Технология оперативного совмещения цифровых аэрокосмоснимков и карт по опорным точкам в специализированной ГИС

Необходимость в оперативном совмещении цифровых аэрокосмоснимков и карт в ГИС возникает при решении многих научных и прикладных задач, основанных на совместной автоматизированной обработке их изображений, ограниченной вре-менными рамками каких-либо процессов. Особенно остро проблема оперативного совмещения снимков и карт стоит в задачах получения актуальной информации о быстроменяющихся во времени процессах, происходящих на местности при чрезвычайных (экстренных) и других ситуациях, когда их обработка и анализ осуществляется по снимкам, интенсивным потоком поступающих на вход ГИС. Своевременность получения этой информации пользователем и ее корректность во многом определяются потенциальными возможностями используемой технологии (подходов, методов и алгоритмов) совмещения снимков и карт по обеспечению требуемой точности совмещения, его оперативности и эффективности. Анализ процессов совмещения снимков и карт в таких современных системах обработки данных ДЗЗ и ГИС, как, например, ERDAS Imagine, ER MAPPER, ГИС ARC/INFO, ГИС ПАНОРАМА и других показывает, что им присущи определенные ограничения в части его ускорения, повышения точности и эффективности. Эти ограничения проявляются при совмещении карт со снимками, имеющими искажения, превышающие допустимые. Искажения на снимках могут быть вызваны влиянием на процесс их формирования при фотографировании: рельефа местности, кривизны земной поверхности и отклонения главного луча от точки надира (наклона снимка). Они характеризуются смещениями точек на изображении снимка в центральной проекции от их истинного положения, которое они занимают в ортогональной. Снижение точности, оперативности и эффективности совмещения карт со снимками, имеющими искажения, обуславливается ограниченными возможностями в достижении требуемой точности совмещения любого из известных преобразований (проективных, полиномиальных, триангуляции и др.), применяемых для трансформирования изображений, при недостаточном для этого количестве опорных точек. Обычно количество опорных точек, визуально идентифицируемых на изображениях снимков и карт, ограничено, поэтому для достижения требуемой точности совмещения их может потребоваться больше, чем идентифицировано. При дефиците опорных точек область совмещения уменьшают или разбивают на зоны до размеров, в пределах которых при имеющемся количестве опорных точек может быть достигнута требуемая точность совмещения. Однако такой подход снижает эффективность совмещения из-за уменьшения размеров первоначальной области, запланированной для этой цели. Поскольку количественная оценка искажений, имеющихся на снимках в области совмещения, в существующих программных продуктах отсутствует, то выбор преобразования для трансформирования снимков и карт в систему координат совмещения с необходимой точностью носит эмпирический и итерационный характер, что значительно снижает оперативность совмещения.
В докладе представлена и обсуждается технология оперативного совмещения снимков и карт по опорным точкам, которая устраняет эти ограничения, позволяя: при совмещении снимков и карт применять автоматизированную технологию фотограмметрической обработки одиночного снимка, используя для этого цифровые матрицы высот рельефа; применять в зависимости от характера искажений, имеющихся на снимке, адекватный им способ совмещения снимка и карты; проводить совмещение снимков и карт с использованием минимального количества опорных точек (4), идентифицируемых на их изо-бражениях; для достижения требуемой точности совмещения снимков и карт создавать внутри области совмещения дополнительное количество опорных точек путем их моделирования. В качестве моделей опорных точек используются соответственные узловые точки регулярных сеток, построенных в плоскости снимка и карты расчетным путем.
Работа выполнена в рамках программы Союзного государства “Разработка и использование перспективных космических средств и технологий в интересах экономического и научно-технического развития Союзного государства (“Космос-СГ”).