Научный руководитель – Фадеев Александр Николаевич
Поволжский государственный технологический университет, к.т.н, доцент
Для получения данных о рельефе котловины гидрографических объектов при проведении батиметрической съемки существуют следующие традиционные методы:
- Геодезический. Опирается на использование двух теодолитов, мензулы или электронного тахеометра.
- Фотогеодезический. Применяется фототеодолит либо специализированный фотоаппарат с короткофокусным объективом.
- Спутниковых радионавигационных систем (СРНС).
В ряде случаев возникают ситуации, когда традиционные методы являются малоэффективными и неоправданно затратные. Как результат возникает необходимость в изменении существующих подходов к батиметрическим работам.
Решением может является методика фотофиксации промерной вертикали, заключающаяся в фотографировании с жестко фиксированной точки зеркала водоема с положением плавсредства, оснащенного оборудованием для измерения глубины (эхолот, ручной лот и т.д.). В момент определения глубины, точка промера фотографируется. В случае использования более совершенного эхолота, способного проводить измерения непрерывно, положение плавсредства фиксируется в виде видеозаписи.
Фотографирование (видеозапись) местоположения плавсредства необходимо вести с некоторой возвышенности. Увеличение угла (α) между уровенной поверхности зеркала водоема и направления оптической оси объектива фотоаппарата приводит к увеличению точности связки фотоизображений при обработке (рис. 1).
Рисунок 1. Фотофиксация промерной вертикали
При фотофиксации промерной вертикали необходимо использовать фотоаппарат с высокой разрешающей способностью матрицы. Данный фактор связан с тем, что изображения с наивысшим качеством позволяют наиболее точно обрисовать контур зеркала водоема; точно отметить точку промерной вертикали.
Для гашения вибрации рекомендуется использовать штатив в два раза тяжелее, чем сам фотоаппарат с объективом. Это обеспечивает жесткую фиксацию местности на снимке, что позволяет сократить время при дальнейшей обработке.
Точка съемки выбирается с удовлетворением требования удобства и возможности проведения работы оператором (фотографом) длительное время. Место должно быть безопасно, находиться на удалении от дорог, краев обрывов и т.д.
На фотографиях должно отражаться положение плавсредства и характерные, статичные точки местности (специальные маркеры, сооружения, деревья и т.д), в дальнейшем необходимые для геопривязки и приведения в ортогональный вид. В одном случае необходимо иметь ортофотоплан для геопривязки по общим характерным объектам. В другом для этих точек необходимо определить координаты в результате геодезических изысканий.
Изображения, полученные в результате фотографирования точек промера глубин, загружаются в ГИС «Карта 2011» с наложением друг на друга и карту в условной системе координат. В случае, если во время фотосъемки изменялось положение камеры или наблюдалась вибрация, необходимо все снимки наложить друг на друга вручную по общим точкам.
На каждом растре отмечается точка промера глубины (местоположение плавсредства), забивается семантическая информация в виде названия точки, полученной глубины относительно уреза воды и абсолютной высоты в Балтийской системе.
Отметка уреза берется непосредственно в период проведения батиметрических работ, для исключения введения дополнительной погрешности при колебании уровня воды.
По проставленным точкам промера создается матрица глубин в условной СК, не имеет географической привязки к системе координат и отражает лишь позиционирование точек. Для геопривязки карта глубин добавляется в карту содержащую ортофотоплан либо любой другой географически привязанный снимок. Так как результаты наземной съемки получены под некоторым углом α, отличным от необходимого в 90°, наблюдается не совпадение позиционирования и масштаба (рис. 2).
Рисунок 2. Съемка ситуации местности под прямым и отличным от прямого угла
Для приведения карты глубин в ортогональный вид, необходимо ее трансформирование по общим точкам с ортофотопланом или любым другим географически привязанным картографическим материалом, содержащим данные об характерных объектах (рис. 3).
Рисунок 3. Пример матрицы глубин озера Морской Глаз
Общая схема методики представлена на рисунке 4.
Рисунок 4. Блок-схема методики фотофиксации промерной вертикали
Представленная методика использовалась при экспедиции на озеро Морской Глаз (Волжский Район, Республика Марий Эл) [1]. Ортофотоплан местности получен в результате аэрофотосъемки с беспилотного летательного аппарата в программной среде PhotoScan Pro[2]. Применение для геопривязки матрицы глубин, космоснимков невозможно, в связи с их недостаточной точностью [3].
Полученная матрица высот может использоваться для анализа изменения котловины гидрографического объекта, строительстве, государственном учете водных ресурсов, статистическом и математическом моделировании [4].
Библиографический список
- Журавлёв А. И. Получение и обработка морфометрических характеристик озера Морской Глаз / А.И. Журавлёв // Инженерные кадры – будущее инновационной экономики России: Материалы Всероссийской студенческой конференции (Йошкар-Ола, 23–28 ноября 2015 г.): В 8 ч. Ч. 5: Инновации в строительстве, природообустройстве и техносферной безопасности / Редкол.: В.Г. Котлов, В.М Поздеев [и др.]. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2015, 316с. – ISBN 978-5-8158-1656-5. Стр. 215-217.
- Журавлёв А. И. Обработка материалов аэрофотосъемки с помощью программы Agisoft PhotoScan Professional [Текст]/ «Опыт прошлого – взгляд в будущее» – 4-я Международная научно-практическая конференция молодых ученых и студентов. Материалы конференции: ТулГУ, Тула, 6-7 ноября, 2014, 737 с. – ISBN 978-5-7679-2922-1 Стр. 550-553
- Журавлёв А. И. Исследование точности геопривязки картографических изображений // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/12/61324 (дата обращения: 24.06.2016).
- Журавлёв А. И. Лепестковая диаграмма как средство отображения результатов математического моделирования [Текст] / А. И. Журавлёв, А. Н. Фадеев // Образование и наука в современных условиях : материалы VII Междунар. науч.–практ. конф. (Чебоксары, 22 мая 2016 г.). В 2 т. Т. 2 / редкол.: О. Н. Широков [и др.]. — Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2016. — № 2 (7). — С. 72–75. — ISSN 2412-0537.
Количество просмотров публикации: Please wait