Способ обследования пунктов государственной геодезической сети и устройство для его осуществления

G01C11/06 - путем сравнения двух и более изображений одного и того же участка

Владельцы патента RU 2587522:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Научный геоинформационный центр Российской академии наук" (RU)

Изобретение относится к области геодезии и фотограмметрии и может быть использовано при проектировании, создании и восстановлении геодезических сетей. Способ обследования пунктов государственной геодезической сети (ГГС) включает для каждого из пунктов сбор информационных материалов о пункте ГГС и об его характерных внешних признаках, определение местоположения пункта ГГС, его идентификацию, фиксирование изображений районов местонахождения пункта ГГС, документальное оформление результатов обследования пункта ГГС. При этом используют материалы дистанционного зондирования Земли (ДДЗ) на эпоху предыдущего обследования пункта ГГС, подбирают на этот район архивные материалы ДДЗ, визуализируют архивное изображение района местонахождения пункта ГГС и современное изображение района местонахождения пункта ГГС. Осуществляют взаимную привязку изображений, сравнивают изображения соответствующих районов ДЗЗ, выявляют сохранившиеся и утраченные элементы пункта ГГС, такие как признаки, характеризующие наружный знак, центр и внешнее оформление пункта, сохраняют результаты обследования пункта ГГС. Устройство для реализации способа обследования пунктов ГГС содержит ЭВМ, блок управления ЭВМ, канал связи блока управления с ЭВМ, дисплей, канал связи ЭВМ с дисплеем, снимкодержатель для размещения архивного фотоснимка местности, прикладное стекло, осветитель, цифровую камеру с видоискателем, штатив, модуль управления цифровой камерой, канал связи цифровой камеры с ЭВМ. Техническим результатом изобретения является повышение оперативности и качества процесса сравнения фрагментов архивных аналоговых снимков с цифровыми изображениями, визуализируемых на экране дисплея. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области геодезии и фотограмметрии. Изобретение может быть использовано при проектировании, создании и восстановлении геодезических сетей. Геодезические сети являются базовой основой для решения фундаментальных и прикладных задач геодезического обеспечения и картографирования территорий, земельного кадастра и геодинамических исследований.

Требования к геодезическим сетям регулируются государственным законодательством, в соответствии с которым пункты Государственной геодезической сети подлежат периодическому обследованию [Основные положения о государственной геодезической сети Российской Федерации (ГКИНП (ГНТА)-01-006-03), М. 2003].

Технические регламенты, документы, научная литература и патенты детально описывают полевые наземные способы обследования пунктов с использованием геодезических инструментов [US 7225548, 05.06.2007. US 6202535 B1. 2005/0005463 A1, 2005/0188555 A1, RU 116224, 14.10.2011. RU 1827136 A3, 10.03.1996. RU 2123165 C1, 10.12.1998. RU 2155323 C1, 27.08.2000. RU 2274876 C1, 20.04.2006. RU 2242019 C2, 10.12.2004. 2381447 C1, 01.10.2008. «Временная инструкция по обследованию и восстановлению пунктов и знаков государственной геодезической и нивелирной сетей СССР. РИО ВТС, 1970»].

Полевые работы требуют значительных финансовых затрат на экспедиционное, командировочное и транспортное обеспечение.

В связи с этим при создании геодезических и топографических документов и их обновлении предпочтение отдается камеральным методам выполнения работ с использованием фотограмметрических способов и приборов.

Однако известные способы обследования пунктов ГГС не решают задачу сокращения объемов полевых работ.

Сущность предложенных технических решений заключается в том, что для решения этой задачи в дополнение к известным производственным операциям по сбору информационных материалов о местонахождении пункта ГГС и об его характерных внешних признаках, определению местоположения пункта ГГС, его идентификации, как пункта ГГС, фиксации изображения района местонахождения пункта ГГС путем дистанционного зондирования Земли (ДДЗ), документальному оформлению результатов обследования введены новые операции, заключающиеся в использовании информационных материалов ДДЗ на эпоху предыдущего обследования пункта ГГС.

С этой целью на район местоположения пункта ГГС подбирают архивные материалы ДДЗ, визуализируют архивное изображение района местонахождения пункта ГГС и современное изображение района местонахождения пункта ГГС, непосредственно полученное перед обследованием пункта ГГС, осуществляют взаимную привязку изображений, сравнивают изображения соответствующих районов ДЗЗ. Посредством такого сравнения выявляют сохранившиеся и утраченные элементы пункта ГГС такие, как наружный знак, центр и внешнее оформление пункта. После этих операций сохраняют результаты обследования пункта ГГС на физических носителях информации, преимущественно электронных.

Кроме того, после визуализации архивного изображения района местонахождения пункта ГГС и современного изображения района местонахождения пункта ГГС выполняют взаимное ориентирование и масштабирование этих изображений. В случае необходимости, взаимную привязку изображений друг к другу осуществляют по отображениям в материалах ДЗЗ сохранившихся объектов местности, опознавательных знаков, пунктов ГГС, но с использованием фотограмметрических способов выполнения пространственных засечек при определении местоположения топографических объектов. Для облегчения реализации способа взаимную привязку изображений друг к другу осуществляют с использованием архивных материалов наземных геодезических съемок местности.

Преимуществом предложенного способа, по сравнению с известными техническими решениями, является исключение полевых геодезических работ при обследовании пунктов ГГС, предусматривающих финансовоемкие затраты на экспедиционное, командировочное и транспортное обеспечение.

С архивными фотоснимками позволяет работать устройство по патенту RU 2226262 С2, 23.05.2001. Недостатком этого устройства является то, что мелкомасштабные фотоснимки можно наблюдать только в масштабе 1:1, а особые затруднения возникают при работе с негативами фотоснимков.

Заявленный способ обследования пунктов ГГС лучше всего позволяет реализовать устройство, содержащее, по крайней мере, одно электронно-вычислительное средство с дисплеем, снимкодержатель и блок управления электронно-вычислительным средством.

Новым в предложенном устройстве является наличие цифровой камеры с устройством для ее крепления, причем в предметной плоскости цифровой камеры размещен снимкодержатель, а цифровая камера имеет канал связи с электронно-вычислительным средством и снабжена модулем управления.

Освещение предметной плоскости цифровой камеры осуществляет или первый осветитель при работе с непрозрачными оригиналами архивных фотоснимков местности или второй осветитель, используемый при работе с прозрачными оригиналами.

Зафиксированное камерой изображение через канал связи передается в электронно-вычислительное средство с первым и вторым дисплеем.

На одном дисплее проецируют современное изображение района местонахождения пункта ГГС, а на втором дисплее выводят изображение района местонахождения пункта ГГС или дополнительную текстовую и графическую информацию о характеристиках пункта ГГС.

Этот дисплей может быть подсоединен к независимому электронно-вычислительному средству, имеющему канал связи с цифровой камерой.

Преимуществом предложенного устройства, по сравнению с известным, является то, что обеспечена возможность ориентирования цифровых изображений, а не аналоговых фотоснимков местности, выполненных на пластике или бумаге, без их предварительного сканирования.

Устройства для выполнения сканирования фотоснимков местности менее производительны, чем устройства для одномоментного получения изображений. Зачастую сканирование фотоснимка местности занимает несколько минут, а одномоментное получение цифровой копии фотоснимка местности не превышает нескольких секунд.

Устройство для реализации способа обследования пунктов ГГС содержит ЭВМ 1, блок 2 управления ЭВМ 1, канал 3 связи блока 2 управления с ЭВМ 1, снабженную каналом 4 связи с цифровой базой 5 хранения данных ДДЗ эпохи обследования пунктов ГГС, дисплей 6, канал связи 7 ЭВМ 1 с дисплеем 6, снимкодержатель 8 для размещения архивного фотоснимка 9 местности, прикладное стекло 10 снимкодержателя 8 для выравнивания фотоснимков, осветитель 11 подсветки в проходящем свете фотоснимка 9 на прозрачной основе, осветитель 12 верхней подсветки фотоснимка 9, выполненного на непрозрачной основе, цифровую камеру 13 с видоискателем 14, штатив 15 с регулируемой высотой посадочного места крепления цифровой камеры 13, модуль 16 управления цифровой камерой 13, канал 17 связи цифровой камеры 13 с модулем 16, канал 18 связи цифровой камеры 13 с ЭВМ, дисплей 19 и канал 20 связи ЭВМ с дисплеем 17.

Каналы связи (поз. 4, 7, 17 18 и 19) на фиг. 1 показаны штриховыми линиями, поскольку они могут быть выполнены как в кабельном исполнении, так и в беспроводном исполнении.

Оптимальным является использование видоискателя цифровой камеры в экранном исполнении, кроме того, осветитель может быть выполнен на базе электролюминесцентной пленки холодного свечения.

Камеральный способ обследования пункта государственной геодезической сети реализуется в следующей последовательности.

Из каталогов и списков данных о местоположении пункта ГГС осуществляют выборку его координат. Эти координаты вводят в ЭВМ 1 с блока 2 управления ее работой, используя канал связи 3. Посредством ЭВМ 1 через канал связи 4 из локальной или удаленной базы 5 хранения данных ДДЗ эпохи обследования пунктов ГГС получают цифровое изображение местности района с известными координатами пункта ГГС. Это изображение передается на дисплей 6 через канал 7 связи этого дисплея с ЭВМ 1. Далее на снимкодержатель 8 помещают архивный фотоснимок 9 местности с однозначно опознанным изображением пункта ГГС. Фотоснимок 9 прижимают прикладным стеклом 10 к предметной плоскости снимкодержателя 8. Если фотоснимок 9 выполнен на прозрачной основе, то включают осветитель 11 с подсветкой в проходящем свете. Осветитель 12 используют для верхней отражающей подсветки фотоснимка 9, выполненного на непрозрачной основе. Цифровая камера 13 проектирует фрагмент фотоснимка 9 или весь фотоснимок на экран видоискателя 14 этой цифровой камеры.

Относительным смещением цифровой камеры 13, закрепленной на штативе 15, и фотоснимка 9, размещенного на снимкодержателе 8, подбирают оптимальные размеры и масштаб наблюдаемого фрагмента архивного фотоснимка 9, отображаемого на экране видоискателя 14. Это достигается путем использованием механизмов снимкодержателя 8, обеспечивающих продольное и поперечное смещение фотоснимка 9 относительно цифровой камеры 13 и механизма регулировки высоты посадочного места крепления цифровой камеры 13 штатива 15.

Активизируют процесс цифрового копирования изображения выбранного фрагмента фотоснимка 9 в памяти цифровой камеры 13 через модуль 16 управления цифровой камерой 13 и канал 17 связи между ними. Далее полученное цифровое изображение фрагмента архивного фотоснимка местности по каналу связи 18 цифровой камеры 13 с ЭВМ передают на дисплей 19 через канал 20 связи ЭВМ с дисплеем 19.

Под контролем оператора ЭВМ программными средствами выполняет масштабирование и ориентирование изображений, полученных на эпоху предыдущего обследования пункта ГТС и на эпоху текущего обследования пункта ГГС.

Сравнивают изображения местности, визуализированные на экранах дисплеев 7 и 8, и делают выводы о наличии или отсутствии пункта ГГС на местности и его сохранности. Признаками, характеризующими отсутствие пункта ГГС и его сохранность на местности, являются следы антропогенной деятельности человека на месте расположения пункта ГГС и влияние эрозийных, погодных и климатических факторов окружающей среды на элементы внешнего оформления пункта ГГС.

Использование способа обследования пунктов государственной геодезической сети и устройство для его осуществления позволит многократно снизить трудозатраты и повысить экономическую эффективность обследования пунктов государственной геодезической сети. Применение способа и устройства обеспечит решение задачи экстерриториального обследования пунктов геодезической сети в районах недоступной, необжитой местности. Способ также может быть использован для определения местоположения геодезических сетей на зарубежную территорию.

1. Способ обследования пунктов государственной геодезической сети (ГГС), включающий для каждого из пунктов сбор информационных материалов о местонахождении пункта ГГС и об его характерных внешних признаках, определение местоположения пункта ГГС, его идентификацию, как пункта ГГС, фиксирование изображений районов местонахождения пункта ГГС путем дистанционного зондирования Земли (ДДЗ), документальное оформление результатов обследования пункта ГГС, отличающийся тем, что используют материалы ДДЗ на эпоху предыдущего обследования пункта ГГС, подбирают на этот район архивные материалы ДДЗ, визуализируют архивное изображение района местонахождения пункта ГГС и современное изображение района местонахождения пункта ГГС, непосредственно полученное перед его обследованием, осуществляют взаимную привязку изображений, сравнивают изображения соответствующих районов ДЗЗ, выявляют путем этого сравнения сохранившиеся и утраченные элементы пункта ГГС, такие как признаки, характеризующие наружный знак, центр и внешнее оформление пункта, сохраняют результаты обследования пункта ГГС путем документирования на физических носителях информации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после визуализации архивного изображения района местонахождения расположения пункта ГГС и современного изображения района местонахождения пункта ГГС выполняют взаимное ориентирование и масштабирование этих изображений.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что взаимную привязку изображений друг к другу осуществляют по отображениям в материалах ДЗЗ сохранившихся объектов местности, опознавательных знаков, пунктов ГГС с использованием фотограмметрических способов выполнения пространственных засечек при определении местоположения топографических объектов.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что взаимную привязку изображений друг к другу осуществляют с использованием архивных материалов наземных геодезических съемок местности.

5. Устройство для осуществления способа обследования пункта государственной геодезической сети (ГГС), содержащее, по крайней мере, одно электронно-вычислительное средство с дисплеем, блок управления электронно-вычислительным средством, отличающееся тем, что включает устройство для крепления цифровой камеры, цифровую камеру в предметной плоскости, в которой расположен снимкодержатель, модуль управления цифровой камерой, причем цифровая камера имеет канал связи с электронно-вычислительным средством.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что содержит дисплей для визуализации цифрового изображения архивного снимка местности района местонахождения пункта ГГС, причем дисплей имеет канал связи с электронно-вычислительным средством, которое реализует возможность выполнение цифрового масштабирования архивного изображения района местонахождения пункта ГГС.

7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что содержит осветитель снимка местности на непрозрачной подложке, установленный со стороны цифровой камеры, и осветитель снимка местности на прозрачной подложке, установленный с обратной стороны снимка местности.

ОБРАЗЦЫ КАРТОЧЕК ЗАКЛАДКИ ЦЕНТРОВ ПОЛИГОНОМЕТРИИ ИПОСТРОЙКИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ЗНАКОВ - Студопедия

шифр(объекта) (номенклатура м-ба 1:100000)

Горный «4» класса ____________________ № 171, на новом месте__

(наименование) (центра) (на новомместе, совмещен)

На пункте произведены работы: построена четырехгранная мет, пирамида, H = 5,10 м

отремонтирован (тип, высота знака)

Новый центр совмещен заложенновый центр, тип 1 г. р. старого центра

Внешнее оформление Основания стоек закреплены бетонными монолитами на глубину 1,0 м.

Надповерхностью земли монолиты выступают на 0,5 м.

Ориентирные пункты установлены:

№ 1 на расстоянии 501 м азимут 89° 30'

№ 2 на расстоянии - азимут ____________

Наружное оформление ориентирных пунктов

Вокруг ориентирногопункта вырыта круглая канава.

Диаметр канавы повнутреннему краю 90 см, глубина 80 см,

ширина поверху 60см, понизу 10 см. Вокруг центра насыпан курган диаметром 60 см и высотой 30 см.

(указать конструкцию ориентирного пункта,глубину закладки и наружное оформление)

Чертежи центров ориентирных пунктов

Примечание. Техник строитель магнитные азимуты определяеттеодолитом и только на отстроенные пункты

Временная инструкция по обследованию и восстановлению пунктов и знаков государственной геодезической и нивелирной сетей СССР

По координатам вспомогательной точки Р? и пункта Р вычисляются расстояние между ними и дирекционный угол направления Р?Р. а также угол о как разность дирекционных углов ?_P?P и ?_P?B . После этого при помощи теодолита строится на местности угол ?, принимая за начальное направление Р?В. и по расстоянию Р?Р находиться положение искомого центра пункта Р .

6. Если вблизи того места, где должен находиться отыскиваемый центр, видны с земли три геодезических пункта А. В и С (рис. 5), то для отыскания центра пункта Р выбирается одна вспомогательная точка Р? и определяются её координаты обратной засечкой. По полученным координатам точки Р?. координатам одного из геодезических пунктов (например, пункта А ) и пункта Р вычисляются дирекционные углы ?_P?A и ?_P?P . по разности которых вычисляется угол АР?Р. равный (? + ? + ?). Из решения обратной геодезической задачи находится расстояние от точки Р? до пункта Р .

После этого при помощи теодолита строится в точке Р? угол АР?Р и по расстоянию Р?Р отыскивается положение искомого центра пункта Р .

Рис. 5. Отыскание центра пункта по трем видимым геодезическим пунктам

СПИСОК
обследованных и восстановленных геодезических пунктов
трапеция M-42-VI

Полевые работы выполнены ________________________________________ в 197_ г.

Название пункта, тип знака, его высота, тип центра и номер марки после восстановления пункта

Высота над уровнем моря в м после воестановления пункта

Дирекционные углы и расстояния до восстановленных ОРП

Греганы, металл, пир. 4.2 м

Центр 7оп (№ 2160)

Рудинская, сигн. 16,3 м

Лог (центр пункта утрачен)

Примечания. 1. В списке геодезические пункты группируются по трапециям масштаба 1:50000 в порядке возрастания номенклатур, а внутри трапеции пункты располагаются по убывающим значениям абсцисс,

2. Класс триангуляции (полигонометрии), исполненной в соответствии с требованиями «Основных положений 1954 - 1961 гг.»,указывается арабскими цифрами (1, 2, 3, 4), а в соответствии с «Основными положениями» 1939 г, - римскими цифрами (I, II, III, IV).

СПИСОК
обследованных и восстановленных нивелирных знаков

(название района работ

с перечислением номенклатур трапеций масштаба 1:200000)

Полевые работы выполнены __________________________________________ в 197_ г.

Тип знака, № марки, класс, год закладки.

Описание местоположения знака

1. Сведения о состоянии знака.

2. Работы по восстановлению знака

Исправленное описание местоположения знака

Линия III класса от Гр. рп. 217 до Гр. рп. 1121

Щеброво, сел. в 253 м к юго-западу от него у пересечения дорог Ильино-Лог и Щеброво-Клин в 7 м к югу от первой дороги

1. Репер в хорошем состоянии

2. Марка и верх трубы очищены от ржавчины и покрыты битумным лаком. Возобновлена окопка, установлен опознавательный столб

Щеброво сел. в 117 м к юго-западу от него у пересечения дорог Ильино-Лог и Щеброво-Клин в 7 м к югу от первой дороги

Клин, сел. здание школы, северная сторона в 5,3 м восточнее пристройки

1. Репер в хорошем состоянии

2. Очищен от ржавчины и покрыт битумным лаком

Клин, сел. здание детского сада, северная сторона 8,6 м от северо-западного угла здания

с. Озерное, в цоколе здания магазина в 3,2 м правее входной двери

1. Репер утрачен, снесено здание магазина

Примечания. 1. В список помещаются знаки по отдельным нивелирным линиям в том же порядке, как они помещены в каталоге высот нивелирных знаков.

2. Описание местоположения знака составляется по карте.

АКТ
о сдаче геодезического пункта (нивелирного знака) местному органу власти
(землепользователю) на наблюдение за сохранностью

Я, нижеподписавшийся ______________________________________________________

(имя, отчество и фамилия сдатчика,

должность, название учреждения, адрес)

на основании Постановления Совета Министров СССР от 31 декабря 1951 года № 175 сдал на наблюдение за сохранностью и я, нижеподписавшийся _____________________

(имя, отчество и фамилия, должность, название учреждения

________________________________________ принял на наблюдение за сохранностью

геодезический пункт (нивелирный знак), расположенный _________________________

(месторасположение знака, его название, № марки, класс)

Акт составлен «__» __________ 197_ г. в трех экземплярах, из которых один хранится

другой вручен ______________________________________________________________

(Ф. И. О. производителя работ)

третий направлен в территориальную инспекцию Госгеонадзора Главного управления геодезии и картографии при Совете Министров СССР.

Примечание. По одному акту может сдаваться на наблюдение за сохранностью несколько пунктов, расположенных на территории одного землепользователя.

(Оборотная сторона акта)

1. ВЫПИСКА ИЗ ПОСТАНОВЛЕНИЯ СОВЕТА МИНИСТРОВ
СОЮЗА ССР ОТ 4 ДЕКАБРЯ 1951 г. № 4948

Об охране геодезических знаков

Учитывая важное значение пунктов государственной триангуляции и нивелировки для народного хозяйства и обороны страны. Совет Министров Союза ССР ПОСТАНОВЛЯЕТ:

1. Постоянные геодезические знаки (центры пунктов триангуляции и полигонометрии, марки и реперы нивелировки), закладываемые при производстве геодезических работ, считать имеющими государственное значение и подлежащими особой охране государства.

Площадки, на которых расположены геодезические знаки, считать изъятыми из общего пользования.

2. Возложить организацию наблюдения за сохранностью геодезических знаков:

а) в городах и поселках - на городские и поселковые Советы депутатов трудящихся;

б) в сельских местностях - на сельские Советы депутатов трудящихся;

в) на землях, отведенных железнодорожному и водному транспорту, - на местные организации ведомств, в ведении которых эти земли находятся;

г) в лесах государственного фонда - на местные органы Министерства лесного хозяйства СССР.

3. Умышленное повреждение, уничтожение и похищение геодезических знаков влечет за собой уголовную ответственность в соответствии с законом.

2. СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ ЗНАКА (КРОКИ)