В чем заключается основное отличие между традиционными двухмерными электронными картами и трехмерными картами, создаваемыми по результатам аэрофотосъемки (сокр. – АФС)? Если говорить кратко, то такие карты открывают широкие возможности по измерению параметров объектов местности, мониторинга изменений и построения пользовательских слоев геометрии. Но существуют области применения, в которых анализ с помощью трехмерного моделирования позволяет получать несравнимо больший объем информации. В этом материале мы бы хотели разобрать один из наглядных примеров того, как системы трехмерного моделирования помогают в анализе данных АФС природных объектов и их геоморфологической структуры.
В ходе деловой миссии в Анголе специалисты Геоскан при поддержке компании Alfa Sementeira выполнили съемку окраин города Луэна. Главной задачей съемки стало обследование оврагов: их распространение на тот момент уже вызвало обрушение нескольких домов, в связи с чем было выполнено 3D-моделирование участка, дабы сравнить данные аэрофотосъемки с данными спутниковой съемки и рассчитать направление и скорость движения эрозии.
Интенсивное оврагообразование связано с двумя важными факторами:
- Скоплением влаги на вершинах склонов (где располагается застроенная территория) в связи с частым выпадением дождей. При избыточном количестве влаги образуются уступы оврагов, размывающие склоны и, соответственно, угрожающие объектам, находящимся на вершинах склонов. Затем уступы удлиняются и расширяются, образуя ответвления, угрожающие размывом еще большей площади земель.
- Человеческой деятельностью. Ведение сельскохозяйственной деятельности, вырубка растительности, а также дорожное строительство, ирригация и сброс промышленно-бытовых вод на вершинах склонов способствуют их разрыхлению и интенсификации оврагообразования.
Аэрофотосъемка участка в Луэне была проведена с помощью комплекса Геоскан 201, обработка – в программном комплексе Agisoft PhotoScan. Для визуализации и анализа полученных данных использовалась онлайн-система для визуализации геопространственных данных «Спутник Веб». Это система для просмотра и анализа данных, получаемых при съемке с беспилотников, то есть, детализированных 3D-моделей, при этом позволяющая работу с данными непосредственно в браузере. Рассмотрим конкретный пример – модель оврага, загруженную в Спутник Веб:
Эта модель - результат съемки, прошедшей в середине сентября 2018 г. На модели можно видеть овраг, его оцифрованные контуры, а также контуры ближайших улиц и домов. Чтобы оценить значение информации, получаемой в результате анализа модели, сравним данные с результатами съемки начала 2018 года, предоставляемой сервисом Bing Maps.
Рис. 1. Фрагмент данных спутниковой съемки в сервисе Bing Maps
Сравнивая данные двух съемок, можно проследить развитие формы рельефа. Достаточно наглядно прослеживается развитие и углубление боковых ответвлений, наиболее значительное из которых – в северной части участка – размыло улицу и обрушило несколько домов (в красном контуре на первом снимке – область, подвергнутая бедствию):
Рис. 2. Фрагмент данных спутниковой съемки участка оврага в сервисе Bing Maps
Рис. 3. Фрагмент данных спутниковой съемки участка оврага в Спутник Веб
Сравнивая данные за полгода, можно приблизительно оценить направление и скорость движения эрозии, чтобы понять, где и как следует организовать защиту против оврагов. Возможность загрузки и обработки данных аэрофотосъемки с помощью облачной 3D-реконструкции в Спутник Веб позволяет оперативно обновлять и анализировать разновременные данные и осуществлять своевременный мониторинг. Так, например, в случае проведения ежемесячного или ежеквартального мониторинга участка путем АФС, органы муниципального управления имели бы возможность контролировать движение эрозии и изменения рельефа с точностью до десятка сантиметров.
Чтобы понять, в чем заключаются основные особенности работы в Спутник Веб, сравним актуальные данные спутниковой съемки с данными АФС:
Рис. 4. Фрагмент данных спутниковой съемки в сервисе Google Maps
Рис. 5. Фрагмент данных спутниковой съемки участка оврага в сервисе Google Maps
При сравнении ортофотопланов разница между данными спутниковой съемки и АФС будет заключаться лишь в разрешении снимков. Тем не менее простое рассмотрение двухмерных карт не позволяет просматривать модели объектов по оси высот, то есть не позволяет рассчитывать глубину оврагов, а, следовательно, и прогнозировать направление движения эрозии. Спутник Веб предоставляет набор инструментов для точного вычисления параметров форм рельефа:
Рис. 6. Расчет глубины участка оврага в Спутник Веб
Рис. 7. Расчет объема участка оврага в Спутник Веб
Рис. 8. Расчет профиля рельефа участка оврага в Спутник Веб
Все из перечисленных инструментов: расчёта объемов, длин и глубин, построения профилей - - предоставляют возможности получать точные данные о геоморфологической структуре рельефа и наглядно их визуализировать. Обретенные в результате вычислений и анализа данные позволили выявить участки, где за последние полгода происходило оврагообразование, построить их профили и выявить по ним участки наиболее интенсивного движения эрозии, что позволит спрогнозировать, какие дома и улицы овраг может затронуть следующими, предупредить жителей и предпринять комплекс защитных мер.
На этом возможности Спутник Веб не ограничиваются. Спутник Веб позволяет размещать на портале пространственные данные – ортофотопланы, цифровые модели и векторные данные – как в свободном, так и в ограниченном доступе, производить облачную обработку данных аэрофотосъемки и удобно управлять представлением и визуализацией данных. Структура Спутника позволяет интегрировать ГИС для использования в системах обеспечения градостроительства, для земельного надзора и кадастрового учета, цифровой картографии, мониторинга строительных работ и моделирования чрезвычайных ситуаций (читайте подробнее о каждом из соответствующих способов применения в статьях по ссылкам). Используйте ГИС Спутник для вывода ваших возможностей работы с пространственными данными на новый уровень!