Материал: 2385

Программный комплекс ALTEXIS разработан компанией "Геокосмос" и предназначен для обработки данных комбинированной воздушной лазернолокационной и цифровой аэрофотографической съемки, а также для метрологического обеспечения аэросъемочных работ с использованием лазернолокационной аппаратуры. программного комплекса ALTEXIS. Версия 2.0 является дальнейшим развитием линейки программных продуктов семейства ALTEXIS компании "Геокосмос", используемой в качестве базового программного средства обработки геопространственных данных как элемента геоинформационной технологии крупномасштабного картирования реального времени, предложенной и активно развиваемой компанией "Геокосмос" в последние годы.

Программный комплекс ALTEXIS выполняет задачи по метрологическому обеспечению аэросъемочного комплекса, в частности, по проведению калибровочной процедуры лазерного локатора и цифрового аэрофотоаппарата, он может быть использован для контроля качества пилотирования и оценки степени достоверности собранных аэросъемочных данных. Кроме того, ALTEXIS реализует широкий набор алгоритмов камеральной обработки аэросъемочных данных: геоморфологический анализ и выделение рельефа, создание ортофотокарт, автоматическая селекция лазерных точек, выделение географических объектов, моделирование ЛЭП, оценка лесотехнических параметров и многое другое.

Необходимым условием при проведении работ по лазерно-локационной съёмке является точное определение параметров взаимного положения и ориентации на борту носителя компонентов, участвующих в получении аэрофотосъёмочных данных, - сенсора инерциальной системы, фазового центра GPS – антенны, центра проекции и оптической оси фотокамеры. Требования к точности определения указанных параметров чрезвычайно высоки. Точность для линейных величин не хуже 1-2 см, для угловых – не хуже 2-3 мрад. Для определения выставочных (off-set) параметров сканерного блока и антенны GPS используется программа Off-Setter, реализующая методику измерений, представленную на рис. 11.3. Определение в программе полностью формализовано. Пользователю необходимо лишь выполнить определение пространственных координат набора характерных точек (Рис. 11.3) и полученные результаты занести в соответствующие поля программы вместе со

значениями углов текущей ориентации сенсора инерциальной системы в момент проведения измерений. Измерения пространственных координат характерных точек выполняется GPS-приёмниками в локальной вспомогательной системе координат без привязки к ГГС.

выполнения ортотрансформирования аэрофотоснимков, определяются только в результате выполнения лётной калибровочной процедуры, после выше упомянутой первой калибровки. Для обработки результатов такой процедуры используется программа Calibry, что обеспечивает точность угловых параметров для прямого геопозиционирования аэрофотоснимков.

182

В ходе калибровочной процедуры выполняется съёмка калибровочного объекта с одновременым использованием как лазерного сканера, так и фотоаппарата. По полученным лазерно-локационным данным объекта в программе Calibry определяются пространственые координаты опознаков. После того как оператором выделено достаточное количество ознаков на аэрофотоснимке и лазерно-локационном изображении, и определены их пространственные координаты, программа автоматически вычисляет точные значения угловых паметров.

Действительно, абсолютное ориентирование аэрофотоснимка в геодезическом пространстве может быть выполнено методом обратной фотограмметрической засечки по выделенным опознакам.

2.2 Воздушные сканеры ALTM (Рис.11.4)

Основные возможности

Самая высокая производительность из коммерчески доступных систем на сегодняшний день – 1000 кв.км. за рабочий день;

Совместимость с цифровыми аэрофотоаппаратами и другими сенсорами и датчиками;

Возможность использования с приемниками GPS и GPS/GLONASS различных производителей;

Наличие согласованной схемы установки на отечественные летательные аппараты;

Адаптация к российским условиям;

Экономическая эффективность использования в тех условиях, когда применение других

методов крайне затруднительно, невозможно или ограничено сезонными факторами (безориентирная местность, сплошная листва, очень «плоский» рельеф и т.д.);

Лазерный сканер ALTM включает:

Бортовой навигационный комплекс.

Бортовой комплекс геодезического обеспечения GPS/GLONASS.

Приемник GPS Trimble 750.

Основные технические параметры

183

REALM Survey Suite Получение дифференциального кинематического GPS решения.

Оптимизация траектории при использовании нескольких базовых

184

Регистрация формы отраженной волны. Такая опция представляется чрезвычайно полезной для лазерных локаторов импульсного типа. Ее можно рассматривать как дальнейшее развитие технологии измерения нескольких отраженных импульсов в каждом акте сканирования, которая уже давно вошла в практику.

Так одна из последних разработок компании Optech ALTM 30/70 обеспечивает регистрацию четырех откликов для каждого зондирующего импульса, гарантированно включая первый и последний. Технология

Использование лазерно-локационных методов открывает ряд принципиально новых возможностей при дистанционном обследовании лесных массивов. Высокая производительность лазерно-локационной съемки (150 – 200 кв км или 300 – 400 км линейных объектов за один аэросъемочный день) в сочетании с пространственным разрешением и точностью в до 15 см позволяют создавать эффективные алгоритмы морфологического анализа, обеспечивающие автоматическое выделение ряда важнейших информационных параметров лесного массива.

Известно, что использование традиционных аэросъемочных технологий сильно затруднено как для измерения истинного рельефа под кронами деревьев, так и для оценки геометрических характеристик самих деревьев и объема древесной массы. Современные лазерно-локационные методы предлагают ряд принципиально новых возможностей при обследовании лесных ландшафтов:

Зондирующий луч лазерного локатора обладает способность проникать сквозь листву деревьев. В силу чего, лазерно-локационные методы позволяют непосредственно измерять рельеф под кронами деревьев с абсолютной геодезической точностью до 15 см. Практика показывает, что густота лесного покрова может сказаться на объеме авиационных работ, необходимом для измерения рельефа того или иного района с требуемой степенью детальности. Но отнюдь не оказывает влияния на принципиальную возможность выполнения таких измерений.

Реализация режима работы лазерного локатора, при котором за каждый акт сканирования регистрируется группа отраженных импульсов, позволяет наряду с топологией земной поверхности получать данные, характеризующие растительность. Так, первый (по времени) отраженный импульс будет характеризовать высоту деревьев, а пространственное распределение откликов, приведенное к вертикальному направлению, может быть использовано для оценки интенсивности поглощения и, следовательно, для оценки плотности древесной массы.

185

Использование в составе современных лазерных локаторов универсальных навигационных комплексов, включающих аппаратуру спутниковой навигации GPS, GLONASS и инерциальные системы, позволяет естественным образом интегрировать лазерно-локационные данные с цифровой фотографической, мультиспектральной и тепловизионной съемкой при необходимой геодезической точности. Это также чрезвычайно важно при оценке фаз вегетации, определении наличия болезней растений, химического состава почвы, наличия загрязнений водоемов.

Анализ структуры полога древостоя, интегрированный с данными видео- и фотосъемки позволяет с высокой степенью достоверности определять различные типы и ярусы лесной растительности с разделением по породному составу, густоте и другим параметрам. Последующая обработка данных лазерного профилирования путем интегрирования, преобразования Фурье и анализа методом средней свободной компоненты позволяет получить такую важную и точную информацию о растительности, как запас древостоя, тип леса, индекс листовой поверхности, напрямую или опосредованно – через значения диаметра крон, густоту, протяженность полога и высоту древостоя. Достаточно высокую точность при обработке лазерных профилей обеспечивают методы регрессионной оценки фитомассы древостоя.

НПП «Геокосмос» совместно с Институтом леса им. В. Н. Сукачева СО РАН располагает необходимыми аппаратными, программными и методическими средствами для аэросъемочных обследований по комплексному картированию лесных ландшафтов.

3. Лазерная локация и традиционные методы топографической съемки

В настоящем параграфе обсуждаются различные аспекты сравнения лазернолокационного метода съемки с традиционными наземными и воздушными топографогеодезическими технологиями.

Часто приходится слышать мнение, что каждое первичное лазерно-локационное измерение (лазерная точка), полученное лидаром, по своему информационному содержанию эквивалентно результату единичного наземного геодезического измерения – пикету. Такое отождествление нельзя признать безупречным. И дело здесь не только в чисто количественных различиях, вытекающих из неоспоримого преимущества лазернолокационного метода в производительности. Эти два вида съемки – лазерно-локационная и наземная топографическая, по сути, реализуют две отличные идеологии сбора геопространственных данных. Тем не менее, такое сравнение представляется чрезвычайно полезным для правильного понимания сути проблемы.

Подчеркнем, что к приведенному выше сравнению наземной топографической и лазерно-локационной съемки следует относиться не более как к методологическому приему, призванному помочь осознать характер лазерно-локационных данных. Совершенно неправильно представлять эти два вида съемки как конкурирующие технологии, тем более что на практике они часто дополняют друг друга. Главный вывод, который может быть сделан по результатам такого сравнения, состоит в следующем. При выполнении наземной топографической съемки, как с использованием традиционных, так и GPS средств, каждый пикет несет четко определенную семантическую нагрузку, он в момент своего возникновения уже есть часть некоторой схемы, которая позднее по вполне определенным правилам будет преобразована в топографический план. Лазернолокационное изображение – не схема, а значительно более богатый по содержанию образ реальной сцены. Использование таких данных в топографии предполагает наличие

186