RU2591875C1 - Method of constructing map of exogenous geological processes of area along route of main oil line - Google Patents
Method of constructing map of exogenous geological processes of area along route of main oil line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2591875C1 RU2591875C1 RU2015119783/28A RU2015119783A RU2591875C1 RU 2591875 C1 RU2591875 C1 RU 2591875C1 RU 2015119783/28 A RU2015119783/28 A RU 2015119783/28A RU 2015119783 A RU2015119783 A RU 2015119783A RU 2591875 C1 RU2591875 C1 RU 2591875C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- egp
- digital
- map
- terrain
- data
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Image Processing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения топографической информации о рельефе земной поверхности и расположенных на ней объектах с использованием данных аэрофотосъемки и данных лазерного сканирования местности с борта воздушного судна, в частности к мониторингу участков трассы магистрального нефтепровода (МН) надземной и подземной прокладки со сложными геологическими условиями для выявления и отслеживания участков трассы с признаками экзогенных геологических процессов (ЭГП) и фиксации их границ, в том числе выходящих за пределы трассы МН и скрытых растительностью.The invention relates to the field of obtaining topographic information about the topography of the earth's surface and objects located on it using aerial photographs and laser scanning data from the aircraft, in particular, to monitoring sections of the route of the main oil pipeline (ML) of overhead and underground laying with difficult geological conditions for identify and track sections of the route with signs of exogenous geological processes (EGP) and fixation of their boundaries, including those beyond Assy MN and hidden vegetation.
Известен способ создания ортофотопланов по материалам аэровидеосъемки [патент на изобретение RU 2235292 С2, опубл. 27.08.2004, МПК: G01C 11/30], который включает выполнение аэровидеосъемки, преобразование аналогового видеофильма в цифровой вид или запись цифрового видеофильма на компьютер и создание электронного накидного монтажа. После этого проводят редактирование электронного накидного монтажа и проектирование блоков фототриангуляции, измерение стереопар и отбраковку ошибочных данных, построение и уравнивание блоков фототриангуляции, регистрацию снимков, формирование ортофотоизображений и монтаж ортофотопланов. Электронный накидной монтаж создают путем ориентирования очередного кадра относительно всех перекрывающихся и ранее обработанных изображений. Проектирование блоков фототриангуляции выполняют автоматически с использованием всех геометрических связей, удовлетворяющих заданным критериям. Построение и уравнивание блоков фототриангуляции выполняют с автоматической отбраковкой ошибочных данных.There is a method of creating orthophotomaps based on aerial video materials [patent for the invention RU 2235292 C2, publ. 08/27/2004, IPC: G01C 11/30], which includes the implementation of aerial video, converting an analog video to digital or recording a digital video to a computer and creating electronic block editing. After this, editing of electronic block editing and design of phototriangulation units, measurement of stereo pairs and rejection of erroneous data, construction and adjustment of phototriangulation units, registration of images, formation of orthophotos and orthophotomaps are carried out. Electronic block editing is created by orienting the next frame relative to all overlapping and previously processed images. The design of phototriangulation blocks is performed automatically using all geometric relationships that satisfy the specified criteria. The construction and adjustment of phototriangulation blocks is performed with automatic rejection of erroneous data.
Известен также способ диагностики состояния продуктопроводов [патент на изобретение RU 2281534 С1, опубл. 10.08.2006, МПК: G01V 8/00], при котором выполняют сканирование территории продуктопровода посредством тепловизионной и визуальной съемок тепловизионными камерами с летательного аппарата, лазерное пространственное сканирование местности на территории продуктопровода, текущее позиционирование летательного аппарата пилотажно-навигационными средствами, фиксацию данных тепловизионной и визуальной съемок и лазерного пространственного сканирования местности с привязкой к данным текущего позиционирования летательного аппарата, формирование комплексной модели теплового и визуального изображения поверхности территории продуктопровода и интерпретацию данных изображения поверхности территории продуктопровода. Сканирование территории продуктопровода посредством тепловизионной и визуальной съемок осуществляют циклическим поворотом направления оптической визуализации относительно оси, расположенной перпендикулярно направлению полета. Регистрацию данных осуществляют дискретно в покадровом режиме в моменты вертикального положения оптических осей камер командой блока формирования цифровой и топологической модели рельефа.There is also known a method for diagnosing the condition of product pipelines [patent for the invention RU 2281534 C1, publ. 08/10/2006, IPC: G01V 8/00], in which scanning the territory of the product pipeline by means of thermal imaging and visual imaging with thermal imaging cameras from the aircraft, laser spatial scanning of the terrain on the territory of the product pipeline, the current positioning of the aircraft by flight and navigation means, recording data of thermal and visual surveys and laser spatial scanning of the area with reference to the data of the current positioning of the aircraft, the formation of an integrated model of the thermal and visual image of the surface of the product pipeline and interpretation of image data of the surface of the product pipeline. Scanning the territory of the product pipeline by means of thermal imaging and visual surveys is carried out by cyclic rotation of the direction of optical visualization relative to the axis located perpendicular to the direction of flight. Data is recorded discretely in single-frame mode at the moments of the vertical position of the camera optical axes by the team of the digital and topological relief model formation unit.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ формирования цифровой модели рельефа местности и/или ортофотоплана [патент на изобретение RU 2216711 С1, опубл. 20.11.2003, МПК: G01C 11/00, G03B 37/00], заключающийся в том, что осуществляют цифровым фотоаппаратом аэрофотосъемку местности и формируют цифровые снимки, определяют пилотажно-навигационные данные авиационного носителя, на котором установлен цифровой аппарат, в виде его координат в момент проведения аэрофотосъемки и формируют ортофотоплан. Одновременно с аэрофотосъемкой осуществляют сканирование местности лазерным лучом, формируют первую цифровую модель рельефа (ЦМР) по полученным данным лазерного сканирования. Из полученного множества точек лазерного сканирования выделяют точки, относящиеся к благоприятным областям по заданной достоверности. По полученной первой ЦМР и данным точек, относящихся к благоприятным областям, формируют топологическую модель рельефа, осуществляют выделение точек топологической модели в системе координат каждого цифрового снимка с получением на нем данных о благоприятных областях. Затем разбивают все указанные цифровые снимки по парам, подлежащим взаимному ориентированию с образованием стереопар, и формируют стереомодели путем определения соответственных точек в благоприятных областях каждого из цифровых снимков указанных стереопар. Осуществляют коррекцию внешнего ориентирования стереомодели по данным сформированной топологической модели. В результате с учетом полученных данных формируют ортофотоплан.The closest analogue of the claimed invention is a method of forming a digital model of the terrain and / or orthomosaic [patent for invention RU 2216711 C1, publ. November 20, 2003, IPC: G01C 11/00, G03B 37/00], which consists in the fact that a digital camera aerial photographs the terrain and form digital images, determine the navigation and navigation data of the aircraft carrier on which the digital apparatus is installed, in the form of its coordinates at the time of aerial photography and form an orthophotomap. Simultaneously with aerial photography, the area is scanned with a laser beam, the first digital terrain model (DEM) is formed according to the obtained laser scanning data. From the obtained set of laser scanning points, points are identified that belong to favorable areas for a given reliability. According to the first DEM and the data of points related to favorable regions, a topological relief model is formed, the points of the topological model are selected in the coordinate system of each digital image to obtain data on favorable regions on it. Then, all these digital images are divided into pairs to be mutually oriented with the formation of stereo pairs, and stereo models are formed by determining the corresponding points in the favorable areas of each of the digital images of these stereo pairs. Correction of the external orientation of the stereo model is carried out according to the data of the generated topological model. As a result, taking into account the obtained data, an orthophotomap is formed.
Недостатком наиболее близкого аналога является отсутствие возможности построения карты уклонов местности и определения по ЦМР, карте уклонов и ортофотоплану проявлений ЭГП, выделения их местоположения и границ.The disadvantage of the closest analogue is the lack of the ability to build a map of the slopes of the terrain and to determine the DEM, the map of the slopes and the orthoplan of the manifestations of EGP, the allocation of their location and boundaries.
Задачей заявленного изобретения является надежное выявление ЭГП на трассе МН и фиксация их границ.The objective of the claimed invention is the reliable detection of EGP on the highway MN and fixing their boundaries.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является повышение точности выявления и определения расположения ЭГП для построения карты ЭГП местности вдоль трассы МН при сокращении трудоемкости и сроков проведения обследований.The technical result achieved by using the claimed invention is to increase the accuracy of identifying and determining the location of the EGP for building a map of the EGP of the terrain along the MN route while reducing the laboriousness and timing of the examinations.
Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе построения карты ЭГП местности вдоль трассы МН выполняют цифровую аэрофотосъемку и воздушное лазерное сканирование местности вдоль трассы МН с борта воздушного судна для получения массива точек лазерных отражений и цифровых аэрофотоснимков местности, одновременно с цифровой аэрофотосъемкой и воздушным лазерным сканированием осуществляют сбор и запись навигационных данных, полученных от наземной навигационной системы, бортовой навигационной системы воздушного судна и инерциальной навигационной системы лазерного сканера для формирования и записи координат точек траектории полета, выполняют обработку данных воздушного лазерного сканирования и по результатам обработки и сформированным координатам точек траектории полета получают облако точек лазерных отражений, на основании автоматизированной классификации которых строят цифровую модель рельефа местности, проводят интерактивную коррекцию результатов автоматизированной классификации и осуществляют запись скорректированной цифровой модели рельефа, передают данные о цифровой модели рельефа в блок построения производных поверхностей углов наклонов и формируют карту уклонов местности, одновременно с построением цифровой модели рельефа проводят обработку данных цифровой аэрофотосъемки: осуществляют подбор исходных нетрансформированных снимков, выполняют тоновое выравнивание последних и ортотрансформирование выравненных по тону снимков согласно рельефу местности с формированием ортофотоплана местности, используя результаты построения цифровой модели рельефа, карты уклонов и ортофотоплана местности, осуществляют выявление и определение границ экзогенных геологических процессов (ЭГП), протекающих на местности вдоль трассы МН, на основании выбора предварительно сохраненных эталонов ЭГП и сравнения их с результатами построения и по выявленным границам ЭГП осуществляют формирование карты ЭГП местности вдоль трассы МН.This problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in the method of constructing an EGP map of the terrain along the ML route, digital aerial photography and airborne laser scanning of the terrain along the ML route from the aircraft are performed to obtain an array of laser reflection points and digital aerial photographs of the terrain, simultaneously with digital aerial photography and airborne laser scanning collect and record navigation data received from the ground-based navigation system, on-board navigation system in of an airborne vessel and an inertial navigation system of a laser scanner to generate and record the coordinates of the flight path points, process the data of an air laser scan and obtain a cloud of laser reflection points from the processing results and the formed coordinates of the flight path points, based on the automated classification of which a digital model of the terrain is built, conduct interactive correction of the results of automated classification and record the corrected c digital elevation models, transmit data on a digital elevation model to a block for constructing derived surfaces of slope angles and form a map of terrain slopes, simultaneously with the digital elevation model, digital aerial photographs are processed: initial non-transformed images are selected, the latter are aligned and ortho-converted in tone-aligned images according to the terrain with the formation of the orthomosaic of the area, using the results of constructing a digital model p terrain, maps of slopes and orthoimages of the area, identify and determine the boundaries of exogenous geological processes (EGP) that occur on the terrain along the MN route, based on the selection of previously saved EGP standards and compare them with the construction results and, based on the identified EGP boundaries, form an EGP map of the area along the highway MN.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема заявленного способа построения карты ЭГП местности вдоль трассы МН и позициями обозначены:The invention is illustrated by the drawing, which shows a block diagram of the claimed method of constructing a map of EGP terrain along the highway MN and the positions indicated:
1 - цифровая аэрофотосъемка;1 - digital aerial photography;
2 - навигация;2 - navigation;
3 - воздушное лазерное сканирование;3 - airborne laser scanning;
4 - обработка данных воздушного лазерного сканирования;4 - data processing of airborne laser scanning;
5 - обработка данных цифровой аэрофотосъемки;5 - digital aerial photography data processing;
6 - хранение эталонов ЭГП;6 - storage of EGP standards;
7 - выбор эталонов ЭГП;7 - selection of EGP standards;
8 - сравнение результатов обработки ВЛС и ЦАФС с эталонами ЭГП;8 - comparison of the results of processing of the VLANs and CAFS with the standards of EGP;
9 - формирование карты ЭГП;9 - formation of the EGP map;
Работы по проведению воздушного лазерного сканирования (ВЛС) и цифровой аэрофотосъемки (ЦАФС) осуществляются при выполнении инженерных изысканий для проектирования и строительства объектов МН (линейной части, включая участки переходов через естественные и искусственные препятствия, площадок нефтеперекачивающих станций) с целью получения актуальной картографической информации о рельефе и объектах местности для выявления и отслеживания ранее выявленных участков трассы с признаками ЭГП.Work on airborne laser scanning (VLS) and digital aerial photography (CAFS) is carried out during engineering surveys for the design and construction of MN objects (linear part, including sections of crossings over natural and artificial obstacles, oil pumping stations) in order to obtain relevant cartographic information about relief and terrain objects for identifying and tracking previously identified sections of the route with signs of EGP.
Заявленный способ построения карты ЭГП местности вдоль трассы МН осуществляют следующим образом.The claimed method of constructing a map of EGP terrain along the highway MN is as follows.
Выявление и фиксация границ ЭГП на трассе МН включает выполнение работ по воздушному лазерному сканированию (3) с получением облака точек лазерных отражений и цифровой аэрофотосъемке (1) с получением цифровых аэрофотоснимков, определение текущих координат авианосителя (2), рассчитанных на основе одновременных измерений наземных станций ГЛОНАСС/GPS, бортового комплекса ГЛОНАСС/GPS и инерциальной системы, камеральную обработку по созданию цифрового ортофотоплана (5), цифровой модели рельефа (4), производных от нее поверхностей углов наклонов, а также дешифрирование полученных в результате камеральной обработки материалов. Согласно изобретению дешифрирование осуществляется в условиях комплексного анализа полученных в результате камеральной обработки данных на основе разработанных эталонов: с использованием результатов построения цифровой модели рельефа, карты уклонов и ортофотоплана местности осуществляется выявление экзогенных геологических процессов (ЭГП), протекающих на местности вдоль трассы МН, на основании выбора (7) предварительно сохраненных (6) эталонов ЭГП и сравнения (8) их с результатами построения, на основании выявленных ЭГП осуществляют формирование (9) карты ЭГП местности вдоль трассы МН.Identifying and fixing the EGP boundaries on the MN path includes performing aerial laser scanning (3) to obtain a cloud of laser reflection points and digital aerial photography (1) to obtain digital aerial photographs, determining the current coordinates of the aircraft carrier (2), calculated on the basis of simultaneous measurements of ground stations GLONASS / GPS, the GLONASS / GPS airborne complex and inertial system, cameral processing for creating a digital orthophotomap (5), a digital elevation model (4), the surfaces of the slope angles derived from it, and also decryption of materials obtained as a result of cameral processing. According to the invention, decryption is carried out under the conditions of a complex analysis of data obtained as a result of desk processing based on the developed standards: using the results of constructing a digital elevation model, a map of slopes and an orthoimage of the area, exogenous geological processes (EGP) occurring on the area along the MN route are identified based on selecting (7) previously saved (6) EGP standards and comparing (8) them with the construction results, based on the identified EGPs, ormirovanie (9) EGP maps of the area along the route of MN.
Посредством монтированного на борту летательного аппарата (самолет, вертолет) аэросъемочного оборудования, включающего аэрофотокамеру, воздушный лазерный сканер (LIDAR) и антенну и приемник ГЛОНАСС/GPS, выполняется аэрофотосъемка местности. Параметры аэрофотосъемки должны удовлетворять требованиям построения ортофотопланов масштаба 1:2000 или крупнее, плотность точек лазерных отражений должна быть не менее 4 точек на 1 кв.м, разрешение аэрофотоснимков - не менее 8 см на пиксел, разрешение тепловизионных изображений - не менее 1 м на пиксел.Aerial photographing of the terrain is carried out by means of aerial survey equipment mounted on board an aircraft (airplane, helicopter), including an aerial camera, an air laser scanner (LIDAR) and an antenna and a GLONASS / GPS receiver. Aerial photography parameters must satisfy the requirements for constructing orthophotomaps with a scale of 1: 2000 or larger, the density of laser reflection points must be at least 4 points per 1 square meter, the resolution of aerial photographs must be at least 8 cm per pixel, and the resolution of thermal imaging images must be at least 1 m per pixel .
Дешифрирование материалов воздушного лазерного сканирования - достаточно новый метод обследования трубопроводов на предмет мерзлотной оценки, мало используемый для исследований криолиотозоны. Получаемые при этом материалы и их обработка дают информацию, которая отсутствует на цифровых ортофотопланах. Например, на картах уклонов (КУ) и цифровой модели рельефа уверено фиксируются полигональные или выпуклые мерзлотные формы, покрытые лесом.Deciphering airborne laser scanning materials is a fairly new method for examining pipelines for permafrost assessment, which is little used for cryoliotozone studies. The resulting materials and their processing provide information that is not available on digital orthophotomaps. For example, polygonal or convex permafrost forms covered with forest are surely recorded on slope (KU) maps and a digital elevation model.
Преимуществами воздушного лазерного сканирования являются:The advantages of airborne laser scanning are:
- дистанционное и автоматизированное получение информации;- remote and automated receipt of information;
- высокая плановая и вертикальная точность определения положения точек лазерных отражений (ТЛО);- high planned and vertical accuracy of determining the position of the points of laser reflections (TLO);
- получение данных о рельефе на залесенных территориях.- Obtaining terrain data on forested areas.
С появлением систем глобального геопозиционирования (ГЛОНАСС, GPS) появилась возможность точной геопривязки данных, получаемых с борта воздушного судна. Улучшение точностных параметров лазерных дальнометрических и инерциальных систем привело к возможности определения координат точек земной поверхности непосредственным измерением, с использованием мультисенсорных приборов - воздушных лазерных сканеров.With the advent of global positioning systems (GLONASS, GPS), the possibility of precise geo-referencing of data received from the aircraft appeared. Improving the accuracy parameters of laser ranging and inertial systems has led to the possibility of determining the coordinates of points on the earth’s surface by direct measurement, using multisensor devices - air laser scanners.
Воздушное лазерное сканирование направлено на получение трехмерных координат объектов с помощью измерений LIDAR-систем, применяющих технологию получения и обработки информации об удаленных объектах с помощью активных оптических систем, использующих явления отражения света и его рассеяния в прозрачных и полупрозрачных средах. Установленный на воздушном судне (самолете, вертолете) импульсный лазерный сканер проводит дискретное сканирование поверхности земли и объектов, расположенных на ней, регистрируя направление лазерного луча и время прохождения импульса с момента его испускания до приема после отражения от земной поверхности.Airborne laser scanning is aimed at obtaining three-dimensional coordinates of objects using measurements of LIDAR systems using the technology of obtaining and processing information about distant objects using active optical systems using the phenomena of light reflection and scattering in transparent and translucent media. A pulsed laser scanner installed on an aircraft (airplane, helicopter) performs a discrete scan of the earth's surface and objects located on it, registering the direction of the laser beam and the propagation time of the pulse from the moment it is emitted until it is received after reflection from the earth's surface.
В процессе выполнения аэросъемочного полета сканер за счет прямолинейного движения воздушного судна и вращения в поперечном направлении зеркала сенсорного блока производит обзор подстилающей поверхности, излучая в ее направлении мощные и короткие оптические (лазерные) импульсы. Работа лазерного сканера основана на измерении наклонной дальности D от источника излучения (лазера) до наземного объекта, являющегося препятствием на пути распространения лазерного луча. Такое препятствие вызывает появление отраженного импульса, который будет зарегистрирован оптическим фотоприемным устройством сканера, а по времени задержки от момента излучения зондирующего импульса до регистрации отраженного импульса, принимая во внимание постоянство скорости распространения электромагнитных колебаний (скорости света), можно определить дальность D. Одновременно с инерциальной системой, измерительный сенсор которой жестко связан с оптико-механическим устройством сканера, определяются углы ориентации зондирующего луча и координаты пространственного положения носителя за счет использования бортового приемника глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС/GPS), работающего в дифференциальном режиме измерений, который одновременно с приемником ГЛОНАСС/GPS, установленным на базовой станции, принимает навигационную информацию. Инерциальный сенсор размещен внутри корпуса сканирующей системы, параметры внутреннего взаиморасположения (оффсет-параметры) определены изготовителем аппаратуры и используются штатным программным обеспечением обработки данных, входящим в комплект системы. Антенна встроенного в сканер приемника ГЛОНАСС/GPS размещена в верхней части фюзеляжа воздушного судна, ее положение относительно сканера неизменно на протяжении всего времени выполнения проекта.During the aerial survey flight, the scanner, due to the rectilinear movement of the aircraft and rotation in the transverse direction of the mirror of the sensor unit, surveys the underlying surface, emitting powerful and short optical (laser) pulses in its direction. The operation of the laser scanner is based on measuring the slant range D from the radiation source (laser) to the ground object, which is an obstacle to the propagation of the laser beam. Such an obstacle causes the appearance of a reflected pulse, which will be detected by the optical photodetector of the scanner, and by the delay time from the moment of radiation of the probe pulse to the registration of the reflected pulse, taking into account the constancy of the propagation speed of electromagnetic waves (speed of light), one can determine the range D. Simultaneously with the inertial the system, the measuring sensor of which is rigidly connected with the optical-mechanical device of the scanner, the orientation angles of the probe Beam and coordinates of the spatial position of the carrier through the use of an onboard receiver of the global navigation satellite system (GLONASS / GPS), operated in a differential mode of measurement, which together with the GLONASS / GPS receiver mounted on the base station receives navigational information. The inertial sensor is located inside the body of the scanning system, the internal positioning parameters (offset parameters) are determined by the equipment manufacturer and are used by the standard data processing software included in the system kit. The antenna of the GLONASS / GPS receiver integrated into the scanner is located in the upper part of the fuselage of the aircraft; its position relative to the scanner is unchanged throughout the entire duration of the project.
Знание параметров внешнего ориентирования и расстояния позволяет математически перейти к координатам точки, вызвавшей отражение. Результаты, получаемые в результате совместной обработки лазерных данных, данных инерциальной навигационной системы и приемников глобальной навигационной спутниковой системы, представляют собой массив нерегулярно расположенных точек, для которых известны пространственные координаты и интенсивность отраженного сигнала - лазерно-локационное изображение или «облако» лазерных точек. Лазерно-локационное изображение всегда дискретно, оно состоит из множества точек лазерных отражений (ТЛО), распределенных равномерно по поверхности земли и объективно отражающих топологию земной поверхности и наземных объектов. Такие данные накапливаются на встроенном цифровом носителе бортового компьютера.Knowing the parameters of exterior orientation and distance allows you to mathematically go to the coordinates of the point that caused the reflection. The results obtained from the joint processing of laser data, data from an inertial navigation system and receivers of a global navigation satellite system are an array of irregularly located points for which the spatial coordinates and intensity of the reflected signal are known — a laser-location image or a “cloud” of laser points. The laser-location image is always discrete, it consists of many points of laser reflections (TLOs), distributed uniformly over the surface of the earth and objectively reflecting the topology of the earth's surface and ground objects. Such data is accumulated on the built-in digital media of the on-board computer.
Важными особенностями лазерных сканеров помимо точности и детальности получаемой информации является возможность проникновения лазерных импульсов под кроны деревьев и получение нескольких отраженных импульсов для одного излученного (при наличии на обследуемой поверхности различных объектов типа деревьев, зданий, ЛЭП и других).An important feature of laser scanners, in addition to the accuracy and detail of the information received, is the possibility of laser pulses penetrating under the crowns of trees and obtaining several reflected pulses for one emitted (if there are various objects on the surface to be examined, such as trees, buildings, power lines and others).
Одновременно производится цифровая аэрофотосъемка подстилающей поверхности цифровой аэрофотокамерой, жестко скрепленной с оптико-механическим блоком сканера, с возможностью регистрации изображений местности в видимом, инфракрасном либо тепловом диапазоне электромагнитного излучения. Аэрофотоснимки и файлы с информацией о времени срабатывания затвора объектива регистрируются на встроенном цифровом носителе бортового компьютера. Геопространственная привязка аэрофотоснимков к данным воздушного лазерного сканирования выполняется с использованием элементов внешнего ориентирования аэрофотокамеры и меток времени срабатывания затвора объектива. Импульс срабатывания затвора фотокамеры подается на вход приемника ГЛОНАСС/GPS для регистрации (с точностью привязки до 1 мкс) времени получения снимка, а соответственно и параметров внешнего ориентирования для каждого из аэрофотоснимков.At the same time, digital aerial photography of the underlying surface is performed with a digital aerial camera rigidly fastened to the optical-mechanical scanner unit, with the possibility of recording terrain images in the visible, infrared or thermal range of electromagnetic radiation. Aerial photographs and files with information on the response time of the shutter of the lens are recorded on the built-in digital media of the on-board computer. Geospatial binding of aerial photographs to airborne laser scanning data is performed using elements of the exterior orientation of the aerial camera and time stamps of the shutter speed of the lens. The camera shutter pulse is fed to the input of the GLONASS / GPS receiver to record (with an accuracy of 1 µs) the time taken to capture the image, and accordingly the external orientation parameters for each aerial photographs.
Помимо цветных фотоизображений с борта ЛА возможно получение снимков в других спектральных диапазонах электромагнитного излучения, например инфракрасном (ИК) или ультрафиолетовом. Наличие сопутствующих ИК изображений позволяет получить дополнительную информацию о геоморфологическом строении снимаемой земной поверхности.In addition to color photographs from the aircraft, it is possible to obtain images in other spectral ranges of electromagnetic radiation, such as infrared (IR) or ultraviolet. The presence of accompanying IR images allows you to get additional information about the geomorphological structure of the Earth’s surface.
Таким образом, технология воздушного лазерного сканирования позволяет получать (после предварительной обработки данных) следующий набор цифровых данных:Thus, airborne laser scanning technology allows you to receive (after data processing) the following set of digital data:
- траекторию движения воздушного судна с точностью около 10 см (при наличии наземных ГЛОНАСС-GPS станций и на удалении воздушного судна от любой из них не более чем на 30 км);- the aircraft trajectory with an accuracy of about 10 cm (in the presence of ground GLONASS-GPS stations and at a distance of no more than 30 km from the aircraft from any of them);
- массив геопривязанных точек лазерных отражений заданной точности и детальности;- an array of georeferenced points of laser reflections of a given accuracy and detail;
- массив цифровых геопривязанных фотоснимков заданного разрешения.- An array of digital geo-referenced photographs of a given resolution.
Полученные данные цифровой аэрофотосъемки и воздушного лазерного сканирования используются для расчета траектории движения и ориентации летательного аппарата в программном обеспечении LIDAR-системы, исходного массива точек отражений лазерного луча, а также получения исходного массива аэрофотоснимков. По данным приемника ГЛОНАСС/GPS в глобальной системе координат WGS-84 проводится перевычисление полученных координат ТЛО в систему координат, принятую для итогового ведения работ и создания картографических материалов.The obtained data of digital aerial photography and airborne laser scanning are used to calculate the trajectory of the aircraft and its orientation in the software of the LIDAR system, the initial array of points of reflection of the laser beam, as well as the initial array of aerial photographs. According to the GLONASS / GPS receiver, the global coordinates system WGS-84 recalculates the received coordinates of the transformer into the coordinate system adopted for the final work and the creation of cartographic materials.
Построение высокоточной цифровой модели рельефа (ЦМР) выполняется только по точкам лазерных отражений от поверхности земли, классификация которых производится в автоматическом режиме. После получения предварительных результатов классификации выполняется их проверка и корректировка в интерактивном режиме. Автоматизированная классификация ТЛО должна проводиться с обязательным созданием следующих классов точек: «земля», «растительность», «здания», «провода и надземные сооружения», «прочие точки». Итоговые материалы автоматизированной классификации подвергаются контрольной проверке, в ходе которой оценивается правильность отнесения тех или иных точек к соответствующему классу и выполняется дополнительная корректировка результатов.The construction of a high-precision digital elevation model (DEM) is carried out only by the points of laser reflections from the surface of the earth, the classification of which is carried out automatically. After obtaining the preliminary results of the classification, they are checked and adjusted in an interactive mode. Automated classification of TLW should be carried out with the obligatory creation of the following classes of points: "land", "vegetation", "buildings", "wires and elevated structures", "other points". The final materials of the automated classification are subjected to a verification check, during which the correctness of the assignment of certain points to the corresponding class is evaluated and additional adjustment of the results is performed.
Построение ЦМР выполняется в автоматическом режиме методом триангуляции Делоне. ЦМР строится только с использованием точек класса «земля» с обязательным интерактивным исправлением результатов автоматизированной классификации.The construction of a DEM is performed automatically by the Delaunay triangulation method. DTM is built only using points of the class "ground" with the obligatory interactive correction of the results of automated classification.
Результаты построений высокоточной цифровой модели рельефа сохраняются как в регулярно-ячеистой форме (GRID), так и в виде моделей, основанных на использовании нерегулярной сети треугольников (TIN). Алгоритм построения цифровой модели рельефа должен обеспечивать точность, соответствующую масштабу проводимой съемки, и передавать основные морфоструктурные черты рельефа местности, а также позволять адекватно выразить мелкие эрозионные и техногенные формы рельефа.The results of constructing a high-precision digital elevation model are stored both in a regular-cellular form (GRID) and in the form of models based on the use of an irregular network of triangles (TIN). The algorithm for constructing a digital elevation model should ensure accuracy that is appropriate to the scale of the survey and transmit the main morphostructural features of the terrain, as well as adequately express small erosion and technogenic relief forms.
Построенная таким образом ЦМР является поверхностью для проецирования цифровых аэрофотоснимков с целью получения ортофотопланов из ориентированных в пространстве аэрофотоснимков на основе элементов внешнего ориентирования, рассчитываемых по данным траектории полета авианосителя и параметрам взаимного ориентирования (оффсет-параметрам) воздушного лазерного сканера, аэрофотокамеры и бортовой ГНСС антенны, расположенной на фюзеляже воздушного судна.The DTM constructed in this way is a surface for projecting digital aerial photographs in order to obtain orthophotomaps from space-oriented aerial photographs based on exterior orientation elements calculated according to the aircraft’s flight path and relative orientation parameters (offset parameters) of an air laser scanner, aerial cameras, and onboard GNSS antenna, located on the fuselage of the aircraft.
Привязка цифровых аэрофотоснимков к данным воздушного лазерного сканирования выполняется посредством синхронизации времени срабатывания затвора аэрофотокамеры и времени регистрации лазерного импульса.Digital aerial photographs are linked to airborne laser scanning data by synchronizing the aperture of the aerial camera shutter and the laser pulse recording time.
На основании полученной высокоточной цифровой модели рельефа, сгенерированной из точек лазерных отражений воздушного лазерного сканирования и измерений навигационного комплекса, в специализированном программном обеспечении выполняется вычисление производных поверхностей углов наклонов и построение карты уклонов местности, а также карты экспозиции склонов, водотоков и водосборных бассейнов.Based on the obtained high-precision digital elevation model generated from the laser reflection points of airborne laser scanning and navigation complex measurements, the specialized software calculates the derived surfaces of the slope angles and constructs a map of the slopes of the terrain, as well as an exposure map of the slopes, watercourses and watersheds.
Технология создания цифровых ортофотопланов состоит из следующих основных этапов:The technology for creating digital orthophotomaps consists of the following main steps:
- классификация точек лазерного отражения;- classification of laser reflection points;
- подбор исходных нетрансформированных снимков;- selection of source untransformed images;
- выполнение тонового выравнивания исходных нетрансформированных снимков;- performing tone alignment of the original untransformed images;
- ортотрансформирование снимков согласно рельефу местности, оптимальный подбор и расстановка линий сшивки между ортотрансформированными снимками, и обрезка по заданным границам на каждый лист разграфки;- orthorectification of images according to the terrain, optimal selection and placement of stitching lines between orthorectified images, and cropping at predetermined boundaries on each sheet of layout;
- оформление ортофотопланов в качестве конечного продукта.- registration of orthophotomaps as a final product.
Комплексный анализ полученных в результате камеральной обработки цифровых ортофотопланов, цифровых моделей рельефа и производных поверхностей углов наклонов выполняется на основании разработанных эталонов, представленных в таблице 1.A comprehensive analysis of digital orthophotomaps, digital terrain models and derived surfaces of slope angles obtained as a result of cameral processing is performed on the basis of the developed standards presented in Table 1.
Разработанные на основе данных воздушного лазерного сканирования и верифицированные по ортофотопланам эталоны ЭГП сравниваются с полученными картами уклонов, цифровой модели рельефа и ортофотопланами. Результаты сравнения фиксируются на ортофотоплане или другой тематической карте. По результатам нанесения всех выявленных ЭГП формируется карта распределения ЭГП.The EGP standards developed on the basis of airborne laser scanning data and verified by orthophotomaps are compared with the obtained slope maps, a digital elevation model, and orthophotomaps. The comparison results are recorded on the orthomosaic or other thematic map. Based on the results of applying all identified EGPs, a map of the distribution of EGPs is formed.
Использование данных воздушного лазерного сканирования и цифровой аэрофотосъемки для построения цифровых ортофотопланов, цифровых моделей рельефа и производных поверхностей углов наклонов позволяет выявлять экзогенные геологические процессы, протекающие на трассе МН, оконтуривать выявленные формы рельефа по разработанным эталонам, в том числе больших размеров, выходящих за границы трассы МН, и оценивать их развитие во времени.Using the data of airborne laser scanning and digital aerial photography to construct digital orthophotomaps, digital elevation models, and derived surfaces of slope angles, it is possible to identify exogenous geological processes occurring on the MN track and to outline the identified relief forms according to the developed standards, including large sizes that go beyond the boundary of the route MN, and evaluate their development over time.
Комплексный анализ построенных данных позволяет выявлять экзогенные геологические процессы, в том числе скрытые растительностью. По прямым дешифровочным признакам растительности оценивается состояние и активность обследуемого участка с наличием ЭГП:A comprehensive analysis of the constructed data reveals exogenous geological processes, including those hidden by vegetation. By direct decoding signs of vegetation, the state and activity of the examined area with the presence of EGP are estimated:
- выявление и определение видов ЭГП;- identification and determination of the types of EGP;
- определение и фиксация границ развития ЭГП;- definition and fixing the boundaries of the development of EGP;
- оценка возможного воздействия каждого ЭГП на объект МН;- assessment of the possible impact of each EGP on the object of the MN;
- выявление вновь образованных и развитие ранее определенных ЭГП при проведении последующих работ по ВЛС и ЦАФС;- identification of newly formed and the development of previously defined EGP during subsequent work on the VLANs and CAFS;
- выявление деформаций или нарушенного теплоизоляционного слоя на участках надземной прокладки МН.- identification of deformations or broken thermal insulation layer in sections of the overhead installation of MN.
Материалы воздушного лазерного сканирования пригодны для точного определения геометрических параметров объектов, в том числе для определения высоты древостоя в любом месте проектируемого трубопровода, опор воздушных линий электропередач, их отклонения от проектных. В сочетании с тепловизионной съемкой обнаружение обводненных участков и водных преград возможно без проведения полевого дешифрирования с выездом на объект.Air laser scanning materials are suitable for accurate determination of the geometric parameters of objects, including for determining the height of the stand in any place of the designed pipeline, the supports of overhead power lines, and their deviations from the design ones. In combination with thermal imaging, the detection of flooded areas and water barriers is possible without conducting field decryption with on-site visits.
Построение высокоточной цифровой модели рельефа с повышенной детализацией служит основой для множества производных карт: карты уклонов, карты экспозиции склонов и прочих необходимых при проектировании. Повышенная детализация рельефа помогает выявлять опасные формы рельефа не только в полосе землеотвода трассы МН, но и в коридоре большей ширины, тем самым оценивая возможное развитие опасных геологических процессов.The construction of a high-precision digital elevation model with increased detail serves as the basis for many derived maps: slope maps, slope exposure maps, and others necessary during design. Increased detailing of the relief helps to identify dangerous landforms not only in the land allotment strip of the MN route, but also in the corridor of greater width, thereby assessing the possible development of dangerous geological processes.
Построение трехмерных моделей местности по данным воздушного лазерного сканирования и их анализ позволяют осуществлять предпроектные и проектные решения, проводить мониторинг территорий в зоне интереса и моделирование чрезвычайных ситуаций.The construction of three-dimensional terrain models according to airborne laser scanning and their analysis allows us to carry out pre-design and design solutions, monitor territories in the zone of interest, and simulate emergency situations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015119783/28A RU2591875C1 (en) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Method of constructing map of exogenous geological processes of area along route of main oil line |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015119783/28A RU2591875C1 (en) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Method of constructing map of exogenous geological processes of area along route of main oil line |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2591875C1 true RU2591875C1 (en) | 2016-07-20 |
Family
ID=56412727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015119783/28A RU2591875C1 (en) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Method of constructing map of exogenous geological processes of area along route of main oil line |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2591875C1 (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106969721A (en) * | 2017-02-20 | 2017-07-21 | 深圳大学 | A kind of method for three-dimensional measurement and its measurement apparatus |
RU2654883C2 (en) * | 2016-08-30 | 2018-05-23 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method of produced from spacecraft earth surface images temporal reference determining |
RU2655955C1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-05-30 | Максим Юрьевич Баборыкин | Method of decoding of exogenous geological processes and engineering-geological conditions |
RU2655956C1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-05-30 | Максим Юрьевич Баборыкин | Method of geotechnical monitoring of linear structures and area objects based on air laser scanning |
CN109961510A (en) * | 2019-03-07 | 2019-07-02 | 长江岩土工程总公司(武汉) | A kind of high cutting-slope geology quick logging method based on three-dimensional point cloud reconfiguration technique |
RU2699940C1 (en) * | 2018-11-23 | 2019-09-11 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Method of main pipeline route monitoring |
CN110807830A (en) * | 2019-11-12 | 2020-02-18 | 武汉称象科技有限公司 | Laser point cloud automatic processing system for actual measurement actual quantity of building |
RU2726256C1 (en) * | 2020-03-01 | 2020-07-10 | Дмитрий Александрович Рощин | Method of constructing three-dimensional model of terrain along railway track bed |
CN113624208A (en) * | 2021-08-10 | 2021-11-09 | 钱琳 | Map mapping method based on laser ranging technology |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3674369A (en) * | 1968-09-18 | 1972-07-04 | Hobrough Ltd | Automatic orthophoto printer |
RU24003U1 (en) * | 2002-03-28 | 2002-07-20 | Попов Константин Николаевич | SYSTEM FOR FORMING A DIGITAL RELIEF MODEL AND / OR ORTHOPHOTOGRAPHY |
RU2216711C1 (en) * | 2002-03-28 | 2003-11-20 | Попов Константин Николаевич | Method forming digital model of relief and/or orthophotoplan and system for its implementation |
RU2281534C1 (en) * | 2005-04-08 | 2006-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр экологического и технологического мониторинга" | Method for condition inspection of product pipelines |
-
2015
- 2015-05-26 RU RU2015119783/28A patent/RU2591875C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3674369A (en) * | 1968-09-18 | 1972-07-04 | Hobrough Ltd | Automatic orthophoto printer |
RU24003U1 (en) * | 2002-03-28 | 2002-07-20 | Попов Константин Николаевич | SYSTEM FOR FORMING A DIGITAL RELIEF MODEL AND / OR ORTHOPHOTOGRAPHY |
RU2216711C1 (en) * | 2002-03-28 | 2003-11-20 | Попов Константин Николаевич | Method forming digital model of relief and/or orthophotoplan and system for its implementation |
RU2281534C1 (en) * | 2005-04-08 | 2006-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр экологического и технологического мониторинга" | Method for condition inspection of product pipelines |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2654883C2 (en) * | 2016-08-30 | 2018-05-23 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method of produced from spacecraft earth surface images temporal reference determining |
CN106969721A (en) * | 2017-02-20 | 2017-07-21 | 深圳大学 | A kind of method for three-dimensional measurement and its measurement apparatus |
RU2655955C1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-05-30 | Максим Юрьевич Баборыкин | Method of decoding of exogenous geological processes and engineering-geological conditions |
RU2655956C1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-05-30 | Максим Юрьевич Баборыкин | Method of geotechnical monitoring of linear structures and area objects based on air laser scanning |
RU2699940C1 (en) * | 2018-11-23 | 2019-09-11 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Method of main pipeline route monitoring |
CN109961510A (en) * | 2019-03-07 | 2019-07-02 | 长江岩土工程总公司(武汉) | A kind of high cutting-slope geology quick logging method based on three-dimensional point cloud reconfiguration technique |
CN109961510B (en) * | 2019-03-07 | 2023-01-17 | 长江岩土工程有限公司 | High-cut-slope geological rapid recording method based on three-dimensional point cloud reconstruction technology |
CN110807830A (en) * | 2019-11-12 | 2020-02-18 | 武汉称象科技有限公司 | Laser point cloud automatic processing system for actual measurement actual quantity of building |
RU2726256C1 (en) * | 2020-03-01 | 2020-07-10 | Дмитрий Александрович Рощин | Method of constructing three-dimensional model of terrain along railway track bed |
CN113624208A (en) * | 2021-08-10 | 2021-11-09 | 钱琳 | Map mapping method based on laser ranging technology |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2591875C1 (en) | Method of constructing map of exogenous geological processes of area along route of main oil line | |
KR101933216B1 (en) | River topography information generation method using drone and geospatial information | |
ES2693785T3 (en) | Procedure and disposition to develop a three-dimensional model of an environment | |
KR101099484B1 (en) | The apparatus and method of 3d map modeling | |
EP2356584B1 (en) | Method of generating a geodetic reference database product | |
CN112147633A (en) | Power line safety distance detection method | |
US6590640B1 (en) | Method and apparatus for mapping three-dimensional features | |
Michoud et al. | Landslide detection and monitoring capability of boat-based mobile laser scanning along Dieppe coastal cliffs, Normandy | |
Letortu et al. | Examining high-resolution survey methods for monitoring cliff erosion at an operational scale | |
Seiz et al. | Cloud mapping from the ground: Use of photogrammetric methods | |
RU2281534C1 (en) | Method for condition inspection of product pipelines | |
Jiang et al. | UAV-based oblique photogrammetry for 3D reconstruction of transmission line: Practices and applications | |
Maurice et al. | A photogrammetric approach for map updating using UAV in Rwanda | |
Lato et al. | Rock slopes asset management: selecting the optimal three-dimensional remote sensing technology | |
Lee et al. | Comparison of orthophotos and 3D models generated by UAV-based oblique images taken in various angles | |
KR20220083195A (en) | Method and Apparatus for Detecting and Achieving 3D Information of Underground Facility | |
Bouziani et al. | Comparison assessment of digital 3D models obtained by drone-based lidar and drone imagery | |
Harrap et al. | An overview of LIDAR: collection to application | |
Uddin et al. | Airborne laser survey specifications and quality management protocols for airport obstruction Surveys | |
Koehl et al. | Image capture with synchronized multiple-cameras for extraction of accurate geometries | |
Gonçalves et al. | Planar projection of mobile laser scanning data in tunnels | |
Vasić et al. | The importance of Mobile laser scanning in the collection of road infrastructure data | |
JP2011090047A (en) | Movement locus chart creating device and computer program | |
Mickrenska-Cherneva et al. | MOBILE LASER SCANNING IN HIGHLY URBANIZED AREA–A CASE STUDY IN SOFIA | |
Aksamitauskas et al. | Advantages of laser scanning systems for topographical surveys in roads engineering |