2. Использование материалов аэрофотосъемки в процессе земельно – кадастровых работ

Многие задачи землеустройства, земельного кадастра, мониторинга территорий и т. д. решаются с помощью контактных фотоснимков и визуализированных изображений, полученных с помощью нефотографических съемочных систем.

Контактные фотоснимки являются основным, наиболее дешевым и быстро изготавливаемым материалом, полученным в результате фотографирования участка земной поверхности. Большей разрешающей способностью и информативностью обладают увеличенные фотоизображения.

Контактные или увеличенные снимки служат материалом для изготовления фотосхем, стереофотосхем, фотопланов и ортофотопланов.

Фотосхемой называется фотографическое изображение местности, составленное из рабочих площадей снимков. Фотосхемы можно использовать как приближенный картографический материал на стадии предварительного изучения территории и эскизного межевания. Проектировщик при этом получает существенные преимущества по сравнению с решением тех же задач по имеющимся графическим планам или картам, так как фотоизображение содержит большой объем самой свежей информации о состоянии угодий, объектов инфраструктуры, водоёмов и др.

Стереофотосхема – это пара фотосхем, одна из которых смонтирована из левых, а другая из правых частей комплекта перекрывающихся фотоснимков. Стереофотосхемы удобны для стереоскопического наблюдения изображений большой протяженности, что важно при изучении различных эрозионных процессов, почвообразования и решения проектно-изыскательских задач.

Контактные аэрофотоснимки, увеличенные фотоснимки, фотосхемы, стереофотосхемы просты в изготовлении, но содержат основные погрешности вследствие влияния основных факторов: угла наклона аэрофотоаппарата и рельефа местности.

Фотопланы – одномасштабные изображения местности в заданном, обычно стандартном масштабе, на которые нанесена координатная сетка, свободны от перечисленных недостатков и позволяют решать задачи землеустройства, земельного кадастра на более высоком уровне. Как правило, фотопланы изготовляют в рамках трапеций государственной или условной разграфки или на территорию отдельных землепользований.

На контурных фотопланах условными знаками отображаются необходимые элементы ситуации, некоторые элементы естественного рельефа: бровки балок, оврагов, линии резкого изменения крутизны склонов, а также искусственные формы рельефа.

На топографических фотопланах условными знаками показывается ситуация и наносятся горизонтали. После удаления фотоизобра­жения контурные и топографические фотопланы превращаются соответственно в контурные и топографические планы.

Ортофотоплан — фотографическое изображение местности в ортогональной проекции. Первоначально по экономическим со­ображениям ортофотопланы изготовляли преимущественно на горные территории. В настоящее время ортофотопланы получают на различные районы местности с любыми превышениями и фор­мами рельефа.

Основной задачей, решаемой с помощью материалов аэрофотосъемки в целях землеустройства и земельного кадастра, является создание базовых карт и планов состояния и использования земель и на их основе получение различных тематических карт.

Базовые карты и планы составляют на территории сельских и го­родских поселений, районов, а также на регионы. Масштаб их за­висит от требуемой точности метрических данных и информаци­онной нагрузки, необходимой при решении поставленной задачи. Базовый планово-картографический материал отражает специфи­ку природных особенностей и хозяйственного развития изучае­мых территорий. Тематические карты создают для более детально­го отображения специальной информации. Базовые карты и планы составляют в сжатые сроки и на них показывают современное состояние компонентов природно-ресурсного и социально-эко­номического комплексов. Их называют оперативными или дежур­ными картами. Базовые и тематические карты и планы служат:

- для межевания, инвентаризации и кадастровой оценки земель различного назначения;

- оценки эффективности использования земель сельскохозяй­ственного профиля, городских территорий и других направлений;

- обеспечения получения оперативной земельно-кадастровой информации;

- проектирования перспективного развития территорий поселе­ний, городов, промышленных зон, добычи природных ресурсов и т.п.;

- выполнения проектно-изыскательских работ при проектирова­нии инженерных коммуникаций.

Содержание базовых карт и планов земель должно постоянно находиться в соответствии с фактическим состоянием местности. Обеспечивают это или непрерывным картографическим дежур­ством (внесение поправок в реальном времени), или строго пери­одичными корректировками ситуации.

Метрическая и смысловая информация, содержащаяся на фотопланах, ортофотопланах и графических планах, с течением времени устаревает.

Степень старения может быть установлена по данным регистрации ежегодного изменения земельного фонда в пределах изучаемой территории, а также с помощью методик оценки старения планов и карт. Выявить происшедшие изменения можно визуально или автоматически с помощью специализированных компьютерных программ.

При обновлении наносят вновь появившиеся объекты и удаляют исчезнувшие. Обновление производиться геодезическим или фотограмметрическим методом.

Геодезический метод обновления состоит в том, план на бумажной основе сличают с натурой в полевых условиях.

Фотограмметрический метод обновления заключается в том, что обновляемый план (карту) камерально сличают с материалами новой аэрофотосъемки, на которых определяют изменения, дешифрируют вновь появившиеся объекты и после полевой проверки наносят изменения на план. В целях упрощения фотограмметрических преобразований снимков при обновлении планов новую аэрофотосъемку выпол­няют с применением GPS-аппаратуры.

Цифровые способы фотограмметрической обработки снимков упрощают работы по обновлению карт и планов. Существующие компьютерные программы экономично и качественно выполняют ввод изменившейся ситуации на обновляемый план.

Проблемы обновления и корректировки наиболее остры для крупномасштабных планов, на основе которых формируются планы и карты мелких масштабов, строятся муниципальные геоинформационные системы, принимаются наиболее важные решения. Возникает вопрос своевременного и оперативного внесения изменений в содержание цифровых планов города.

Анализ показал, что создание цифровой када­стровой карты по крупномасштабным планам без предварительного обновления недопустимо. При попытке оцифровать планы в едином координат­ном пространстве выявляется большое количест­во несоответствий, которые классифицируются как грубые ошибки. Только на основе тщательной корректировки и контроля результатов оцифровки с привлечением аэрофотоснимков и данных поле­вых обследований удается получать материалы, в целом соответствующие противоречивым требо­ваниям кадастровых нормативных документов.

При наличие материалов новой аэрофото­съемки геометрическая часть задачи решается достаточно просто. Сканируются снимки, «выреза­ется» фрагмент кадастрового плана в векторном ви­де. В качестве плановой основы используются гра­ницы земельных участков, опознающиеся на снимках. Показываются соответствующие точки на векторной и растровой модели.

Мате­риалы аэрофотосъемки наилучшим образом под­ходят для обновления цифровых карт, так как имеют устойчивую и хорошо изученную геометрию изоб­ражения. Однако в условиях больших городов они устаревают еще до окончания обработки. Необхо­димо иметь оперативные материалы на ограни­ченную территорию, получение которых не связа­но с серьезными мероприятиями режимного ха­рактера. Такими материалами являются видео­фильмы. Геометрическая нестабильность видео­изображения может компенсироваться за счет ло­кализации участков съемки в границах кварталов или отдельных земельных участков.

Масштаб ви­деосъемки меняется в широких пределах без из­менения высоты полета. Методика обработки ре­зультатов измерений не накладывает ограничений на элементы внешнего и внутреннего ориентиро­вания снимков и позволяет устранять суммарные ошибки изображений за перспективу, за рельеф, другие отклонения кадра от центральной проек­ции. В качестве носителя аппаратуры используют­ся самолеты и вертолеты. В целом для получения результатов, по точности соответствующих полу­чаемым по аэрофотоснимкам, необходимо в 5-7 раз укрупнить масштаб съемки. То есть она должна вестись практически в масштабе плана. Решающими достоинствами видеосъемки являют­ся следующие: съемка выполняется выборочно, не требует фотолабораторией обработки, проще в режимном оформлении, не требует специального оборудования самолетов и вертолетов, может проводиться силами неспециалистов на базе ме­стных авиаотрядов.

Производитель­ность возрастает за счет исключения ручных опе­раций по подбору и вводу координат опорных то­чек и элементов внутреннего ориентирования снимков, отказа от визуального контроля ориентирования по совмещенным изображениям снимка и карты. В то же время возрастают трудозатраты на ориентирование большего по сравнению с аэрофотосъемкой количества кадров, так как захват территории видеокадром существенно меньше. В целом процесс получения и обработки мате­риалов выборочной видеосъемки в пересчете на единицу площади обходится не дороже, чем ана­логичная технология по материалам аэрофото­съемки.

Использование новейших типов съемочных систем, переход к компьютерным технологиям и информационным системам позво­ляют получать и хранить полученную информацию о местности в виде цифровых моделей. При необходимости цифровые модели могут быть представлены в визуализированном виде (на экране монитора или в графическом виде на бумаге). Традиционные планы и карты стали вторичны по отношению к цифровым моделям мес­тности.

Цифровая модель местности (ЦММ) — это массив чисел. Каж­дым элементом массива являются координаты (X, Y, Z) точки ме­стности и зашифрованная цифровым кодом какая-либо семанти­ческая информация об этой точке местности. Цифровая модель местности содержит информацию о рельефе и о ситуации. При разделении этой информации получают цифровую модель релье­фа (ЦМР) и цифровую модель ситуации (ЦМС).

Цифровая модель ситуа­ции содержит информацию о плановых координатах (X, Y) точек, лежащих на границах различных объектов. Тематика модели ситуации определяет границы, объек­тов описываемых ЦМС. Это могут быть границы топографических элементов, сельскохозяй­ственных угодий и т. п.

Цифровая модель рельефа представляет собой плавную поверхность, проходящую через точки с известными высотами и описываемую некоторой функцией F, определяющей зависимость отметки точки местности от ее плановых координат: Z=F(X Y) Вид функции в каждом конкретном случае определяют эмпирически.

Точки (пикеты), используемые для построения цифровой модели рельефа могут быть получены в результате полевых геодезических измерений, по топографическим картам, путем стереофотограмметрической обработки снимков.

Цифровая модель рельефа позволяет получить отметку любой точки местности с определенной точностью, что необходимо при цифровой фотограмметрической обработке одиночных снимков.

Цифровая (электронная) карта — это объединение цифро­вой модели рельефа и нескольких цифровых моделей ситуации. Каждая цифровая модель ситуации представляет собой так назы­ваемый слой цифровой карты. Все слои цифровой карты накладываются на цифровую модель рельефа.

Цифровые карты содержат значительно больший объем информации, нежели традиционные карты, благодаря послойному ее хранению. Кроме того, цифровые карты физически не устаревают не ветшают.