WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Авторефераты, диссертации, методички

 

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

«Е.М. Медведев, И.М. Данилин, С.Р. Мельников ЛАЗЕРНАЯ ЛОКАЦИЯ ЗЕМЛИ И ЛЕСА Учебное пособие Издание второе, переработанное и дополненное Рекомендовано Министерством образования и науки Российской Федерации для ...»

-- [ Страница 4 ] --

Концептуальные различия на техническом уровне вылились в существенные расхождения рыночных концепций, стратегий продвижения и поддержки своих продуктов, реализуемых компаниями-производителями. Существует мнение даже о возникновении рыночных войн, например, между Leica и Intergraph.

Для того чтобы придти к объективному заключению представим наиболее распространенные доводы в пользу линейных фотографических сканеров:

1. Технология фотографических линейных сканеров первоначально была разработана для установки на космических аппаратах и, лишь потом была «адаптирована» для аэросъемочных целей. Именно по этому принципу сегодня работает большинство спутников дистанционного зондирования Земли.

2. Эта технология обеспечивает исключительно высокое качество цветопередачи за счет отсутствия различий в разрешающей способности «цветных»

и панхроматических сенсоров.

3. Линейные приемники «сильней» матричных по соотношению сигнал/ шум. Данные съемки, полученные с помощью сканеров, имеют более широкий фотометрический динамический диапазон.

4. Приборы, работающие по принципу линейного сканирования, обеспечивают формирование непрерывных «полос» данных, получаемых практически при постоянном угле визирования. В отличие от систем кадрового типа, в линейных сканерах не наблюдается «скачка ракурса» от снимка к снимку. Вместе с тем, за счет использования нескольких линеек сенсоров, ориентированных под различными продольными углами к надиру имеется возможность как стереоскопического наблюдения данных, так и возможность проведения практически всех видов стереофотограмметрической обработки, в том числе, развитие фототриангуляционных сетей.

Приведенные аргументы следует признать справедливыми. Однако перед тем как продолжить обсуждение и перейти к объективному анализу преимуществ и недостатков кадровых и линейных систем, рассмотрим более подробно чисто фотограмметрические аспекты формирования изображений для обоих типов аэрофотоаппаратов. В системах кадрового типа принцип формирования изображения может рассматриваться как традиционный, основанный на законах центральной проекции (Лобанов, 1983). Представим необходимые пояснения по фотограмметрическим принципам формирования изображений в системах линейного типа.

Ошибочно считается, что линейные фотографические сканеры, в частности ADS–40 компании Leica, значительно уступают кадровым аэрофотоаппаратам, причем как цифровым, так и аналоговым в результирующей фотограмметрической точности, так как в случае линейных сканеров для геопривязки данных используются GPS/INS системы (например, для ADS–40 это POS/AV компании Applanix), которые заведомо обеспечивают меньшую точность, чем классические фоторгамметрические процедуры формирования и уравнивания блоков (маршрутов) аэрофотоснимков. Подобные утверждения основаны на предположении, что упомянутые фотограмметрические процедуры просто неприменимы к данным линейных сканеров, так как в сознании многих центральное понятие фотограмметрии, связка лучей, прочно ассоциируется с кадром. Раз нет кадра, значит нет и связки, а значит нет и всего остального.

Однако, это совершенно не так. Подобные утверждения – не более чем недоразумение. Использование технологии прямого геопозиционирования, т.е.

GPS/INS систем в качестве окончательного средства геопозиционирования съемочных данных, есть атрибут средств лазерной локации. В случае же с линейными фотографическими сканерами GPS/INS средства наличествуют и действительно используются для геопозиционирования аэросъемочных данных. Однако в этом случае такое геопозиционирование является во многом предварительным, а вовсе не окончательным, как в случае с лазерной локацией. Кстати сказать, GPS/INS системы используются и во всех современных цифровых, и аналоговых аэрофотоаппаратах кадрового типа. В том числе и в двух главных конкурирующих с ADS-40 продуктах – DMC компании Intergraph и UltraCam–X компании Vexcel Imaging. Везде параметры внешнего ориентирования, определяемые с помощью GPS/INS систем, используются только в качестве начального приближения. Окончательные (точные) значения этих параметров определяются, как и при традиционном подходе, с использованием фотограмметрических процедур, хотя, конечно, значительно быстрее и достовернее – с использованием априорной информации, чем без нее. Отметим, что поддержку режима учета априорных данных по элементам внешнего ориентирования, поставляемых GPS/INS системами, сегодня представляют практически все фотограмметрические пакеты, например, BAE или Photomod. Роль GPS/INS данных в технологии линейных фотографических сканеров, конечно же, значительней, чем применительно к традиционным кадровым системам. Ведь именно эти данные позволяют «собрать» воедино отдельные строки изображения, приведя их к виду, пригодному для визуального анализа. Однако было бы совершенно неверно утверждать, что такая форма определения пространственных координат является окончательной. Она обязательно уточняется на последующих этапах обработки. А что касается жестких связок проецирующих лучей, то они существуют как в кадровом, так и в линейном случаях, хотя в последнем не столь явно и все же с некоторым вспоможением со стороны GPS/INS систем. Ниже приведены некоторые рассуждения, помогающего осмыслить этот нетривиальный факт. Обратимся к простейшей схеме линейного фотографического сканера, предполагающего возможность выполнения полноценной фотограмметрической обработки.





тремя линейками сенсоров, расположенных, естественно, в фокальной плоскости объектива и обозначенных на рисунке 133 как 1, 2, 3. Соответственно, следы (проекции) сенсоров на поверхности (съема информации с линейки) достаточно высока и, например, в ADS–40 может составлять 800 Гц. Последовательная временная совокупность линеек формирует непрерывное изображение сцены (полосу), отдельно для каждого линейного сенсора. Для примера, изображенного на рисунке 133 мы будем иметь Рис. 133. Схема работы линейного скане- три полосы.

Попутно отметим, что для выполнения равенства продольного и поперечного разрешения необходимо согласованно выбрать значения частоты сканирования F, высоты съемки H и скорости движения носителя V. Но это детали, главное же состоит в следующем:

– в каждый конкретный момент времени линейный сенсор выполняет проецирование поверхности сцены на фокальную (картинную) плоскость оптической системы сканера, причем строго подчиняясь закону центральной проекции.

– взаимное пространственное и угловое положение линейных сенсоров в фокальной плоскости известно абсолютно точно и неизменно, т.е. его можно считать таковым для целей настоящего исследования. Иными словами, вполне корректно говорить, что и для линейного сканера также как и для фотоаппарата кадрового типа определены все те же 6 элементов внутреннего ориентирования (по крайней мере, шесть, а может быть и больше).

Вообще, в части геометрии приемника различия между кадровыми и линейными системами не так уж и велики. Действительно, в рассматриваемом нами примере используются три линии сенсоров, расположенных в фокальной плоскости объектива. Ничто не мешает нам трактовать их как часть матричного (кадрового!) приемника, из которого удалены все строчки, за исключением именно этих трех.

А вот в чем, линейные и кадровые системы действительно различаются, так это в принципах формирования изображений:

– В случае кадровой системы каждый аэрофотоснимок представляет собой одномоментный «слепок», полученный из единого центра проекции. Т.е. камеру можно считать неподвижной в течение всего времени совершения съемки.

Строго говоря, это, конечно, не совсем так – носитель продолжает непрерывное движение в течение всего времени экспозиции, т.е. времени, когда открыт затвор. Но это не меняет существа дела – кадровую систему можно считать в принципе неподвижной в момент совершения снимка.

– В случае линейного сканера также формируется изображение земной поверхности, обладающее вполне определенным набором изобразительных и метрических свойств. Как и в случае с метрическими камерами на таких изображениях можно выделить хорошо определимые точечные (контурные) объекты, характеризуемые вполне конкретными геодезическими координатами. Как и в случае с кадровыми системами, такие точки можно и нужно использовать в качестве опознаков или связующих точек при фототриангуляционном развитии съемочной сети. Но: в случае линейных сканеров изображения этих точек и всех других объектов принципиально всегда получены в разные моменты времени, т.е. с различным положением главной точки и ориентацией системы координат (СК) аппарата.

Рис. 134. Формирование изображения казадачу, но в таких данных нет настоядровой камерой.

можно обойтись без нее.

неблагоприятным обстоятельством является тот факт, что изображения опознаков будут получены не одномоментно, Приведенные подробные разъяснения принципиальных различий фотограРис. 135. Формирование изображения ли- мметрических концепций кадровых и линейным сканером. нейных систем хорошо известны всем специалистам по современной аэросъемке. Однако выводы делаются разные. Некоторые эксперты относят эту особенность формирования изображений к одному из четырех своих «убийственных аргументов» против линейных сканеров: ни о какой реальной точности фотограмметрических данных, опирающихся существенно на кинематические GPS и инерциальные измерения говорить невозможно. Другие специалисты считают, что это совершенно не так: современные GPS/INS системы настолько точны, что им вполне можно доверять.

Мы же, несмотря на пристрастие к кадровым системам и глубокое уважение к профессору Леберлу, склонны поддержать тех, кто не делает трагедии из существенной зависимости линейных сканеров от GPS и инерциальных данных.

Наша позиция основана, в том числе, и на многолетнем личном опыте использования систем прямого геопозиционирования. Мы не склонны рассматривать линейные сканеры как «тупиковое ного сканера в моменты времени t и t’.

и t’ можно считать достаточно «жесткой», если с достаточной точностью известны параметры взаимного положения и ориентации СК сканера, соответственно, в моменты времени t и t’.

Практический опыт подсказывает, что современные системы прямого геопозиционирования GPS/INS типа, такие как POS/AV 610 компании Applanix или AeroCONTROL 2 компании IGI удовлетворяют этому требованию в полной мере. Кроме прочего, в пользу линейных сканеров здесь работают два обстоятельства:

1) малость интервала t = t’ – t;

2) тот факт, что нас интересует относительная ориентация СК 0XYZ и 0’X’Y’Z’ друг относительно друга, а не их абсолютные положения и ориентация в геодезическом пространстве. Первая выше второй на 1-2 порядка.

Продолжая обсуждение взаимных достоинств и недостатков кадровых и линейных цифровых аэрофотосъемочных систем, отметим, что вопрос результирующей геодезической точности должен быть признан ключевым при проведении анализа.

Высокая точность, безусловно, необходимый (хотя, быть может, и недостаточный) признак профессионального аэрофотоаппарата. Это замечание весьма существенно при обсуждении достоинств и недостатков различных концепций современного аэрогеодезического оборудования.

По не вполне понятным для нас причинам вопрос реальной геодезической точности того или иного типа или конкретной модели цифровой аэрофотосъемочной системы часто «выпадает из контекста» или рассматривается вскользь, в ряду прочего. Мы не собираемся повторять этой ошибки, а начнем с самой сути: какой подход, кадровый или линейный, обеспечивает достижение большей точности определения геодезических координат наземных объектов. Мы отвечаем на этот вопрос следующим образом: безусловно, кадровый, причем его превосходство носит принципиальный, если угодно, концептуальный характер.

Здесь уместно отметить, что категория геодезической точности считается, во многом, определяющей при классификации аэросъемочного оборудования на две большие группы: фотограмметрические средства и средства дистанционного зондирования. Считается, что первые позволяют по данным съемки определять координаты наземных объектов с некоторым гарантированным уровнем точности и достоверности. Для средств дистанционного зондирования, в отличие от фотограмметрических, вопрос о точности геопозиционирования данных и точности геометрических измерений является, хотя и существенным, но не главным. Во втором случае существенно более важным является качество цветопередачи, спектрального представления, изобразительность, возможность проведения специального вида дешифрирования и другие категории, не имеющие непосредственного отношения к геодезической точности. Конечно, такое деление, во многом условно и в наибольшей степени соответствует западному стилю, чем российскому. Тем не менее, для целей нашего исследования приведенное замечание существенно. Не следует забывать, что в случае UltraCAM-X, ADS-40, DMC мы имеем дело именно с фотограмметрическими средствами, а не средствами дистанционного зондирования.

В свете вышеизложенного, хотелось бы обратить внимание читателей на ту настойчивость, с которой сторонники линейных сканеров, в частности Leica, пропагандируют получаемое качество цветопередачи. Признавая важность этого вопроса, считаем необходимым отметить, что весь прошедший ХХ век аэрофотография и фотограмметрия с успехом решали все стоящие перед ними задачи с помощью панхроматических (черно-белых) аэроснимков. Цветные и спекторозональные пленки использовались для целей фотографического картографирования крайне редко, по причине своего низкого, в сравнении с панхроматическими пленками, разрешения. В случае же с современными линейными аэросъемочными системами – не будет преувеличением сказать, что высокое качество цветопередачи спектральной чувствительности каналов и ряд других преимуществ линейных сканеров, в значительной степени, достигнуты в ущерб фотограмметрической точности прибора.

Кроме того, упомянутые выше «неоспоримые» преимущества линейных сканеров над кадровыми системами нуждаются в серьезном изучении. Критики кадровых систем указывают на следующие обстоятельства:

– уже упомянутая выше более высокая чувствительность линейных CCD приемников и, соответственно, лучшее соотношение сигнал/шум в сравнении с матричными приемниками;

– кадровые системы обеспечивают «искусственное, ненатуральное» (термины критиков) цветовое покрытие аэрофотоснимка: используется Байеровская схема (Manual, 2004), при которой мозаично размещаются по полю кадра «зеленые», «синие» и «красные» пиксели с помощью спектральных оптических фильтров. Такая схема характерна для аэрофотосъемочных систем среднего класса.

В широкоформатных кадровых цифровых аэрофотоаппаратах (Intergraph DMC, Vexel UltaCAM-D и UltaCAM-X), наряду с основным панхроматическим кадром высокого разрешения, формируются четыре «спектральных» (зеленый, синий, красный, ближний, инфракрасный) изображения. Естественно, поля зрения панхроматического и «цветовых» сенсоров совпадают, что позволяет «синтезировать» полноформатное цветное RGB или спектрозональное изображение. С математической точки зрения такая процедура ни что иное, как интерполяция, позволяющая искусственно «раскрасить» все пиксели изображения по фактически зафиксированной цветности соседнего пикселя (Байеровский метод) либо группы пикселей (метод разнесенных спектральных каналов). Критики усматривают в таких методах формирования цвета источник множества негативных моментов, в частности, возникновение эффекта бахромы (fringe) и других явлений, затрудняющих визуальный анализ аэрофотоснимков и проведение камерального дешифрирования.

ктральных интенсивностей излучения, соответствующих различным углам визирования. Это неблагоприятное обстоятельство, особенно, для поверхностей с существенно недиффузной индикатрисой рассеяния (рис. 138).

м и скорости V=50 м/с это время составит 4 с. С учетом этого обстоятельства коэффициент доверия к спектРис. 138. Формирование спектральных инрозональным данным «линейного» титенсивностей излучения при различных угпа еще более снижается.

лах визирования линейного сканера.

получения данных, как по панхроматическому, так и по всем спектральным (цветовым) каналам и принципиально без искажений, вызванных недиффузной индикатрисой рассеяния, представляются заслуживающими большего доверия в вопросах достоверности цветопередачи.

3) Не подтверждается, безусловно, и тезис о превосходстве линейных сканеров по радиометрическому разрешению и соотношению сигнал/шум. Мы уже признавали наличие этого превосходства, но только по отношению к CCD приемникам, а не к приборам в целом. В целом ряде случаев удается достичь принципиального улучшения чувствительности оптическими, схемотехническими или, наконец, программными методами.

Кроме того, не следует пренебрегать такой формой анализа как визуальный контроль данных различных источников, как это показано на рисунке 139.

Рис. 139. Сравнение результатов съемки различными системами: а) снимок сделан цифровым АФА Leica ADS-40 (разрешение 20 см); б) снимок сделан цифровым АФА Vexcel UltraCAM-D (разрешение 20 см); в) снимок сделан цифровым АФА Vexcel UltraCAM-D (разрешение 8 см. В данном случае, такое качество практически не достижимо для ADS-40).

8.6. Системы картографирования реального времени Термин «Системы Картографирования Реального Времени» (СКРВ) вызывает неоднозначное отношение со стороны различных представителей топографо-геодезического сообщества. Очень многие усматриваю в нем элемент пропаганды и рекламы, а не научно-техническую категорию. Мы, тем не менее, будем придерживаться этого термина, так как он верно отражает главное назначение и характер использования определенной категории современных цифровых аэросъемочных систем. Однако, мы согласны, что этот термин нуждается в некоторых уточнениях. Представим их.

Ответ на вопрос: «Что такое «Системы Картографирования Реального Времени?», начнем с указания на том, чем такие системы не являются. Итак:

• это не «ГОСТированное» понятие;

• это не рекламный слоган.

Используемый термин предложен авторами и не претендует на то, чтобы быть частью единой и стандартизованной терминологии по топографо-геодезическим и геоинформационным дисциплинам. В тоже время, авторы категорически возражают, что этот термин носит исключительно рекламный характер. Как уже частично показано выше и как будет дополнительно показано ниже, все четыре слова в аббревиатуре СКРВ имеют конкретное содержание.

Еще несколько комментариев, уточняющих и конкретизирующих категорию СКРВ:

• Такая система разработана первоначально в компаниях «Геокосмос» и «ГеоЛИДАР» и в настоящее время активно применяется на практике.

• Такие системы, как правило, подразумевают предельно конкретную совокупность аппаратных, программных и методических средств. Как уже неоднократно подчеркивалось выше, основными источниками данных в СКРВ являются авиационные аэросъемочные лидары, цифровые аэрофотоаппараты и системы прямого геопозиционирования. Сегодня уже можно утверждать, что и в области программного обеспечения и методологии СКРВ характеризуются устоявшимися схемами.

• Такие системы в своем развитии уже вышли из научно-исследовательской и опытно-конструкторской фазы. Сегодня это уже законченные промышленные образцы. Как следствие, СКРВ имеют вполне определенное экономическое содержание, сложилась цена на такие системы.

• Такая система по своей сути является аэросъемочной.

• И, наконец, главное содержание категории СКРВ: такие системы призваны решать следующую главную задачу: радикальная интенсификация работ по крупномасштабному топографическому картографированию.

Ниже будет показано, что функции СКРВ не сводятся исключительно к решению топографических и картографических задач. С использованием таких систем уже сегодня решаются многие задачи инженерной геодезии, экологии, таксации леса и др. Вообще, с использованием СКРВ возможно получение принципиально новых агрегатов данных, не имеющих аналогов в классических аэрогеодезических технологиях.

Несомненно, главный вопрос, возникающий при анализе СКРВ и их роли среди других современных геоинформационных технологий, может быть сформулирован следующим образом: Насколько радикальна предлагаемая интенсификация?

Естественно корректный ответ на этот вопрос возможен только при корректном выборе базы для сравнения. В качестве альтернативных классическим технологиям топографического картографирования могут рассматриваться:

1. Наземная топографическая съемка.

2. Аэрофототопография – фотограмметрия.

3. Радиолокация.

4. Космическая съемка.

В ходе изложения достоинства и недостатки, а также главные ограничения всех указанных выше базовых технологий топографического картографирования уже неоднократно обсуждались. Также многократно было заявлено, что все приведенные выше методы картографирования на самом деле относятся к своим экологическим нишам(!) и представляют разные аспекты общей задачи сбора и интерпретации геопространственных данных.

Следует отметить, что за последние 2–3 года заметной тенденцией стало использование космических данных ДЗЗ для обновления топографических карт и решения других задач геоинформатики.

Бесспорно, использование космических данных обладает рядом серьезных преимуществ, особенно, в части легкости и удобства доступа к архивным данным, оформление заказа на съемку той или иной территории и др. Успехи космических методов ДЗЗ даже способствовали распространению мнения, что применительно к топографо-геодезическим и геоинформационным задачам авиационные методы в ближайшее время будут полностью вытеснены космическими. Обсуждение этого важного вопроса выходит за рамки нашей книги.

Отметим, тем не менее, что для подобных выводов, на самом деле, нет никаких оснований. Разумней было бы говорить не о вытеснении одной технологии другой, а о существенном перераспределении их функций и сфер приложений с учетом сегодняшних реалий. Отвлекаясь от чисто инженерного аспекта, обратимся к опыту стран с развитыми рыночными институтами. Статистика, которой мы располагаем, говорит, что соотношение потребностей и фактического «потребления» данных обоих видов существенно разняться:

– Так, в России соотношение объемов используемых космических и аэросъемочных данных, примерно, втрое выше, чем в остальном цивилизованном мире. Т.е. Россия использует для топографо-геодезических и, вообще, для геоинформационных целей непропорционально много космических данных «в ущерб» авиационным. Этот феномен требует вдумчивого анализа.

– Во всем мире цифровая аэрофотосъемочная техника внедряется в реальное производство столь же активно, как и технологии, связанные с использованием спутниковых данных. Дискуссия о возможной конкуренции этих двух видов дистанционного зондирования там закончилась 5–7 лет назад и с тех пор не возобновлялась. Считается, что две технологии твердо обозначили свои существенно различные экологические ниши и в продолжение дискуссии нет особой необходимости.

Авторы не берутся дать исчерпывающее объяснение сложившейся ситуации, однако намерены поделиться с читателями некоторыми своими соображениями:

– Представляется, что описанные явления, в значительной степени, проявление общего технологического отставания нашей страны, в том числе и в вопросах геоинформатики. В России наиболее востребованными на сегодняшний день являются работы, связанные с обновлением (не созданием!) топографических карт масштабов 1:25000 (и мельче). Эти работы, в основном, выполняются по материалам космической съемки, что, по нашему мнению, и привело к столь значительному росту их доли по отношению к аэросъемочным.

– В то же время, во многих странах аэросъемочные данные высокого и сверхвысокого разрешения, причем как в форме плановых, так и наклонных аэроснимков, в сочетании с данными наземной фотографической съемки используются для создания принципиально новых геоинформационных продуктов, не являющимися картами и планами в традиционном понимании. Речь идет о трехмерных текстурированных моделях реалистического вида, навигационных визуальных системах, «пиктометрических» моделях, данных форматов CyberCity, Virtual Earth и т.п.

– Серьезные исследования по реальной точности геопозиционирования космических данных без использования наземных геодезических измерений не проведены. В этом смысле совершенно не обоснованными выглядят утверждения о возможности использования таких данных для обновления планов масштаба 1:5000 и даже 1:2000.

– Следует признать, что в нашей стране накоплен большой успешный опыт обновления топографических карт по космическим материалам. В основном такие работы связаны с выделением «твердых» контуров. Остается дискуссионным вопрос: в какой мере эти данные пригодны для создания, а не только обновления топографических карт и планов? И в частности, возможна ли практическая реализация стереофотограмметрического метода съемки рельефа и измерений по третьей координате? И если все-таки это возможно, то какова его точность и в каких случаях целесообразно его применение?

– Наконец, всем непредвзятым исследователям очевидно, что фотографическое качество аэрофотоснимков и соответственно возможность проведения дешифрирования несравненно выше, чем данных космического ДЗЗ.

Вопрос о роли и месте двух основных видов современного ДЗЗ, конечно, значительно глубже и заслуживает отдельного серьезного обсуждения.

Корректное сравнение в смысле исследования технологической интенсификации, которая достигается за счет применения СКРВ, возможно при использовании в качестве базы классической аэрофототопографической технологии, которая в свою очередь основана на использовании стереотопографического метода создания карт и планов (Лобанов, 1983, Книжников и др. 2004а, Серапинас, 2005).

С учетом представленных выше разъяснений, можно дать следующий ответ на поставленный выше вопрос о степени интенсификации работ по крупномасштабному топографическому картированию, достигаемому при использовании СКРВ: при корректном методе сравнения речь может идти об ускорении в разы и даже на порядки.

Иными словами, если при использовании традиционных аэротопографических технологий картографирование определенной территории в заданном масштабе могло потребовать месяц, то с использованием СКРВ эта же работа заняла не более нескольких дней. Подчеркнем, что и в первом и во втором случаях речь идет именно о всем комплексе работ, включая геодезические, аэросъемочные и камеральные.

Технологическая основа систем картирования реального времени описана выше в разделе 8.1. Там же указаны основные источники данных для систем картографирования реального времени. Напомним, что их 3: лазерные локаторы, цифровые аэрофотоаппараты и системы прямого геопозиционирования.

Все три указанные выше основные источники данных, в равной мере символизируют и три, в значительной степени независимые технологии сбора и обработки геопространственных данных, соответственно – прикладную лазерную локацию, цифровую аэрофототопографию и современную инерциальную спутниковую навигацию. Каждая из этих технологий обладает самостоятельной значимостью в современной геоинформатике, но именно их синтез позволил появиться СКРВ.

Значительную роль в теории и практике СКРВ играет также ряд других базовых прикладных дисциплин и технологий, таких как:

• цифровая фотограмметрия;

• математическая картография;

• в качестве отдельного направления сегодня уже можно выделить: методы математической (программной обработки) данных лазерно-локационной съемки совместно с цифровыми аэрофотосъемочными данными.

С учетом вышеизложенного можно представить следующие рекомендации по правильному толкованию термина «реальное время», входящего в определение СКРВ:

– Было бы неправильно утверждать, что при практическом использовании СКРВ топографический план «рождается» сразу на борту самолета-аэросъемщика. По крайней мере, сегодня, это еще невозможно.

– СКРВ не отменяют ряд важнейших технологических процессов, такие как камеральное дешифрирование и все другие процессы, связанные с созданием семантической составляющей карты. Представляется, что их в принципе нельзя отменить!

– Однако не будет преувеличением сказать, что важнейшим результатом применения СКРВ на практике является следующий факт: длительность цикла производства законченной рельефной части карты и выделения многих контуров географических объектов и ортофотомозаики (транформированных и геопривязанных аэрофотоснимков) сопоставима по продолжительности фазы аэросъемки. Иными словами, все данные, собранные за каждый аэросъемочный день, могут быть обработаны до начала следующего дня.

Обсудим еще раз важнейшие тенденции в развитии современных аэросъемочных технологий, определяющие успех практического использования СКРВ.

Рост производительности лазерно-локационных систем по годам • 1993 ALTM 1020 (5 кГц) • 1997 ALTM 1025 (25 кГц) • 2001 ALTM 3033 (33 кГц) • 2002 ALTM 2050 (50 кГц) • 2002 ALTM 30/70 (70 кГц) • 2003 ALTM 3100 (100 кГц) • 2006 ALTM 3100EA (100 кГц) – точность измерения наклонной дальности 2-3 см • 2007 ALTM Gemini – более 100 кГц максимальная высота съемки 4000 м, возможность съемки на высоте 2000 м с максимальной производительностью.

Предполагается, что рост производительности авиационных лидаров продолжится.

Совершенствование алгоритмов селекции «лазерных точек»

Селекция лазерных точек предполагает установление принадлежности каждой отельной точки или группы тому или иному морфологическому компоненту: поверхности рельефа, растительности, зданиям, ЛЭП и другим классам объектов.

Автоматическая селекция функционально связана с построением векторных моделей географических объектов. Успехи в совершенствовании алгоритмов селекции прямо сказываются в повышении степени автоматизации и следовательно производительности Рис. 140. Алгоритмы морфологической селекции поинтенсивности» отраженного сигзволяют в автоматическом режиме выделять многие классы объектов: поверхность земли, растительнонала. Было заявлено, что такие сть, провода и опоры ЛЭП, здания и др.

таких «квазиортофотопланов». Наличие такой информации позволяет выполнять многие дешифровочные работы без привлечения аэрофотоснимков, а также выполнять Рис. 141. Селекция лазерных точек и распознавание Большое значение имеет возможность автоматизации процедуры приведения лазерно-локационных, аэрофотографических и других видов данных дистанционного Рис. 142. Совместная визуализация и обработка лазерно-локационных и аэрофотографических данных.

поверхности рельефа даже под густыми кронами деревьев, находящихся в фазе вегетации. Это позволяет значительно расширить границы Рис. 143. Стереоскопическое представлении лазерно-локационных данных. «Геодезия и картография», №8, и в повышении достоверности и общей информативности выходных топографических материалов. Так в 2006 году компания других важнейших топографических и структурных поверхностей и контуров позволяют добиться точности геопозиционирования этих поверхностей и контуров на уровне первых сантиметров, естественно при математические методы наряду с построением самих поверхностей и контуров позволяют получать статистические оценки точности и достоверности их пространственного положения. Примеры представлены Рис. 144. Фрагменты цифровой моде- анализа ЦМР, позволяет добиться максили рельефа, построенных по лазерно- мальной точности и достоверности. Вперлокационным данным в программной ной оценки (в см!) точности восстановления рельефа. На рисунке 144 градациями красного тона представлены статистические численные оценки точности определения пространственного положения поверхности истинного рельефа. Области с более ярким красным тоном, соответствуют большим погрешностям определения пространственного положения поверхности рельефа.

На рисунках 145–147 показаны примеры использования «лазерной» ЦМР.

Рис. 145. Выделение рельефа под кронами деревьев по лазерно-локационным данным.

Рис. 146. Индикация «неблагополучных» фрагментов ЦМР (участки под густой растительностью с большим количеством пространственных шумов) и их автоматическое сглаживание (подавление шумов).

Рис. 147. Аналитическая генерация изолиний рельефа без артефактов.

обработки могут оказаться чрезвычайно полезными на практике. Такая возможность принципиально отсутствует, в случае если ЦМР получена стереофотограмметрическим или любым выделения структурных линий рельефа (break lines) к классическим операциям Фурье и Вейвлет-анализа (Matheron, 1988, Данилин, Сведа, 2001) Рис. 148. Автоматизированное выделение структурных линий рельефа по лазерно-локационным дан- лазерного сканирования (локации) и ным.

Рис. 149. Цифровые трехмерные модели, построедешифрирования.

нные по результатам воздушной и наземной лазерно-локационной съемки и цифровой аэрофотосъемки.

Рис. 150. Варианты визуализации цифровых моделей рельефа и различных объектов по лазерно-локационным данным.

Рис. 151. ГИС-представление аэросъемочных и лазерно-локационных данных.

• ЛИДАР и цифровой аэрофотоаппарат – два независимых источника геопространственных данных с сопоставимым уровнем точности. Это обстоятельство можно использовать для взаимного контроля этих двух видов аэросъемочных данных.

• Наличие лазерных и навигационных (GPS+Инерциальных данных) позволяет «оптимизировать» классический цикл фотограмметрической обработки:

Опознаки Блок (Маршрут) Соответственные точки Фототриангуляция Уравнивание Модельные координаты Геодезические координаты «Стереофотограмметрическая» ЦМР Ортотрансформирование.

• «Оптимизация» есть полная автоматизация!

• Используемые методы сбора, обработки данных – только цифровые.

• От наземных геодезических работ по планово-высотному обоснованию можно полностью отказаться (но не от развития съемочной сети).

• Можно постараться отказаться от работ по полевому дешифрированию.

• Все прочие достоинства Лазерной Локации!

• Все прочие достоинства Аэрофототопографии!

Перейдем к двум основным выводам:

Вывод №1: Все сказанное выше о системах картографирования реального времени позволяет дать окончательный ответ на давно поставленный вопрос:

Для чего нужна лазерная локация (лидары)?

Традиционные варианты ответов:

1. Построение ЦМР.

2. Прогнозирование зон затопления.

3. Таксация леса.

4. Инвентаризация ЛЭП.

5. Оценка объемов горных выработок.

5. Мониторинг процессов эрозии береговой линии.

6. Прогнозирование лавинной опасности.

7. Создание цифровых топологических моделей сложных инженерных объектов и … многих других приложений.

Самый правильный ответ: Лазерная локация есть важнейший компонент Систем Картографирования Реального Времени – функционально полного и универсального средства создания и обновления топографических карт и планов в масштабах вплоть до 1:1000 (1:500) Вывод №2: Лидарные и аэрофототопографические (фотограмметрические) технологии мирно уживаются внутри систем картографирования реального времени. Более того, они сотрудничают, взаимно обогащая друг друга. Поэтому: Попытки противопоставить друг другу лазерно-локационные и фотограмметрические методы абсолютно безосновательны.

Однако, с чисто практической точки зрения, можно утверждать, что лазерно-локационный метод создания и обновления карт включает в себя стереотопографический как подмножество. Поэтому – лазерно-локационный метод принципиально по всем позициям «сильней» стереотопографического.

P.S.: Читатели, которых заинтересовали положения и выводы настоящей главы по проблемам цифровой аэрофототопографии и СКРВ, могут получить более полную информацию в прилагаемом списке литературы и на Интернетсайтах компаний «ГеоЛИДАР»: www.geolidar.ru, Геокосмос: www.geokosmos.ru и ГеоПОЛИГОН: www.geopolygon.ru.

8.7. Наземное лазерное сканирование Рис. 152. Схема работы лазерного дальномера.

На рисунке 153 показана принципиальная схема вертикальной развертки сканирующего пучка лазерного излучения. Горизонтальная развертка выполняется в результаРис. 153. Система вертикальной развертки лазерноте медленного вращения на го сканера.

наиболее производительных сканеров, является модель LMS-Z420i. Именно этот сканер сочетает высокую точность и значительную дальность работы (рис. 155).

Рис. 154. Лазерная измерительная На рисунке 156 показан пример наземсистема: 1. Лазерный дальномер; 2.

Лазерный луч; 3. Вертикальная разне фотография, а каждый «пиксел» изобравертка - вращающаяся полигональжения, который имеет полный набор простная зеркальная призма; 4. Горизонтальная развертка - вращающаяся ранственных координат. Все видимые элеоптическая головная часть; 5. Ка- менты растительности доступны для измебель передачи данных; 6. Компьюрения параметров в камеральных условиях.

тер; 7. Программное обеспечение Riegl 3D RiSCAN.

съемки позволяют рекомендовать ее для научных и практических работ по таксации лесов, совместно с воздушной лазерной съемкой. Эти задачи также актуальны при выделении цифровой модели рельефа и представляют научных и практический интерес для лесных приложений лазерной локации (Thies and Spiecker, 2004).

Таблица 44. Основной ряд лазерных сканеров RIEGL ряемое расстояние, м емое расстояние, м Точность измерения положения точки: – вания, градусов ного луча, мрад тока, вольт ность, ватт температур, град. С Рис. 156. Лазерно-локационная сцена элементов городской застройки и растительности.

Для изучения характеристик рельефа и лесной растительности, наибольший интерес представляет разность поРис. 155. Лазерный сканер RIEGL лигональных моделей, представленных на рисунках 157LMS-Z420i. 160. Сравнивая общий объем точек лазерных отражений с цифровой моделью рельефа, можно выполнять те измерения, которые относятся только к растительности.

На основе методов топологического анализа моделей лазерных съемок и исследований, проводимых в настоящее время совместно с Институтом леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, будут получены новые решения по оценке основных параметров лесной растительности (Науменко, 2005).

Лазерные сканеры (ЛС) наземного базирования позволяют получать данные, которые обрабатываются в автоматическом или полуавтоматическом реРис. 157. Лазерно-локационная цифровая полиго- Рис. 158. Результат автоматизированного дешифнальная модель лиственничного насаждения. рирования и классификации насаждений по лазерно-локационной цифровой полигональной модели.

Рис. 159. Предварительная цифровая модель рель- Рис. 160. Цифровая модель сельскохозяйственных ефа, полученная по лазерно-локационной полигона- полей и лесополос, полученная по лазерно-локацильной модели. онным данным.

жиме. Результатом съемки являются текстурированная трехмерная (пространственная) триангуляционная модель объекта, трехмерные ортофотоснимки объекта.

ЛС представляет собой высокоточный, полностью автономный, портативный прибор способный в короткое время получать исчерпывающие данные.

Сканер обеспечивает уникальную и непревзойденную технологию сбора информации об объекте. Принцип действия ЛС основан на сплошном высокоскоростном измерении расстояний до объекта. Измерения проводятся со скоростью 2000–200000 импульсов в секунду и одновременно заносятся во внутреннюю память сканера.

При использовании ЛС не нужен непосредственный доступ к объекту, не нужны отражатели или другие приспособления, необходима лишь прямая видимость.

Результатом съёмки является пространственная модель объекта, описанная огромным количеством точек, каждая из которых имеет координаты X, Y, Z.

Четвертой характеристикой для каждой точки является значение интенсивности отраженного сигнала. Это очень удобно для визуализации измерений. Интенсивность отраженного сигнала зависит от составляющего материала объекта, его структуры цвета и т.д.

Пространственная модель объекта, описанная множеством точек, называется «облаком точек». С помощью специального программного обеспечения полученные «облака точек» «сшиваются» друг с другом. Объединенное «облако точек» может быть трансформировано в любую требуемую систему координат.

На полученной пространственной модели выполняют измерения различных геометрических параметров (расстояния, углы, диаметры, радиусы кривизны и т.д.). Также «облако» можно вращать, виртуально меняя положение наблюдателя и угол зрения.

После первичной обработки данных наземного сканирования, выполняется построение векторных моделей. Это осуществляется построением треугольников с вершинами в точках «облака» (триангуляционная или полигональная модель), либо используется набор примитивов (точка, вектор, плоскость, цилиндр, сфера и т.д.). Полученные векторные данные экспортируются в программы, которые работают с трехмерной векторной графикой, такие как:

AutoCad, ArcView, MicroStation и другие.

ЛС дает существенное преимущество в сравнении с аналогичным геодезическим оборудованием, при съемке замкнутых областей, примером которых могут служить нефтеналивные резервуары и технологически сложные производственные помещения.

Сферы применения наземного лазерного сканирования (НЛС) Архитектура и строительство. Данные ЛС с успехом используются для составления проектов надстроек или реконструкции сооружений и памятников.

Отпадает необходимость проводить сложные обмерные работы или съёмку труднодоступных фасадов. Имея трёхмерную модель сложной поверхности, оператор может виртуально достраивать модель до требуемого результата, тем самым, определяя необходимую степень доработки.

Горнодобывающая промышленность. Путём совмещения моделей, созданных по данным разных циклов, вычисляются величина и направление деформации практически в любой точке поверхности. Многие объекты горной отрасли и строительства, начиная с отвалов горной породы и заканчивая дорожной отсыпкой или строительными котлованами, требуют определения объёмов. Выполнить съёмку и вычислить объём даже протяжённого и недоступного объёкта с погрешностью менее 1% можно в течение нескольких часов (Геокосмос, 2007).

Инвентаризация объектов недвижимости. На основе данных НЛС выполняется расчет напряженно-деформированного состояния зданий, разрабатываются рекомендации по восстановлению эксплуатационной надежности (Inigeo, 2006).

Лесное хозяйство и ленная промышленность. С помощью НЛС и цифровых фотокамер, возможно, определять следующие характеристики: видовой состав насаждений, диаметры стволов на любой высоте без валки дерева, высоту деревьев, площадь проекции, горизонтальную и вертикальную протяженность кроны, наличие пороков и повреждений вредителями, количество сучков на единицу площади ствола. НЛС возможно применять при обследовании мест рубок, на предмет наличия оставленных порубочных остатков и их запаса. На нижних и верхних складах лесозаготовительных предприятий, с целью определения точного объема заготовленной древесины. При закладке постоянных пробных площадей, составлении таблиц хода роста (Haala et al., 2004, Thies and Spiecker, 2004).

Маркшейдерия. Высокая производительность и оперативность процесса лазерного сканирования совместно с возможностью оперативного контроля полевых измерений позволяет решать задачи по предупреждению различного рода аварий. Отдельной сферой применения технологии лазерного сканирования является контрольно-учетная функция, например, получая трехмерную цифровую модель карьера, решаются задачи вычисления объемов добычи полезного ископаемого. Имея данные, полученные при помощи лазерного сканера, возможно постоянное редактирование модели карьера после каждого взрыва очередного блока и выемки породы или руды. Многие сканеры позволяют получать модель объекта с точностью от сантиметра и меньше, что более чем достаточно, для поверхности склонов карьеров имеющих не простую форму (Маркшейдерские технологии, 2006).

Нефтегазодобывающая промышленность. Результаты лазерного сканирования сооружений нефтегазового комплекса могут быть использованы для решения целого ряда задач: восстановление исполнительной документации, инвентаризация оборудования, обнаружение проектных несоответствий, проектирование дополнительных установок, деформационный мониторинг сооружений, определение реальных объемов емкостей и многое другое (Геокосмос, 2007).

Оценка последствий чрезвычайных ситуаций, пожаров, аварий и т.п. С помощью лазерных сканирующих систем можно не только осуществлять мониторинг сложных зданий и сооружений, но и фиксировать состояние мест аварий и катастроф с получением реальной картины произошедшего. Также возможно осуществлять привязку реальной картины произошедшего, к опорной системе координат (Геокосмос, 2007).

Электроэнергетика. С помощью лазерного сканирования выполняется съемка технологических площадок и определение геометрических параметров высоковольтного оборудования, математическое моделирование существующих ЛЭП в части изменения стрел провеса, габаритов, натяжений проводов, величин механической нагрузки на опоры и др. в условиях изменения климатических условий и электрической нагрузки. Мониторинг состояния растительности и выявление проблемных участков возможных замыканий. Подготовка данных для планирования мероприятий по очистке полосы отчуждения (ГеоПОЛИГОН, 2007).

Наземные лазерные сканеры также с успехом применяются в землеустройстве, геологии и археологии.

Характеристики приборного обеспечения для наземного лазерного сканирования представлены в таблице 45.

Программное обеспечение (ПО) для обработки данных наземного лазерного сканирования Данные лазерного сканирования представляют собой «облако точек» с набором характеристик для каждой точки. Для обработки материалов сканирования и создания по первично обработанным материалам моделей объектов, используется специализированное программное обеспечение ПО. Условно ПО можно разделить на 2 класса – базовое и дополнительное. Базовое программное обеспечение зависит от используемой аппаратной части и поставляется производителем оборудования. К базовому ПО относятся программы, основными функциями которых являются управление конкретным прибором, аккумулирование данных измерений, генерация пространственных координат точек, трансформация сканов, экспорт данных в обменные форматы. Эти программы обычно «производят» облако точек высокой плотности или триангуляционную сеть. Дополнительные программные средства являются универсальными, с точки зрения используемого оборудования, их основное предназначение, это Таблица 45. Современные системы наземного лазерного сканирования Производитель: Leica Geosystems (США) Модель: Cyrax HDS Максимальное измеряемое расстояние: 53.5 метров Длинная волны лазера: 690 нм Поле зрения сканирования: Метод измерений: фазовый Точность измерения расстояния: > 3 мм на 100 метров Точность определения положения в пространстве: > 6 мм на 10 метров Скорость сканирования: до 500000 точек/сек.

Полный вес системы: 34.5 кг.

www.leica-geosystems.com Производитель: Leica Geosystems (США) Модель: HDS Максимальное измеряемое расстояние: 53.5 метров Поле зрения сканирования: Метод измерений: фазовый Скорость сканирования: 500000 точек/сек.

Интерфейс передачи данных: Ethernet/Bluetooth/USB 2. www.leica-geosystems.com Производитель: Riegl LMS (Австрия) Модель: LMS-Z210i Максимальное измеряемое расстояние: до 400 метров Минимальное измеряемое расстояние: 4 метра Поле зрения сканирования: Метод измерений: импульсный Точность измерения расстояния: 15 мм на 400 метров Точность определения положения в пространстве: 6 мм на 100 метров Скорость сканирования: до 12000 точек/сек.

Полный вес системы: 31 кг www.riegl.ru Производитель: Riegl LMS (Австрия) Модель: LMS-Z360i Максимальное измеряемое расстояние: до 200 метров Минимальное измеряемое расстояние: 1 метр Поле зрения сканирования: 90 х Метод измерений: импульсный Точность измерения расстояния: 6 мм на 200 метров Точность определения положения в пространстве: 6 мм на 100 метров Скорость сканирования: до 18000 точек/сек.

Полный вес системы: 31 кг www.riegl.ru Производитель: Mensi-Trimble (США) Модель: GS Максимальное измеряемое расстояние: 350 метров Минимальное измеряемое расстояние: 1 метр Встроенная цифровая камера: 9 миллионов пикселей Поле зрения сканирования: Метод измерения: импульсный Точность измерения расстояния: 1.4–6,5 мм Скорость измерения: более 5000 точек в секунду Полный вес системы: 37 кг www.navgeocom.ru Производитель: Callidus Precision Systems GmbH (Германия) Сканер сертифицирован Госстандартом РФ как средство измерений. www.navgeocom.ru построение трехмерных моделей или планов (разрезов, сечений и т.п.) на основе облака точек или исходной сети. Сегодня такое разделение является весьма условным, поскольку производители базового ПО стремятся встраивать в него функции моделирования, классификации точек, распознавания объектов и т.п.

3Dipsos (поставляется со сканерами Trimble, США). Средство для моделирования технологических установок и промышленных площадок. Используется для создания трехмерных моделей сложных технологических установок, промышленных площадок, цехов. Программа представляет собой мощное профессиональное средство как для создания модели, состоящей из графических примитивов, так и для создания триангуляционных нерегулярных сетей. В настоящее время 3Dipsos используется для моделирования сложных промышленных установок, состоящих из огромного количества труб, профилей, фланцев, вентилей и т.д.

Real Works Survey (поставляется со сканерами Trimble, США). Назначение программного обеспечения – обработка данных наземного лазерного сканирования. Обработка включает в себя сшивку (геопривязку), подготовку точечной модели (чистку, разрежение) и непосредственно обработку, вид которой зависит от способа представления конечного результата. Основные особенности RWS, отличающие этот продукт от аналогичных – универсальность, высокая скорость освоения и простота работы.

PolyWorks (поставляется со сканерами Optech, Канада). Программный продукт PolyWorks не является Cad-системой или графическим редактором, а предназначен для визуализации облаков точек, уравнивания (сшивки отдельных сканов в единое облако, оценки точности сшивки), трансформации данных в заданную систему координат, построения трехмерных моделей объектов, анализа данных и экспорта в ПО заказчика. PolyWorks состоит из нескольких модулей, которые позволяют работать с очень большими объёмами данных. Все модули находятся под руководством оболочки Module Access Center, где и осуществляются основные настройки системы.

Riscan PRO (поставляется со сканерами Riegl LMS, Австрия). Программное обеспечение является проектно ориентированным продуктом, весь объем данных, полученных в рамках одного проекта по проведению измерений, организуется и хранится в соответствии с проектной структурой программного обеспечения RiSCAN PRO. Программный комплекс предназначен для сокращения времени получения данных в поле, при этом предлагая средства визуальной проверки полноты данных прямо в поле в трехмерном виде. Автоматизированные сканы опорных точек (например, отражающих объектов) позволяют пользователю легко размещать данные сканирования в заранее определенной системе координат с высоким разрешением. Помимо сбора данных, программное обеспечение RiSCAN PRO предлагает возможности для постобработки данных.

В базовый комплект программного обеспечения входят такие функции как построение ячеек по облакам точек, представляющим данные сканирования, наделение каждого лазерного измерения информацией о цвете, создание неискаженных, а также объединенных изображений с высоким разрешением для текстурирования ячеек, прореживание облаков точек, построение объекта по облакам точек и многое другое.

Cyclone (поставляется со сканерами Leica Geosystems, США). Программный комплекс предназначен для обработки данных наземного лазерного сканирования. Возможности отдельных модулей программного комплекса: Scan – настройка сканера, Register – уравнивание отдельных «облаков точек», Model – обработка точечных данных и CloudWorx – вывод и обработка «облака точек» в программе AutoCAD и MicroStation.

iQscene 1.1 (поставляется со сканерами iQvolution, Германия). Программный комп-лекс призван проводить первичную обработку данных, объединять их в единую систему и хранить эту уникальную информацию для последующего экспорта в системы проектирования мировых лидеров этой индустрии. Поддерживается множество форматов. Экспорт возможен как всего точечного пространства, так и по наиболее важным фрагментам. Кроме того, она позволяет оперативно пользоваться промышленным виртуальным пространством, за счёт той интереснейшей функции, про которую шла речь выше (когда каждый инженер на предприятии в состоянии посетить самые удалённые уголки, не теряя времени на прогулки).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящем учебном пособии на практических примерах мы показали, что метод лазерной локации Земли и леса перспективен, интенсивно развивается и совершенствуется во многих странах мира, а также и в России. На сегодняшний день метод апробирован, технологически пригоден и адаптирован для практики инвентаризации и мониторинга земель и лесов. Использование лазерного зондирования, трехмерной компьютерной графики и математического моделирования позволяют вывести изучение структуры земных покровов и лесных насаждений на принципиально новый уровень.

Вместе с тем еще имеется ряд задач теоретического плана, решение которых позволит поднять лазерную локацию на более высокий уровень совершенства.

В частности требуется развитие общей теории лазерного зондирования леса, включая вычленение листовой поверхности из средней свободной компоненты лазерного луча, проходящего через оптически дисперсные структуры крон деревьев.

Другое важное направление исследований – моделирование лесного полога с целью более полной интерпретации спектральной плотности получаемых данных, так как математическая теория сама по себе не может обеспечить все необходимые ключи для получения достоверных результатов.

Наши исследования показали, что даже в насаждениях с регулярной структурой полога, состоящих из деревьев с одинаковыми размерами крон, преобразование Фурье обычно не приводит к получению одного спектрального максимума в длине волны, соответствующей одному диаметру кроны. Моделируемая траектория полета не всегда проходит через центр кроны, разделяя ее на две равные части, а чаще рассекает кроны асимметрично – на две неравные части.

В результате преобразования Фурье профиль полога представляет собой преимущественно мультимодальные спектральные кривые, а не единичные спектральные максимумы, соответствующие диаметру кроны. Спектральный «портрет» значительно сложнее в насаждениях с высокими коэффициентами изменчивости диаметров крон. На изменение спектральной плотности оказывают влияние распределение по диаметрам крон и характер пространственного размещения деревьев в древостое.

На наш взгляд, очень перспективно дальнейшее развитие и совершенствование приборной базы и параметризации лазерной локации и синергетического использования сенсоров различных типов (радаров, многоспектральных сканеров, тепловизоров и др.) для определения биомассы лесной растительности и ее пирологических характеристик в различных приложениях.

На данном этапе технологического развития наибольший интерес для производства лазерной съемки земных и лесных покровов представляют приборы серии ALTM (2050/2070/3100/3100EA/Gemini) производства канадской компании Optech Inc., которые на сегодняшний день являются наиболее совершенными в мире воздушными лазерными сканирующими системами и, в отличие от других моделей, обеспечивают наивысшую достижимую частоту сканирования – более 100 тыс. измерений в секунду. Наибольшая плотность точек сканирования при этом составляет 1 точка на 5–7 см поверхности, что принципиально важно для съемки и измерений леса.

Другое не менее важное направление – верификация результатов лазерной съемки с данными наземных измерений как единственного способа оценки истинной точности результатов локации. Здесь требуется проведение дополнительных исследований по выявлению и определению параметров наземной калибровки лазерно-локационных данных.

С некоторым сожалением мы должны констатировать, что российские исследования в области применения методов лазерного зондирования Земли и леса в настоящее время явно не достаточны, что в значительной мере объясняется скудностью государственного финансирования науки в данной области и невыраженной заинтересованностью основных потенциальных пользователей и заказчиков новейших и высокоэффективных технологий дистанционного мониторинга, прежде всего Министерства природных ресурсов РФ, а также ряда других министерств и ведомств.

Мы надеемся, что публикация данного учебного пособия будет способствовать успешному развитию метода лазерной локации в России. Вместе с тем, авторы отдают себе отчет в том, что настоящее учебное пособие не лишено недостатков и будут признательны читателям за высказанные замечания и предложения, которые обязательно будут учтены в дальнейшем, при переизданиях этой книги.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Аникин И.В., Аджели М.А., Онегов В.Л. Метод нечеткого выделения контуров изображений.

Казань: Казанский гос. техн. ун-т, 2003.

Большаков В.Д., Деймлих Ф., Голубев А.Н. Васильев А.П. Радиогеодезические и электроннооптические измерения. М.: Недра, 1985. 303 с.

Большая Советская Энциклопедия (БСЭ). М., Т.1. 1978.

Бруевич П.Н. Фотограмметрия: Учеб. для вузов. М.: Недра, 1990. 285 с.

Геокосмос. www.geokosmos.ru, 2007.

ГеоЛИДАР. www.geolidar.ru, 2007.

ГеоПОЛИГОН. www.geopolygon.ru, 2007.

Данилин И.М. Морфологическая структура, продуктивность и дистанционные методы таксации древостоев Сибири. Автореф. дис. докт. с.-х. наук: 06.03.02. Красноярск: Ин-т леса им.

В.Н. Сукачева СО РАН, 2003. 34 с.

Данилин И.М., Красиков И.И. Определение фитомассы древостоев лазерно-локационным методом // Лесн. таксация и лесоустройство, 2001, 1 (30). С. 138–140.

Данилин И.М., Медведев Е.М. (а) Мониторинг лесов в режиме реального времени на основе лазерной локации и цифровой аэро- и космической съемки. Лидерство высоких технологий в таксации и контроле лесопользования // Дистанционные методы в лесоустройстве и учете лесов. Приборы и технологии. Мат. Всерос. совещ.-семин. с междунар. участ., сент. – 1 окт. 2005 г., Красноярск. Красноярск: Ин-т леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2005.

C. 119-127.

Данилин И.М., Медведев Е.М. (б) Оценка структуры и состояния лесного покрова на основе лазерного сканирования и цифровой аэро- и космической съемки // География и природные ресурсы, 2005, 3. С. 109–113.

Данилин И.М., Медведев Е.М. Современные концепции дистанционного мониторинга лесных экосистем. Основные подходы и решения // ГЕО-Сибирь-2006. Т.2. Экономика природопользования и недвижимости. Землеустройство, лесоустройство и кадастры. Ч.2: Сб. мат.

междунар. науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2006», 24-28 апреля 2006 г., Новосибирск. Новосибирск: СГГА, 2006. С. 194-204.

Данилин И.М., Медведев Е.М., Абэ Н.И. и др. Высокие технологии XXI века для аэрокосмического мониторинга и таксации лесов. Задачи исследований и перспективы использования // Лесн. таксация и лесоустройство, 2005, 1 (34). С. 28–38.

Данилин И.М., Сведа Т. Лазерное профилирование лесного полога // Лесоведение, 2001, 6. С.

Данилин И.М., Черкашин В.П., Михайлова И.А. Компьютерное картографирование и дистанционное зондирование в геоинформационных системах: Учеб. пособ. Красноярск: СибГТУ, 1998. 98 с.

Инструкция по проведению лесоустройства в лесном фонде России. М: ВНИИЦлесресурс, 1995. Часть 1. 175 с.; Часть 2. 112 с.

Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., Балдина Е.А. и др. (а) Цифровая стереоскопическая модель местности: экспериментальные исследования. М.: Научный мир, 2004. 244 с.

Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., Тутубалина О.В. (б) Аэрокосмические методы географических исследований. М.: Academia, 2004. 333 c.

Лобанов А.Н. Фототопография. М.: Недра, 1983.

Маркшейдерские технологии – основа качества, производительности и безопасности, М.: Фирма «Г.Ф.К.», 2006. 14 с.

Медведев Е.М. Основные тенденции развития и практического применения прикладной лазерной локации и систем картографирования реального времени // Дистанционные методы в лесоустройстве и учете лесов. Приборы и технологии. Мат. Всерос. совещ.-семин. с междунар. участ., 28 сент. – 1 окт. 2005 г., Красноярск. Красноярск: Ин-т леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2005. C. 110–118.

Медведев Е.М. Разработка и исследование технологий топографо-геодезических работ при инвентаризации и реконструкции воздушных линий электропередачи по материалам авиационной лазерно-локационной съемки. Автореф. дис. канд. техн. наук: 25.00.34. М.:

МИИГАиК, 2003. 23 с.

Медведев Е.М., Григорьев А.В. С лазерным сканированием на вечные времена // Геопрофи, 2003, 1. С. 5–10.

Медведев Е.М. Мельников С.Р. Можно ли дальше жить без лазерного сканирования? // Маркшейдерский вестн., 2002, 4. C. 4–9.

Медведев Е.М. Мельников С.Р. Преимущества применения лазерных сканирующих систем наземного и авиационного базирования // Горн. пром-сть, 2002, 5. С. 2–4.

Мельников С.Р. Концепция использования современных аэросъемочных и геоинформационных технологий в компании «Геокосмос» // Дистанционные методы в лесоустройстве и учете лесов. Приборы и технологии. Мат. Всерос. совещ.-семин. с междунар. участ., сент. – 1 окт. 2005 г., Красноярск. Красноярск: Ин-т леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2005.

Мельников С.Р. Лазерное сканирование. Новый метод создания трехмерных моделей местности и инженерных объектов // Горн. пром-сть, 2001, 5. С. 3–5.

Науменко А.И. Наземное лазерное сканирование // Дистанционные методы в лесоустройстве и учете лесов. Приборы и технологии. Мат. Всерос. совещ.-семин. с междунар. участ., сент. – 1 окт. 2005 г., Красноярск. Красноярск: Ин-т леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2005.

Общие сведения о ГЛОНАСС. Координационный научно-информационный центр. М.: МО РФ, Основы импульсной лазерной локации: Учебное пособие для вузов / В.И. Козинцев, М.Л. Белов, В.М. Орлов и др. Под ред. В.Н. Рождествина. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, Пестов К.А. Программные средства обработки воздушных лазерно-локационных данных на примере программного комплекса Altexis // Дистанционные методы в лесоустройстве и учете лесов. Приборы и технологии. Мат. Всерос. совещ.-семин. с междунар. участ., сент. – 1 окт. 2005 г., Красноярск. Красноярск: Ин-т леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2005.

Программный комплекс ALTEXIS. М.: Геокосмос, 2007.

http://www.geokosmos.ru/technologies/airborne/altexis/ Серапинас Б.Б. Математическая картография. Учебник для вузов. М.: Академия, 2005. 336 с.

Серапинас Б.Б. Основы спутникового позиционирования. М.: Изд-во МГУ, 1998. 82 с.

Солодухин В.И., Жуков А.Я., Мажугин И.Н. Возможности лазерной аэрофотосъемки профилей леса // Лесн. хоз-во, 1977, 10. С. 53–58.

Сухих В.И. Аэрокосмические методы в лесном хозяйстве и ландшафтном строительстве: Учебник. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. 392 с.

Столяров Д.П., Солодухин В.И. О лазерной таксации леса // Лесн. журн., 1987, 5. С. 8–15.

Усольцев В.А. Формирование банков данных о фитомассе лесов. Екатеринбург: УрО РАН, Фарбер С.К., Соколов В.А., Данилин И.М. и др. Метод ландшафтно-статистической лесоинвентаризации на основе лазерного зондирования и космической съемки лесного покрова // Лесоведение, 2003, 5. С. 1–7.

Шануров Г.А. Радиогеодезические и электроннооптические измерения. Светодальномеры. М.:

МИИГАиК, 1991. 46 с.

Шануров Г.А., Мельников С.Р. Геотроника. Наземные и спутниковые радиоэлектронные средства и методы выполнения геодезических работ: Учеб. пособ. М.: МИИГАиК, 2001. 136 с.

Andersen H.E., McGaughey R.J., Reutebuch S.E. Estimating forest canopy fuel parameters using LIDAR data // Rem. Sens. Environ., 2005, 94: 441–449.

Choi C., Jennings A., Hulskamp J. Learning to segment using fuzzy boundary cell features // Complexity Int., 1996, 6 (Web publ.) http://www.csu.edu.au/ci/vol03/csc96f/csc96f.html Danilin I.M., Medvedev E.M. Forest inventory and biomass assessment by the use of airborne laser scanning method (example from Siberia) // Int. Arch. Photogram. Rem. Sens. & Spat. Inf. Sci., 2004, XXXVI (8/W2): 139–144.

Danilin I., Medvedev E., Sweda T. Use of airborne laser terrain mapping system for forest inventory in Siberia // Precision Forestry. Proc. First Int. Precision Forestry Cooperative Symp., Seattle, Washington, June 17-20, 2001, University of Washington. P. 67–75.

Eichorn F. Ertragstafeln fuer die Weisstanne. Berlin, 1902.

Erdas Imagine Professional for Windows. Version 8.5. Copyright © 2002 ERDAS, Inc.

http://www.erdas.com/home.asp Falkenried L. Positionierung im Wald mithilfe von Satelliten // AFZ DerWald, 2004, 23 (6): 1240-1241.

Gobakken T., Nsset E. Estimation of diameter and basal area distributions in coniferous forest by means of airborne laser scanner data // Scand. J. For. Res., 2004, 19 (6): 529–542.

Inigeo, 2006. http://www.injgeo.ru/rus/pub_txt1.html Haala N., Reulke R., Thies M., Aschoff T. Combination of terrestrial laser scanning with high resolution panoramic images for investigation in forest applications and tree species recognition // http://www.ifp.uni-stuttgart.de/publications/2004/Panoramic_Dresden_thies.pdf Haralick R.M., Stanley R.S., Xinhua Z. Image analysis using mathematical morphology // IEEE Transact. Pattern Anal. Machine Intelligence, 1987, 9 (4): 532–550.

Harding D.J., Lefsky M.A., Parker G.G., Blair J.B. Laser altimeter canopy height profiles, methods and validation for closed-canopy, broadleaf forests // Rem. Sens. Environ., 2001, 76: 283–297.

Hill J.M., Graham L.A., Henry R.J. et al. Wide-area topographic mapping and applications using airborne light detection and ranging (LIDAR) technology // Photogram. Eng. Rem. Sens., 2000, Holmgren J. Prediction of tree height, basal area and stem volume in forest stands using airborne laser scanning // Scand. J. For. Res., 2004, 19 (6): 543–553.

Holmgren J., Persson. Identifying species of individual trees using airborne laser scanner // Rem.

Sens. Environ., 2004, 90 (4): 415–423.

Hudak A.T., Lefsky M.A. et al. Integration of lidar and Landsat ETM+ data for estimating and mapping forest canopy height // Rem. Sens. Environ., 2002, 82 (2/3): 397–416.

Hyde P., Dubayah R., Walker W. et al. Mapping forest structure for wildlife habitat analysis using multi-sensor (LiDAR, SAR/InSAR, ETM+, Quickbird) synergy // Rem. Sens. Environ., 102, (1-2), Kuleis A., Bajorunas A. GPS technologiju taikymo matuojant misku plotus tyrimai (Использование GPS-технологии при съемке лесов) // Geod. Ir. kartogr., (Lietuva), 2001, 27 (3): 118–125.

Laser-Scanners for Forest and Landscape Assessment. Proc. ISPRS working group VIII/2, Freiburg, Germany, Oct., 3-6 2004. Int. Arch. Photogram. Rem. Sens. & Spat. Inf. Sci., 2004, XXXVI (8/W2). ISSN 1682–1750. 344 p.

Lefsky M.A., Cohen W.B., Harding D.J. et al. Lidar remote sensing of aboveground biomass in three biomes // Global Ecol. & Biogeogr., 2002, 11 (5): 393–400.

Lefsky M.A., Turner D.P., Guzy M., Cohen W.B. Combining lidar estimates of aboveground biomass and Landsat estimates of stand age for spatially extensive validation of modeled forest productivity // Rem. Sens. Environ., 2005, 95 (4): 549–558.

Lim K.S., Treitz P.M. Estimation of aboveground forest biomass from airborne discrete return laser scanner data using canopy-based quantile estimators // Scand. J. For. Res., 2004, 19 (6): 558– Lim K.S., Treitz P.M., Wulder M.A. et al. Lidar remote sensing of forest structure // Progress in Physical Geography, 2002, 27: 88–106.

Maltamo M., Eerikainen K., Pitkanen J. et al. Estimation of timber volume and stem density based on scanning laser altimetry and expected tree size distribution functions // Rem. Sens. Environ., 2004, 90 (3): 319–330.

Manual of Photogrammetry, 5th Edition, ASPRS, 2004.

Matheron G. Filters and lattices // Image Analysis and Mathematical Morphology. Vol. 2 / J. Serra ed., Theor. Adv., Chpt. 6. Acad. Press, Inc., 1988.

Means J.E., Acker S.A., Fitt B.J. et al. Predicting forest stand characteristics with airborne scanning lidar // Photogram. Eng. & Rem. Sens., 2000, 66 (11): 1367–1371.

Means J.E., Hopkins P.F., Jensen J.R. et al. Industry and academia explore remote sensing applications // J. For., 2001, 99 (6): 4–6.

Medvedev E.M. Digital automatic orthophoto production with laser locator and aerial photography data // Int. Arch. Photogram. Rem. Sens. & Spat. Inf. Sci., 2003, XXXII (6W8/1).

Medvedev E.M. Simultaneous recording of LIDAR and aerial imagery // GIM Int., 2002, 1.

Morsdorf F., Meier E., Ktz B. et al. LIDAR-based geometric reconstruction of boreal type forest stands at single tree level for forest and wildland fire management // Rem. Sens. Environ., 2004, Nsset E., Bollandss O. M., Gobakken T. Comparing regression methods in estimation of biophysical properties of forest stands from two different inventories using laser scanner data // Rem. Sens. Environ., 2005, 94 (4): 541–553.

Nsset E., Gobakken T., Holmgren J. et al. Laser scanning of forest resources: the Nordic experience // Scand. J. For. Res., 2004, 19 (6): 482–499.

Nelson R., Short A., Valenti M. Measuring biomass and carbon in Delaware using an airborne profiling LIDAR // Scand. J. For. Res., 2004, 19 (6): 500–511.

Optech Incorporated official website, 2007. http://www.optech.ca/ Pal S.K., Ghosh A. Fuzzy geometry in image analysis // Fuzzy sets and systems, 1992, 48.

Patenaude G., Hill R. A, Milne R. et al. Quantifying forest above ground carbon content using LiDAR remote sensing // Rem. Sens. Environ., 2004, 93 (3): 368–380.

Persson., Holmgren J., Sderman U. Detecting and measuring individual trees using airborne laser scanning // Photogram. Eng. & Rem. Sens., 2002, 68 (9): 925–932.

Proceedings of the ScandLaser Scientific Workshop on Airborne Laser Scanning of Forests, Sept. 3Ume, Sweden. Working Paper 112 2003. Swedish Univ. of Agricultural Sci. Dpt. For.

Res. Manag. & Geomatics. ISSN 1401–1204. 273 p.

Remote Sensing of Forest Environments. Concepts and Case Studies / Ed. by M.A. Wulder and S.E.

Franklin, Kluwer Acad. Pub., 2003, 519 p.

Riano D., Chuvieco E., Condes S. et al. Generation of crown bulk density for Pinus sylvestris L. from lidar // Rem. Sens. Environ., 2004, 92 (3): 345–352.

St-Onge B., Jumelet J., Cobello M., Vega C. Measuring individual tree height using a combination of stereophotogrammetry and lidar // Can. J. For. Res., 2004, 34 (10): 2122–2130.

Soille P. Morphological image analysis: principles and applications. Springer-Verlag, Berlin, 1999.

Thies M., Spiecker H. Evaluation and future prospects of terrestrial laser scanning for standardized forest inventories // Int. Arch. Photogram. Rem. Sens. & Spat. Inf. Sci., 2004, XXXVI (8/W2): 192–197.

Wulder M.A., Hall R.J., Coops N.C., Franklin S.E. High spatial resolution remotely sensed data for ecosystem characterization // BioScience, 2004, 54 (6): 511–521.

Yu X., Hyyppa J., Kaartinen H., Maltamo M. Automatic detection of harvested trees and determination of forest growth using airborne laser scanning // Rem. Sens. Environ., 2004, 90 (4): 451–

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Список используемых сокращений АЦП Аналого-цифровой преобразователь БНК Бортовой навигационный комплекс ГИС Геоинформационная система ЛЛ Лазерный локатор, лазерно-локационный ОЭБ Оптико-электронный блок РЛ Радиолокация, радиолокационный СБВ Специализированный бортовой вычислитель ALTM Airborne Laser Terrain Mapper GIS Geographical Information System GPS Global Positioning System IMU Inertial Measurement Unit INS Inertial Navigational System IRS Inertial Reference System POS Position and Orientation System UTM Universal Transverse Mercator WGS-84 World Geodetic System (по данным журнала «GIM International», декабрь 2006) Примечания:

1. Продукты в таблице расположены так, как в источнике, т.е. в порядке английского алфавита по названиям компаний производителей.

2. В таблице представлены только данные, которые компании сами официально представили в качестве характеристик производимых ими лидаров. Т.е.

представленные данные выражают мнение каждой компании о своем продукте и поэтому они не могут считаться вполне объективными.

3. Данная таблица дает самое общее представление о производительности и других технических характеристиках аэросъемочных лидаров, так как почти все приведенные технические параметры нуждаются в дополнительной интерпретации для того, чтобы выступать в качестве объектов анализа. Есть основания полагать, что некоторые данные не соответствуют действительности.

4. Достоверность приведенных данных по продукту ALTM 3100 Optech Inc. гарантируется компанией ГеоЛИДАР.

5. Публикуется с сокращениями.

леднее обновление Расстояние, Частота сканирования (min-max), КГц Максимальный угол сканирования (град) Максимальное чисПервый Первый откликов на каждый Программное

ПО ПО +TEPP TEPP

Разрешение по дальности, l, см Точность по высоте, l, см Точность плановых координат, l, см Весь комплекс, кг, 64 кг, 30 кг, Приложение 3. Сравнительные результаты деятельности некоторых ведущих производителей аэросъемочных лидаров Объем продаж и уровень технической поддержки в России указан на 30.12. Эксплуатируются в (эксклюзивность) (эксклюзив- (нет данных) том практической деятельности Наличие авторизованного сервисного цен- Да Нет данных Нет данных Нет данных Наличие сертификата Наличие согласования для Ми-8 и его на установку на лета- модификаций, Нет данных Нет данных Нет данных тельных аппаратах в Ка-226, Ан- Приложение 4. Сравнительная таблица технических характеристик наиболее распространенных аэросъемочных лидаров Примечания:

1. Все представленные в таблице данные получены из технических спецификаций приборов, размещенных на сайтах компаний или предоставленных во время выставок, конференций, презентаций.

2. Некоторые данные противоречат данным из Приложения 1. Это типичное явление для современной лазерной локации.

3. Автор комментариев Е.М. Медведев.

импульсов максимальной высоте, кГц Наличие гибкой рования в зависимости от условий съемки) Возможности по ности сканирования Тип развертки Пилооб- Синусо- на базе волоконно- – обеспечение равенства продольной и поразный идальны вращаю- оптической перечной плотности;

Фактическое разрешение по следовательными откликами, м подвеске влагозащита) -10°С до

MINISTRY OF EDUCATION AND SCIENCE OF THE RUSSIAN FEDERATION

MOSCOW STATE UNIVERSITY ON GEODESY AND CARTOGRAPHY

RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES, SIBERIAN BRANCH

V.N. SUKACHEV INSTITUTE OF FOREST

MINISTRY OF AGRICULTURE OF THE RUSSIAN FEDERATION

KRASNOYARSK STATE AGRICULTURAL UNIVERSITY

INTERNATIONAL INSTITUTE ON FOREST ECOSYSTEM MONITORING

GROUP OF COMPANIES “GEOKOSMOS”, “GEOLIDAR”, “GEOPOLIGON” E.M. Medvedev, I.M. Danilin, S.R. Mel’nikov

LASER LOCATION OF

EARTH AND FOREST

Recommended by Ministry of Education and Science of the Russian Federation for interuniversity use as a basis textbook for students learned on following specialities:

120301 “Land Planning”, 120302 “Land Cadastre”, 120303 “City Cadastre”, 260400 “Forest and Forest Park Management”, 020800 “Ecology and Nature Management”, 013600 “Geoecology”, 650400 “Photogrammetry and Remote Sensing”, 080800 “Exploration of Natural Resources by Aero-Space Methods”, 650300 “Geodesy”, 300100 “Applied Geodesy”, 300300 “Aerophototopography”, 013700 “Cartography”, 071900 “Information Systems in Geodesy and Cartography”, 131200 “Laser Systems in Missile Engineering and Cosmonautics”,

MOSCOW KRASNOYARSK

UDC 528.7(075.8); 621.37; 629.78; 630.52:587/588; 634.0. BBK 43.4В E.M. Medvedev, I.M. Danilin, S.R. Mel’nikov.

Laser Location of Earth and Forest: Textbook. 2-nd edition, revised and enlarged. Moscow:

Geolidar, Geokosmos; Krasnoyarsk: V.N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, 2007. 230 p. (in Russian with summary in English): Fig. 160; Tabl. 45; Ref. 87;

Suppl. 4.

ISBN 5-903055-09- In this book the matter and principles of laser location are discussed. The data on instrument securing of aerial laser and digital photography survey and results on different projects’ implementation in Russia and in foreign countries are shown. Advantages of the newest laser location high-tech methods for earth and forest survey are shown on actual materials, an examples of three dimensional analysis of land surface, forest structure and biomass by laser location data and global positioning system are discussed.

The use of laser location method, combined with digital photography and video, satellite navigation and global positioning, and accompanied with satellite filming in optical and radio diapasons and integrated to geoinformation systems for remote sensing of natural environments, land- and forest planning, make it possible to conduct remote sensing monitoring of lands and forests with high efficiency, minimizing ground-based works and significant time and money saving.

The textbook is written with considering State Educational Standard for the technical and natural sciences disciplines and is meant for completing by students graduate and term papers, guiding laboratory studies and practical works on the following specialities and disciplines: “Land Planning”, “Land Cadastre”, “City Cadastre”, “Monitoring of Natural Resources”, “Forest and Forest Park Management”, “Aerospace Methods in Forest Management and Landscape Building”, “Photogrammetry and Remote Sensing”, “Exploration of Natural Resources by Aerospace Methods”, “Ecology and Nature Management”, “Geoecology”, “Geodesy”, “Applied Geodesy”, “Aerophototopography”, “Cartography”, “Information Systems in Geodesy and Cartography”, “Laser Engineering and Laser Processing”, “Laser Systems in Missile Engineering and Cosmonautics”, “Optoelectronic Instruments and Systems”.

The textbook might be in use by specialists in the field of land- and forest planning, remote sensing methods, geodesy and cartography, ecology and nature management, agriculture and forestry, nature protection, by high school lecturers, scientists, post-graduate and graduate students of land planning, forestry, cartography, geodesy, geography, biological faculties and departments of classical and specialized universities, technological, agricultural, forest technical and polytechnic institutes of higher education.

A.P. Guk – Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Department on Photogrammetry and Remote Sensing, Siberian State Geodesy Academy (Novosibirsk);

Yu. F. Knizhnikov – Doctor of Geographical Sciences, Professor, Head of Laboratory on Aerospace Methods V.I. Sukhikh – Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Leading Research Scientist for Center on Problems of Forest Ecology and Productivity, Russian Academy of Sciences (Moscow);

N.Ya. Shaparev – Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Head of Department on Computing Physics, Institute on Computing Modeling, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch (Krasnoyarsk) Approved for publication by Academic Council of V.N. Sukachev Institute of Forest, All materials publised in this book are protected by copyright, which covers the exclusive rights to reproduce and distribute the materials, as well as all translation rights. No materials published in this book may be reproduced by any forms and means without first obtaining written permission from the owner of author rights.

ISBN 5-903055-09-

CONTENTS

INTRODUCTION ……………………………………………………………………………………………..

1.1 Matter and General Principles of Laser Location ……..………………………………………………..… 1.4 Laser Location and Traditional Methods for Topographical Survey ……….……………………….….. 1.5 The Concept for Laser Location Method of Gathering Geospatial Data …..……………………...…… 1.6 Economic Perspectives for the Usage of Laser Location Instruments …..………………………..…… 2.1 The Methods for Getting Laser Location Images. Basic Principles for Functioning of Typical Aerial 2.2 The Method for Detection of Laser Points’ Coordinates During Implementation of Laser Location 2.3 The Functional Scheme of Typical Laser Locator on an Example of ALTM by Optech ……………... 3.2 Reflection of Laser Beam from Surface Objects ……..…………………………………………..………. 3.3 Mathematical Modeling of Laser Location Measurement ………………..………………….………..…. 3.4 Questions of the Lidar Usage Safety..…...….…………………………………………….…………….... 4.1 Principles of Functioning of the Onboard Navigation Complex ……………….……………………...… 4.2 Determination of the Angle Parameters ………………………………………….…………………......... 4.4 Basic Principles of GPS/IMU Systems’ Functioning ………………………………………....……….…. 5.2 Physical Limits for Laser Location Method and Ways for Their Overcoming ………….……..……..... 5.3 General Questions on Information Value of Laser Location Data ………………..…………………..… 6.1 Critical Parameters of Laser Location and Optimization of the Survey Regimes ………………….…. 6.2 Stages of Laser Location Survey and Main Procedures of Metrological Support …..…………….….. 6.3 Measurement of Instrumentation Parameters of Scanner Block ……………………………………..… 6.4 General Principles of the Flight Calibration Procedure Gauge ………..………..……………………....

7. CONTEMPORARY METHODS AND TECHNOLOGIES FOR LASER LOCATION OF EARTH

7.1. Investigation of Earth Surface and Forest Cover Structure by Laser Location and Digital Aerialand Space Photography...………………………………………………………………………………..… 7.2. Assessment of Timber Stock and Stand Phytomass by Laser Location Method ……………………..

8. LASER-LOCATION METHOD IN TOPOGRAPHY AND SYSTEMS OF REAL TIME MAPPING …

8.1 Technological Background for Laser-Location Method ……………………………………..…………... 8.2 The State and Prospects for Development of Contemporary Digital Aerial Phototopography …….... 8.3 The Analog and Digital Aerial Photographic Cameras …………………….……………….………….... 8.4 The Methods of Classification and Background Technical Characteristics of Modern Digital Aerial 8.7 Terrestrial laser scanning (by A.I. Naumenko and A.I. Danilin) ………………………….………..…….

CONCLUSION ………………………………………………………………………………………..………

REFERENCES ………………………………………………………………………………………….……

ЛАЗЕРНАЯ ЛОКАЦИЯ ЗЕМЛИ И ЛЕСА

Издание второе, переработанное и дополненное Опубликовано при финансовой поддержке компании «Геокосмос» и Международного института мониторинга лесных экосистем Художник-оформитель Л.С.Шкуратова Подписано в печать 15.01.2007 г. Формат 6090/8.

Гарнитура Arial. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Уч.-изд. л. 24.4. Усл. печ. л. 29.3. Тираж 1000 экз.

115035, Москва, ул. Софийская набережная, д. 30, стр. Тел.: (495) 953-0100; факс: (495) 953-0470; info@geolidar.ru 110017, Москва, ул. Большая Ордынка, д. 14, стр. Тел.: (495) 953-0074; факс: (495) 959-4093; info@geokosmos.ru 660036, Красноярск, Академгородок, 50/ Тел./факс: (391) 433-686; institute@forest.akadem.ru Отпечатано с оригинал-макета в Институте леса им. В.Н. Сукачева СО РАН.

Качество печати соответствует качеству оригинал-макета

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Похожие работы:

«International Center for Not-for-Profit Law НЕКОММЕРЧЕСКОЕ ПРАВО (УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ) Бишкек-2012 УДК 342 ББК 67.99(2)1 Н 47 Авторы: Н.А. Идрисов, консультант Международного центра некоммерческого права (ICNL) по Кыргызстану – главы 1, 3, 5. У.Ю. Пак, к.ю.н., заведующая кафедрой гражданского и предпринимательского права ИЦПС КНУ им. Ж. Баласагына – главы 2, 19. Н.Б. Аленкина, старший юрист проекта по развитию коммерческого права ARD/Checchi USAID - главы 4, 8. Л.А. Макаренко, советник председателя...»

«Составитель А.Б. Мельников (кафедра экономики, бухгалтерского учета и аудита Краснодарского университета МВД России). Рецензенты: А.Б. Цукахин, кандидат экономических наук, (Краснодарский университет МВД России); Программа для сдачи конкурсного вступительного экзамена в адъюнктуру по Экономике / сост. А.Б. Мельников. – Краснодар: Краснодарский университет МВД России, 2013. – 33 с. Программа для сдачи конкурсного вступительного экзамена в адъюнктуру по Экономике, определяет содержание и...»

«А. Д. Богатуров В. В. А в е р к о в Рекомендовано УМО вузов РФ по образованию в области международных отношений при МГИМО МИД (У) России в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений по направлениям Международные отношения и Зарубежное регионоведение Москва 2010 УДК 327 ББК 66.4 Б73 Богатуров А. Д., Аверков В. В. Б73 История международных отношений. 1945—2008: Учеб. пособие для студентов вузов / А. Д. Богатуров, В. В. Аверков. — М.: Аспект Пресс, 2010. - 5 2 0 с. ISBN...»

«А.А.Азизов, Н.Г.Акиншина ОБРАЗОВАНИЕ В ИНТЕРЕСАХ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ Учебно-методическое пособие Ташкент - 2009  Учебно-методическое пособие по Образованию в интересах устойчивого развития предназначено для педагогов старших классов школ, лицеев, колледжей, а также для слушателей институтов повышения квалификации, преподавателей университетов и высших педагогических учебных заведений, интересующихся вопросами устойчивого развития и образования. Авторы: А.А.Азизов, кандидат химических наук,...»

«1 Автор-составитель Курдюкова Наталья Анатольевна, кандидат психологических наук, доцент. Программа предназначена для подготовки к сдаче вступительного экзамена в аспирантуру по специальности 19.00.05. Программа включает в себя требования к уровню подготовки кандидатов для поступления, определяет содержание дидактических блоков, выносимых на экзамен, содержит примерные вопросы, выносимые на экзамен, критерии оценки ответа экзаменующегося, список рекомендованной для подготовки к экзамену...»

«Государственное образовательное учреждение Московская академия рынка труда и информационных технологий Дворец Н.Н., Дудников С.В., Фильченкова Е.А., Юрченко Е.В. ИНВЕСТИРОВАНИЕ В РЕАЛЬНУЮ ЭКОНОМИКУ. ЧАСТЬ I Учебно-методическое пособие Москва Издательство МАРТИТ 2010 1 УДК 330.1 ББК 65.01 Д-24 Дворец Н.Н., Дудников С.В., Фильченкова Е.А., Юрченко Е.В., Инвестирование в реальную экономику: Учебно-методическое пособие. Часть I. М.: Изд-во МАРТИТ, 2010. 86 с. В части I учебно-методического пособия...»

«УТВЕРЖДАЮ МИНОБРНАУКИ РОССИИ Ректор института Орский _ Г.А. Мелекесов гуманитарно-технологический июня 2013 г. институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения ПРИНЯТО высшего профессионального образования Решением Ученого совета Оренбургский государственный от июня 2013 г. университет протокол № (Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ) ПОЛОЖЕНИЕ _ № г. Орск О конкурсе монографий, учебников и учебных пособий 1. Общие положения 1.1....»

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники Институт информационных технологий А. П. Казанцев, В. И. Пачинин, П. П. Стешенко Материалы и компоненты электронной техники Программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальности 1-36 04 02 Промышленная электроника вечерней и заочной формы обучения Минск БГУИР 2011 УДК 621.315.5(076) ББК 32.843я7 К14 Рецензент профессор кафедры...»

«Федерация профсоюзных организаций Томской области ВЕДЕНИЕ ТРУДОВЫХ КНИЖЕК Методические рекомендации для профсоюзного актива г. Томск – 2011 1 Трудовая книжка является основным документом о трудовой деятельности и трудовом стаже работника. Каким образом ее оформить и как правильно заполнять? Ответы на эти вопросы вы найдете в издании, которое подготовили: Н.И. Воистинова – заведующая юридической консультацией Федерации профсоюзных организаций Томской области, тел. (3822)53-31-47; Н.И. Фролов –...»

«Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова Сельский туристский бизнес в Алтайском крае Учебное пособие Барнаул • 2009 УДК 379.85 ББК 65.9(2Рос– 4Алт) 497.58 С 279 Авторы: А.Н. Дунец, В.В. Исаев, Н.В. Биттер, Л.И. Донскова, В.С. Ревякин, В.С. Бовтун, Т.Г. Петракова, О.Ю. Герасимова, Е.Л. Панин, А.В. Косицына Рецензент кандидат педагогических наук, доцент С.А. Гокк С 279 Сельский туристский бизнес в Алтайском крае : учебное пособие / под ред. А.Н. Дунца. – Барнаул :...»

«1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации Международный институт государственной службы и управления Основы математического моделирования социально-экономических процессов Учебно-методический комплекс дисциплины Для студентов, получающих первое высшее профессиональное образование по очной форме обучения по программе бакалавриата...»

«ОТРАСЛЕВАЯ ЛИТЕРАТУРА. ПОСТУПЛЕНИЕ: АПРЕЛЬ 2014 г. ОГЛАВЛЕНИЕ Естественные науки Техника. Технические науки История. Исторические науки Экономика. Экономические науки Средства массовой информации Библиотечное дело Искусство. Искусствознание Психология Прочие Естественные науки 22.3г Г 68 Горелик, Геннадий Ефимович. Кто изобрел современную физику? : от маятника Галилея до квантовой гравитации / Геннадий Горелик ; [Династия, фонд некоммер. программ]. Москва: АСТ ; Москва : CORPUS, 2013. - 331,...»

«МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ ДЕПАРТАМЕНТ КУЛЬТУРЫ ГОРОДА МОСКВЫ Московский государственный зоологический парк ЕЖЕГОДНЫЙ ОТЧЕТ 2007 Информационно-справочный материал о работе Московского зоопарка в 2007 году Главный редактор сборника Генеральный директор Московского зоопарка В. В. Спицин Общая редакция Л. Егорова _ Копирайт ГУК Московский зоопарк Москва, 123242, Большая Грузинская, 1. Тел: (495) 255-60-34 Факс (495) 605-17-17 E-mail: moscowzoo-admin@cdt.ru...»

«К.Н. ЮСУПОВ, А.В. ЯНГИРОВ, А.Р. ТАЙМАСОВ НАЦИОНАЛЬНАЯ ЭКОНОМИКА Под общей редакцией академика РАЕН, заслуженного деятеля науки РФ К.Н. Юсупова Допущено учебно методическим объединением по образованию в области национальной экономики и экономики труда в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности Национальная экономика Второе издание, стереотипное УДК 332(075.8) ББК 65.04я73 Ю91 Рецензенты: А.Ф. Зимин, заведующий кафедрой экономики и управления...»

«Список научных публикаций доцента кафедры международных отношений и регионоведения ВГУ Михалева О.Ю. Научные работы: 1. Михалев О.Ю. Антиевропейский дискурс крайних политических сил Польши // Панорама - 2008: сборник научных материалов / под общ. ред. А.А. Слинько; отв. ред. О.В. Шаталов. – Воронеж, 2009. – С. 49-60. 2. Михалев О.Ю. Влияние распада СССР на переориентацию внешней политики Польши // Панорама - 2007: сборник научных материалов / под общ. ред. А.А. Слинько; отв. ред. О.В. Шаталов....»

«Е.И. Яблочников, В.И. Молочник, Ю.Н. Фомина РЕИНЖИНИРИНГ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА Учебное пособие Санкт-Петербург 2008 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ Е.И. Яблочников, В.И. Молочник, Ю.Н. Фомина РЕИНЖИНИРИНГ БИЗНЕСПРОЦЕССОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА Учебное пособие Санкт-Петербург Е.И. Яблочников, В.И. Молочник, Ю.Н....»

«Д. В. Долгушин Д. А. Цыплаков Религиозно философская культура России Учебное пособие для студентов вузов нефилософских специальностей Часть I Православная Гимназия во имя Преподобного Сергия Радонежского Новосибирск 2011 ББК 86.372 Д 64 Под общей редакцией Архиепископа Новосибирского и Бердского Тихона Рецензенты: Л. Г. Панин. д.филол.н., профессор, В. Ш. Сабиров, д.филос.н., профессор, Л. И. Боровиков, к.п.н., доцент, Н. Н.Попова, директор Центра культурологиче ского и...»

«А. Ю. Карандеев, С. А. Михайлов ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ПРАКТИКУМ. БАЗОВЫЙ КУРС Версия 1.0 на основе gvSIG Desktop 1.11 2 Липецкий государственный педагогический университет Кафедра географии Центр свободного программного обеспечения ООО НПО Геоинформационные Системы и Технологии УДК 91(075.8) ББК 26.8я73 Карандеев А.Ю., Михайлов С. А. Географические информационные системы. Практикум. Базовый курс: Учеб. пособие для ВУЗов / А.Ю. Карандеев, С. А. Михайлов. – Липецк, – 111 с....»

«Авторский курс – А.И. Гавриляк, к.ф.н., доцент ЛИТЕРАТУРА по курсу ФИЛОСОФИЯ (Ч. 1) для студентов 3 курса ОЗО ЮРИДИЧЕCКОГО института Раздел I. Философская ПРОПЕДЕВТИКА 1. Алексеев П.В., Панин А.В. Философия. Учебник. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М.: ПБОЮЛ Л.М. Захаров, 2001. [Раздел I]. 2. Алексеев П.В., Панин А.В. Диалектический материализм (Общие теоретические принципы). М.: Высш. шк., 1987 (Раздел 1, главы 1, 4, 5). 3. Введение в философию: Учебное пособие для вузов / Авт. колл.:...»

«Методические рекомендации по обеспечению выполнения требований санитарных правил и норм СанПиН.1.4.559-96 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества на водопроводных станциях при очистке природных вод (утв. постановлением Госстроя РФ от 31 марта 2000 г. N 24) Согласованы с Департаментом Госсанэпиднадзора Минздрава РФ от 21 марта 2000 г. N 111-10/07-04 В соответствии с Общероссийским строительным каталогом настоящим...»










 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.