженерных объектов и коммуникаций и в итоге выполнять значительно большие площади изысканий и обновлений.
Ортофотопокрытие размещено в банке данных ИС ОГД для решения прикладных задач в области градостроительства, землеустройства, управления городским хозяйством. Копии фрагментов ортофотопокрытия можно получить в операционном зале «Единого окна» по вопросам градостроительства и землеустройства, расположенном по адресу г. Томск, Ленина проспект 73, каб. 11.
В режиме реального времени Вы сможете на сенсорном мониторе указать границы необходимого фрагмента, получить детальную консультацию по вопросам градостроительных и земельных регламентов, заказать ортофотоплан с сочетанием наложенных на него кадастровых информационных слоев (территориальных зон, красных линий, обременении земельных участков и т.п.).
Ортофотоплан и данные ИС ОГД на сенсорном мониторе в операционном зале «Единое окно»
Появление ортофотоплана (актуального, координатно точного и подробного ресурса) позволило существенно улучшить эффективность работы службы муниципального земельного контроля. Максимально упростился мониторинг земельных отношений, усилилась доказательная база. Если раньше, в условиях "информационного голода", при выполнении земельного контроля нарушитель часто отрицал очевидное, даже при наличии топографической съемки, то с материалами ортофотоплана, часто подкрепленного данными полевых изысканий, сложно спорить. Сегодня, на основании ортофотоплана, готовятся схемы по результатам земельного контроля для передачи в Росреестр, опротестования почти прекратились, большинство вопросов решаются в досудебном порядке.
Подготовка контрольных выездов на территорию так же значительно упростилась, заранее можно определить, какие объекты капитального строительства (ОКС) находятся на ЗУ, подготовить соответствующий отчет, который поможет инспектору ориентироваться на местности. Для ведения реестра мероприятий земельного контроля и автоматизации подготовки документов в ИС ОГД создан специальный информационный слой. ИС ОГД г. Томска реализовано на ПО компании "Геокад плюс" г. Новосибирск.
Ортофотоплан в материалах муниципального земельного контроля, подготовленный для отправки в ЗКП.
Исчезла проблема по контролю состояния огороженных территорий, стройплощадок, промышленных территорий, появляется уверенность при ведении сложных переговоров с владельцами.
Комитет градостроительства и комитет по формированию земельных участков практически полностью перешли на использования материалов ортофотоплана вместо материалов космической съемки при решении текущих вопросов комиссии по землепользованию и застройки, проектировании новых границ территориальных зон, внесению изменений в ГП и ПЗЗ, при поиске мест размещения новых инвестиционных объектов и т.п.
Ортофотоплан в презентационном слайде комиссии ПЗЗ, при решении вопросов об изменении границ территориальной зоны.
Точность ортофотопла позволяет инвентаризировать объекты временного размещения (не стационарные), объекты рекламных конструкций, существенно активизировать работу с этими секторами рынка и кратно увеличить поступление в бюджет города. На рисунке можно увидеть совмещение наземной тахеометрической съемки рекламной конструкции в 2013 году и изображения ортофотоплана 2014 года, мы можем наблюдать высокую точность и хорошее разрешение ортофотоплана.
Ортофотоплан и объекты рекламных конструкций в графическом окне ИС ОГД.
Все ДДЗ ( космоснимки, ортофотопланы, матрицы высот) используются в работе службы ведения топографического дежурного плана г. Томска (ГИС «Полис», ГИС MapDrive), для выполнения камерального контроля поступающих новых топографических съемок и анализа актуальности топографических данных. В Томске материалы всех топографических съемок, поступающих для внесения изменений в Дежурный план, в обязательном порядке проходят процедуры камерального и полевого контроля, в случае обнаружения ошибок возвращаются Исполнителю для доработки. Наличие точного (обеспечивающего нормативную точность М1:500) и актуального ортофотоплана в разы снижает необходимость полевого контроля, ускоряет приемку материалов, упрощает интеграцию исполнительной съемки в Дежурный план, и в конечном итоге значительно повысит общее качество топогеодезических материалов. Случаи подлога, попытки выдачи камеральной работы за полевую на территории МО «Город Томск» практически прекратились, качество, полнота и точность проступающих материалов значительно повысились.
Ортофотоплан в Картографической ИС при выполнении камерального контроля.
Дальнейшее расширение прикладного применения ортофотоплана мы связываем с оцифровкой (векторизацией) объектов местности. В 2015 году оцифрованны такие аспекты как здания/строения, улично-дорожная и тротуарная сеть сформирована из них версия базовых пространственных данных. Данные векторные слои используются в ИС ОГД (кадастровое направление), а так же как общедоступные базовые пространственные данные в для Интернет-ресурсов (геопорталов). Векторный слои в аспекте "Здания" содержит 64 000 объектов. слой в аспекте "улично-дорожной и тротуарной сети" 30000 объектов, слои опубликованы на портале "Градостроительный атлас г. Томска".
Требуют дальнейшего развития методы использования ГИС и материалов ДДЗ в случаях чрезвычайных ситуаций. Опыт использования ортофотоплана при поисковой операции (август 2014, поиск похищенного ребенка) показал необходимость наличия и развития специализированных инструментов, позволяющих оперативно формировать задания поисковым группам волонтеров, учитывать результаты поиска по каждой группе, вести мониторинг событий и проводить прогнозный анализ с учетом пространственного и временного фактора.
Работа ГИС-группы в штабе по поиску ребенка
Появление DEM модели, отражающей сегодняшнее состояние пойменных частей рек, позволяет точно смоделировать зоны подтопления при разных уровнях воды и в дальнейшем учитывать эти риски при проектировании, строительстве, реконструкции объектов, мероприятиях по ликвидации/предотвращению ЧС.
Создана специальная ГИС для прогнозирования паводковых процессов, система работает на основе данных многолетних наблюдений, цифровой матрицы высот DEM модели (продукт БПЛА), и данных поставляемых волонтерами.
Прогноз развития Паводка на портале "Градостроительный атлас г. Томска"
2. Фотореалистичные измеряемые3D Модели,
Гений Л.Н.Толстого, в известной поговорке "- Гладко вписано в бумаге, да забыли про овраги..", хорошо иллюстрирует традиционные процессы проектирования, помноженные на "информационный голод" - неактуальность, неточность, однобокость исходных сведений. В слепую проектируем, зажмурив глаза строим... А ведь проектирование и строительство начинается за долгие годы до конкретных шагов, с "эскизных" быстрых вариантов (даже без изысканий), закладываемых, например в Генеральный план. На основе таких трассировок дорог, к примеру, резервируются места под автотрассы, развязки, на десятилетия вперед. И чем разнообразнее, понятнее, точнее, информативнее исходные сведения, тем корректнее можно создавать такие проектные решения. На кону - градостроительные ошибки стоимостью в сотни миллионов рублей.
Сфера применения: визуальный ресурс информирующий о местности , производство аналитических и расчетных операций (профили, объемы, перепады, видимость, оценка в 3D проектных решений) в проектной, мониторинговой, инвестиционной деятельности. Возможность взглянуть на местность, на любую часть города, с разных ракурсов, оперативно и без выезда не место,
Фрагмент модели с показом границ территориальной зоны, мкр.Восточный, г.Томск
На основе 3D - модели г. Томска (построена в автоматическом режиме по данным БПЛА ПО Agisoft PhotoScan)и программного обеспечения ГИС Спутник и Web Спутник компании Гекоскан, работает
3D - портал г. Томска "Строим город вместе", на портале решаются вопросы взаимодействия всех заинтересованных сторон при планировании изменений городской среды.
Презентационный видеоролик о модели
Некоторые строения (пилотный проект, фотосъемка здания при помощи мультикоптера на малых высотах) были моделированы особенно детально и точно (возможно определение координат элементов, измерение расстояний с точностью до1-3см). Это было сделано на отдельных объектах, представляющих архитектурную ценность, для изучения применимости технологии при создании археологических, архитектурных, реставрационных и других чертежей таких объектов. Создание архива объектов деревянного зодчества в виде таких моделей поможет в будущем при реставрации, восстановлении, сохранении этих ценнейших памятников.
Такие модели (или их элементы) также можно распечатать на 3D принтере, при этом в мировой практике уже есть случаи реконструкции реальных объектов (восстановление недостающих фрагментов) по этой технологии.
Пример такого объекта. "Покрутить" можно, скачав файл по ссылке (3D PDF, Adobe Reader не старше версии 9)
3. DEM модели (цифровые матрицы высот)
представляют собой GRID модели в виде георастров. Точность (ошибка определения высоты) составляет 12-18 см по высоте на открытых, ровных участках с твердым покрытием, и может служить основой для создания рельефа М1:1000 - 1:2000. Особый интерес вызывает моделирование гидрологических (паводковых) процессов. DEM модель полезна при проектировании дорог и объектов, расчете объемов и профилей, экологических задачах и в множестве других применений.
Построение профиля по DEM модели в ИС ОГД г. Томска.
