Топологический редактор как основа системы сбора картографической информации для цифровой фотограмметрической станции

УДК 528.7:681.325 В.Н. Никитин СГГ А, Новосибирск

ТОПОЛОГИЧЕСКИЙ РЕДАКТОР КАК ОСНОВА СИСТЕМЫ СБОРА КАРТОГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ

Фотограмметрические методы сбора картографической информации сохраняют свою ведущую роль при создании и обновлении топографических карт, при изготовлении цифровых моделей рельефа и фотографических изображений местности в картографических проекциях (ортофотокарт, ортофотопланов). Большой территориальный охват, съёмка труднодоступных территорий, возможность контроля точности и полноты собираемой информации обеспечивают их преимущество перед наземными методами топографической съёмки.

В настоящее время основным инструментом обработки материалов фотографической съёмки являются цифровые фотограмметрические станции (ЦФС). Это сложные программно-технические комплексы, включающие сканирующие устройства, вычислительную технику, программное обеспечение (ПО) для подготовки исходных материалов, вычисления элементов взаимного и внешнего ориентирования снимков, выполнения фототриангуляции, сбора картографической информации, контроля качества получаемой продукции, её оформления и экспорта в картографические или ГИС-системы.

Одной из самых трудоёмких технологических операций при создании топографических карт является сбор картографической информации. Сложность её выполнения часто возрастает из-за несоответствия требований заказчика и возможностей программного обеспечения ЦФС, что приводит к необходимости использования дополнительного программного обеспечения. Для решения этой и многих других проблем в качестве системы сбора картографической информации в новой версии цифровой фотограмметрической станции SDS, создаваемой на кафедре фотограмметрии и дистанционного зондирования СГГА, автором разработан топологический редактор.

Своё название редактор получил благодаря способности работать как с объектной моделью данных, так и с топологической, основанной на цепочноузловой структуре. Это обеспечивает эффективное выполнение аналитических операций над пространственными данными, например, в системе контроля качества. Развитая модульная структура редактора позволяет при необходимости реализовать и другие модели пространственных данных.

Другой важной особенностью разработанного топологического редактора является гибкое информационное обеспечение. Под информационным обеспечением здесь понимается система классификации и кодирования семантической информации, правила отображения картографических объектов в условных знаках, правила пространственнологического описания объектов. С помощью встроенного программного обеспечения можно описать не только общую структуру классификатора, но и правила взаимодействия его отдельных полей. Проведённые эксперименты показали, что таким образом можно успешно моделировать такие разные по строению классификаторы, как MapInfo, ЦФС ЦНИИГАИК, TopoWin (центр Сибгеоинформ, Новосибирск). Библиотека условных знаков также может быть настроена в соответствии с используемым классификатором и требованиями заказчика.

В результате использования настраиваемого информационного обеспечения топологический редактор получил возможность работать практически с любыми цифровыми картами. Это особенно важно при обновлении карт, используемых в различных ГИС-проектах, так как в случае несоответствия информационного обеспечения цифровой карты и программного обеспечения значительная часть накопленной пользователями семантической информации может быть утрачена.

Программное обеспечение, которое может быть использовано для редактирования цифровой карты, достаточно сильно отличается друг от друга по своим возможностям. Поэтому иногда целесообразно объединить сильные стороны разного ПО в рамках единой системы сбора. Препятствием к такому объединению может служить несовместимость форматов данных. В этом случае топологический редактор благодаря способности работать с разными типами цифровых карт может быть использован для интеграции разнородных программных компонентов.

Правила пространственно-логического описания объектов, которые также можно гибко настраивать, используются для работы встроенной в редактор системы контроля качества. Система контроля качества проверяет правила локализации объектов, требования к передаче формы, логику сочетания объектов. Различают два режима работы контролирующих процедур и алгоритмов системы контроля качества:

- Пакетный или индивидуальный запуск контролирующих процедур после внесения в содержимое цифровой карты набора изменений с последующей ручной, полуавтоматической или автоматической коррекцией обнаруженных несоответствий;

- Работа контролирующих процедур непосредственно в режиме внесения изменений, в процессе редактирования данных.

Обычно в системах контроля качества реализуется только первый вариант (пакетный) запуска контролирующих процедур, хотя работа в реальном режиме времени имеет определённые преимущества. Основной особенностью такого варианта является работа в режиме недопущения ошибок, с акцентированием внимания оператора на проблемных местах до того, как он перейдёт к обработке другого объекта. В рамках данного режима работы алгоритмы могут выполнять «достраивание» формируемого контура за счёт фрагментов уже существующих объектов.

Развитые коммуникационные возможности топологического редактора позволяют организовать распределённую фотограмметрическую систему.

Одним из достоинств такой системы является централизованное хранение и управление информационными ресурсами. Это особенно важно при выполнении фотограмметрических проектов большого размера.

Особенности системы хранения метрической и семантической информации позволяют организовать совместное редактирование картографических данных несколькими операторами одновременно. Конфликты, которые могут при этом возникнуть при попытке одновременного редактирования разными пользователями одного и того же объекта, решаются с помощью использования механизма транзакций и блокировки редактируемых данных. Такая возможность обеспечивается использованием многоверсионной модели данных, когда в базе данных хранятся несколько версий одного и того же картографического объекта. Основным отличием созданной системы для работы с пространственными данными от современных распределённых СУБД является реализованная возможность отката/возврата внесённых пользователем изменений. Это важно, так как особенности редактирования картографических данных предусматривают использование «длинных» (по времени) транзакций с большим количеством вносимых изменений. В современных СУБД такая возможность не реализована, либо реализована в очень ограниченном объёме, например, в Microsoft SQL Server глубина отмены внесённых изменений может иметь только пять шагов.

Разработанный топологический редактор в первую очередь ориентирован на решение задачи обновления топографических и тематических карт. В целом же его возможности соответствуют требованиям, предъявляемым к цифровым фотограмметрическим станциям нового поколения.

© В.Н. Никитин, 2005