Основные сведения о векторизации

Векторизация это один из основных процессов любой цифровой фотограмметрической системы. Можно сказать, что все остальные действия: внутреннее ориентирование снимков, их взаимное ориентирование и т. д. для этого и выполняются. В процессе векторизации по растровому изображению наносятся ситуация и пикеты характерных точек местности.

В программном комплексе PHOTOMOD для построения и редактирования в моно или стереорежиме визуализации векторных объектов: пикетов, полилиний, контуров и прямоугольников предназначен специальный модуль стереовекторизации StereoDraw. У цифровой фотограмметрической станции ЦФС этому процессу отведен специальный режим работы «Сбор», который предназначен для векторизации данных с растровых источников (сканированных аэро и космических снимков, планов и т.п.). Существует такой режим работы и в программе Талка. Он называется «Стереокарта».

Технология сбора ситуации и рельефа в каждом из рассматриваемых программных продуктов своя. Но много и общих черт. Связано это с тем, что любой векторный объекты представляют собой сочетание координатной информации о пространственной форме объекта (координаты вершин) и атрибутивной информации, описывающей тематическое содержание объекта.

Во всех программах поддерживается понятие слой. Это основная характеристикой объекта. Он определяет его групповую принадлежность и вид на карте. Концепция слоев позволяет группировать близкие по какому-либо признаку объекты на отдельных слоях, управлять видимостью и экспортом объектов. Остальные названия в иерархии атрибутов различны.

Например, в ЦФС Слой имеет имя, которое описывает принадлежащие ему объекты (например: дорога проселочная) и идентификатор - уникальный номер. Он содержит информацию об атрибутах линии и заливки, условном знаке, и пр. Ему могут быть доступны (по выбору пользователя) различные параметры, то есть поля базы данных, в которых хранятся характеристики объектов. Он имеет поле статуса, которое управляет видимостью и редактированием его объектов. Используя код слоя (поле ID в Менеджере слоев), можно организовать слои в иерархическом порядке. Иерархия позволяет просматривать слои в виде "дерева", что облегчает ориентирование в длинном списке. Слои располагаются в списке в определенном порядке: они могут быть упорядочены по имени, либо по идентификатору. Идентификатор слоя влияет также на иерархию слоев, когда список изображается в виде "дерева".

Используется в ЦФС и понятие «параметры». Это характеристики объекта, которые описывают каждый объект в отдельности, сохраняя для каждого его уникальные свойства. Параметры представляют собой поля внутренней базы данных, которая сохраняется вместе с картой. Подпись представляет собой любой параметр объекта, который выносится на карту для отображения. Геометрические характеристики объектов (точка, прямоугольник, сфера и т.д.) объединены понятием «шаблон».

В программе PHOTOMOD каждый из графических объектов также относится к некоторому слою. Если в процессе создания векторных объектов используется таблица кодов (классификатор), любой объект может быть к ней привязан, т.е. ему может быть присвоен код при его создании или впоследствии. В этом случае информационное содержание объекта (значения большинства свойств и состав атрибутов) определяется описанием данного кода в таблице и может изменяться только вместе с кодом. Таблица кодов хранится в ASCII файле с расширением .ctb и может загружаться либо при запуске модуля StereoDraw, либо впоследствии с помощью команды «Загрузить таблицу кодов» из меню «Файл».

Каждый из векторных объектов описывается следующим набором свойств: имя, тип, слой, размер, код, имя кода, символ и цвет.

Атрибуты - это дополнительные параметры, которые могут приписываться объекту, если он создается с использованием таблицы кодов, и соответствующий ему код характеризуется наличием атрибутов (т.е. этот код присутствует в таблице атрибутов). В этом случае описание атрибутов должно содержаться в таблице атрибутов, которая хранится в отдельном ASCII файле в той же директории и с тем же именем, что и у файла таблицы кодов, но с расширением .atb. Атрибуты, описанные в таблице атрибутов, приписываются всем объектам с данным кодом при их создании.

Объекты, не привязанные к таблице кодов, могут иметь произвольные значения свойств и состав атрибутов. Они является индивидуальной характеристикой объекта независимо от того, связан данный объект с таблицей кодов или нет.

В программе Талка для каждого векторного объекта карты, помимо координат вершин и идентификатора объекта, в базе данных хранится внутренний код. Идентификаторы двух различных объектов карты всегда различны. Внутренний код является общим для некоторой группы объектов карты (слоя). Он почти всегда скрыт от пользователя. Классификатор служит для того, чтобы каждому внутреннему коду сопоставить некоторые характеристики. К ним можно отнести: геометрический тип объекта (область, линия, точка или массив точек), толщину и цвет линии, семантику (название кода), знак (для точечных объектов), а также внешний цифровой код («Код Невы – Панорамы»).

Следует отметить, что все программные продукты позволяют создавать новые классификаторы и редактировать существующие. Саму технику векторизации можно изучить только при работе с конкретной прогаммой. Созданные векторные объекты могут затем использоваться при построения ЦМР (модуль PHOTOMOD DTM) для создания трехмерной сеточной модели или экспортироваться в различные векторные форматы для использования в других системах (в DXF файл, в какие либо разновидности ASCII формата и т.д.)

Построение цифровых моделей

Построение ЦМР это также очень важный этап работы любой цифровой фотограмметрической системы. Без нее невозможно выполнить трансформирование снимков рельефной местности и ортотрансформирование, автоматизировать процесс нанесение горизонталей и проч. Кроме того, ЦМР представляет и самостоятельный интерес для специалистов различных областей науки и техники.

Строят ее в ручном и автоматическом режиме. В первом случае необходимо набрать высотные пикеты характерных точек рельефа местности и по характерным его линиям. Чем больше таких точек, тем точнее будет ЦМР.

При построении в автоматическом режиме получается, как правило, регулярная ЦМР, являющаяся набором точек в некоторых границах, расположенных по сетке с одинаковым шагом. Значения высот в этих точках определяются с помощью коррелятора (например, модуль DTM программы PHOTOMOD) или методом интерполирования по значениям высот, набранных в процессе векторизации пикетов (Талка).

Алгоритмы построения ЦМР различны, и в модуле DTM (Digital Terrain Model), например, их несколько: регулярная, адаптивная, гладкая и оптимизация. Он строит и визуализирует ЦМР исследуемого объекта в виде пространственной сети триангуляции TIN (Triangulation Irregular Network); Какую из четырех моделей построения ЦМР использовать зависит от характера местности.

Любая программа обеспечивает редактирование ЦМР, построенной в автоматическом режиме, проведение горизонталей с заданным сечением, построение профилей местности, определение объемов и т.д.