СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ И АКТУАЛИЗАЦИИ ЦИФРОВОГО КАРТОГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК G01C11/00 G01S5/00 

Изобретение относится к области картографии и мнемосхем и может быть использовано в цифровой картографии на основе имеющихся планов и карт местности.

Известен способ получения цифровой карты местности с использованием в качестве исходного материала топографических карт, фотокарт, фотопланов и др. (патент РФ № 2037777), включающий подготовку изображения картографического материала в виде растровой копии, разделенной по слоям содержания, идентификацию дискретных, линейных, площадных объектов местности по элементам содержания с регистрацией соответствующей им семантической информации, снятие метрической информации об указанных объектах, обработку полученной информации и занесение информации о каждом объекте в соответствующий классу данного объекта сегмент памяти.

Недостатком этого способа является низкая оперативность, недостаточная достоверность.

Наиболее близким по своей технической сущности является способ актуализации цифровых карт местности (патент РФ № 2165596), основанный на операции сопоставления оцифрованной топографической карты и цифрового космического изображения, включающий выбор адекватных окон на космическом изображении, идентификацию опорных точек и перенос их на топографическую карту, преобразование цифрового космического изображения в систему координат топографической карты по опорным точкам, совмещение оцифрованной топографической карты с цифровым космическим изображением с использованием программного обеспечения для обработки изображения. При этом топографическое и космическое изображения одновременно отображаются на экране видеоконтрольного устройства путем наложения тематических слоев и уточнения одновременно по обоим растровым изображениям, в ходе которого выявляют недостающие объекты и удаляют уже несуществующие.

Недостатком этого способа является использование дорогостоящего оборудования, невозможность создания собственных подробных планов местности при отсутствии точных или мелкомасштабных карт данной местности, а также отсутствие возможности точного и оперативного отслеживания состояния неподвижных и координат перемещающихся объектов на компактных мнемосхемах и планах.

Задачей предлагаемого изобретения является при сравнительно низких затратах оперативное получение на цифровом картографическом материале, например, планах и мнемосхемах координат и трасс подвижных объектов или состояний неподвижных.

Техническим результатом изобретения являются сравнительно небольшие затраты при реализации предложенного изобретения, возможность создания собственных планов, схем местности в отсутствие подробных карт и ориентиров, а также высокая оперативность в отслеживании состояния неподвижных или координат перемещающихся объектов на цифровом картографическом материале.

Технический результат достигается тем, что в способе получения и актуализации цифрового картографического материала, заключающимся в преобразовании слоев базовой цифровой карты местности путем сканирования и получения копий топографического материала и данных спутниковой навигации, идентификации дискретных, линейных и площадных объектов местности по имеющемуся изображению и полученным спутниковым данным, классификации объектов местности по элементам содержания, уточнения расположения объектов на основе совместной обработки полученной информации, занесения информации о каждом объекте в соответствующий классу данного объекта сегмент памяти, предварительно создают трансформирующую изображение матрицу, или матрицу искажений координат объектов на выделенных цифровых планах и мнемосхемах по отношению к истинным географическим координатам, полученным для отслеживаемых объектов с помощью навигационной аппаратуры пользователей, путем совмещения планов или мнемосхем с точной картой местности, затем матрицу искажений включают в контур отображения объектов на планах и мнемосхемах, исходя из истинных географических координат отслеживаемых объектов, передаваемых пользователями, и формируют преобразованный по матрице слой плана или мнемосхемы местности, на котором отслеживаемые объекты выделяют определенными графическими символами.

Кроме того, полученные на мнемосхеме данные, например, маршрут и скорость перемещения каждого отслеживаемого объекта, передают выделенным пользователям с осуществлением визуализации мнемосхемы на устройстве отображения каждого пользователя.

В устройство получения цифрового картографического материала, содержащее цифровую карту местности, устройство обработки полученной информации, устройство отображения информации, входят n составляющих единиц абонентского комплекса пользователей, каждая составляющая его единица содержит устройство определения координат на местности, соединенное своим входом с выходом устройства управления непосредственно или через кодировщик-декодировщик, выходы устройства управления соединены с входами устройства отображения информации и устройством подключения к радиоканалу, указанное устройство подключения к радиоканалу каждой единицы абонентского комплекса своим входом соединено с выходом устройства управления и связано с групповым устройством подключения к радиоканалу базовой части устройства получения цифрового картографического материала, другие вход и выход группового устройства подключения к радиоканалу соединены непосредственно с выходом и входом устройства преобразования информации и управления или соответственно с выходом и входом второго кодировщика-декодировщика, присоединенного другими своими входом и выходом соответственно к выходу и входу устройства преобразования координат и управления, другой вход устройства преобразования координат и управления соединен с выходом устройства хранения матрицы искажений, следующие вход и выход устройства преобразования координат и управления присоединены соответственно к выходу и входу блока, содержащего цифровые карты местности, и к выходу и входу блока, содержащего мнемосхемы или планы этой же местности.

Кроме того, устройство определения координат местности представляет собой наземную аппаратуру систем космической навигации.

Тем самым удается избежать ограничений, связанных с масштабом, что характерно для карт местности, быстро и экономично создать фрагменты местности без точной привязки и сохранения пропорций в расстояниях и размерах объектов и без отображения всех объектов данной местности, что очень часто и не требуется. Вместе с тем удается оперативно решать задачи отслеживания перемещающихся объектов на цифровых компактных мнемосхемах и с помощью навигационной аппаратуры определять местонахождение отслеживаемого объекта и показывать его на мнемосхеме непосредственно на экране дисплея.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство представляет собой абонентский комплекс пользователей, в который может входить от одной до n составляющих его стандартных единиц 1. Каждая единица 1 абонентского комплекса по радиоканалу имеет связь с базовой частью устройства получения цифрового картографического материала.

Абонентские единицы 1 комплекса содержат устройство для определения координат на местности 2 в виде навигационной аппаратуры пользователя космической навигационной системы (НАП КНС), выход которого соединен с входом кодировщика-декодировщика 5 в виде определенной части контроллера, работающей по установленной программе обмена и кодирования информацией. Кодировщик-декодировщик 5 через устройство управления 4 - им может быть контроллер, например типа R 4000 - соединен с устройством отображения 3, которое представляет собой экран дисплея или визуализованную мнемосхему, и входом устройства подключения к радиоканалу 6, например, выполненного в виде абонентского аппарата сотового телефона, которое своими выходом связано с устройством управления 4, а входом-выходом связано с выходом-входом группового устройства подключения к радиоканалам 7 базовой части устройства получения цифрового картографического материала. Устройство 7 может быть выполнено в виде базовой станции сотовой телефонной станции с АТС. Групповое устройство подключения к радиоканалам 7 также своим входом и выходом подсоединено соответственно к выходу и входу кодировщика-декодировщика 8, другие вход и выход которого подключены соответственно к выходу и входу устройства преобразования координат и управления 9, которое выполнено, например, в виде процессора серверного типа. Устройство преобразования координат и управления 9 другим своим входом присоединено к выходу устройства хранения трансформирующей цифровое изображения матрицы, или матрицы искажений, 12, в качестве которой может быть использована система памяти с особым режимом доступа. Устройство преобразования координат и управления 9 также соединено своими входами-выходами соответственно с выходами-входами блока 10, содержащего цифровые карты местности, и выходами-входами блока 11, содержащего мнемосхемы или планы этой же местности.

При этом следует отметить, что при отсутствии необходимости в кодировании информации из схемы можно исключить кодировщики-декодировщики.

Устройство работает следующим образом.

В подготовительной части работы цифровую мнемосхему из блока 11 совмещают с точной цифровой картой местности, хранящейся в блоке 10. Поскольку масштаб мнемосхемы, а также преобразовательные возможности для нее отличаются от принятых в картографии, операцию совмещения производят полуавтоматически по специальному алгоритму, либо полностью вручную.

В результате этого совмещения появляется, так называемая, трансформирующая цифровое изображение матрица, или матрица возникающих искажений, которую помещают в память устройства для ее хранения 12. Матрица искажений, хранящаяся в устройстве хранения матрицы искажений 12, позволяет с помощью устройства преобразования координат и управления 9 преобразовать точки на карте местности 10 в соответствующие точки на мнемосхеме 11. Преобразование считается законченным, когда промежуточные положения объектов (между опорными точками) находятся методами интерполяции.

Далее, каждая единица 1 абонентского комплекса пользователей с помощью устройства определения координат на местности 2 определяет собственные координаты и передает сообщение о них и о собственном состоянии, в частности, о тревожной ситуации, непосредственно или через кодировщик-декодировщик 5 в устройство управления 4 и через устройство подключения к радиоканалу 6, групповое устройство подключения к радиоканалам 7 и второй кодировщик-декодировщик 8 (кодировщик-декодировщик 8 при отсутствии необходимости в нем может быть исключен) в устройство преобразования координат и управления 9. С помощью устройства преобразования координат и управления 9 данные о координатах, полученные от соответствующих единиц 1 абонентского комплекса пользователей, наносят на точную цифровую карту местности, хранящуюся в блоке 10. Эту операцию повторяют с той или иной периодичностью. При этом производят сравнение с ранее занесенными координатами от соответствующих единиц 1 абонентского комплекса пользователей, что позволяет зафиксировать скорость их перемещения и путь, а вместе с тем скорость и маршрут отслеживаемых объектов на точной цифровой карте местности 10. Одновременно с этим осуществляют пересчет координат с соответствующей карты из блока 10 на соответствующую мнемосхему из блока 11 с помощью трансформирующей изображение матрицы, или матрицы искажений, из устройства 12.

Тем самым не только на цифровой карте местности, но и на мнемосхеме возникает маршрут и скорость перемещения отслеживаемых объектов, снабженных указанным оборудованием единиц 1 абонентского комплекса пользователей. Данные о состоянии слоя скорости перемещения, а также мету положения объектов в сжатом виде передают через устройство преобразования координат и управления 9, кодировщик-декодировщик 8 или без него, устройства подключения к радиоканалу 7 и 6, устройство управления 4 в устройство отображения 3 выделенных единиц 1 абонентского комплекса пользователей, в котором таким образом осуществляется визуализация преобразованной в соответствии с матрицей искажений мнемосхемы из блока 11.

Изобретения относятся к области картографии и мнемосхем и могут быть использованы в цифровой картографии на основе имеющихся планов и карт местности. Сущность способа получения и актуализации цифрового картографического материала состоит в том, что предварительно создают трансформирующую изображение матрицу, или матрицу искажений координат объектов на выделенных цифровых планах и мнемосхемах по отношению к истинным географическим координатам, полученным для отслеживаемых объектов с помощью навигационной аппаратуры пользователей, путем совмещения планов или мнемосхем с точной картой местности. Матрицу искажений включают в контур отображения объектов на планах и мнемосхемах, исходя из истинных географических координат отслеживаемых объектов, передаваемых пользователями. Формируют преобразованный по матрице слой плана или мнемосхемы местности, на котором отслеживаемые объекты выделяют определенными графическими символами. Полученные на мнемосхеме данные, например, маршрут и скорость перемещения каждого отслеживаемого объекта, передают выделенным пользователям с осуществлением визуализации мнемосхемы на устройстве отображения каждого пользователя. Устройство для осуществления данного способа содержит цифровую карту местности, устройство обработки полученной информации, устройство отображения информации, n составляющих единиц абонентского комплекса пользователей. Каждая составляющая его единица содержит устройство определения координат на местности, соединенное своим входом с выходом устройства управления непосредственно или через кодировщик-декодировщик. Выходы устройства управления соединены с входами устройства отображения информации и устройством подключения к радиоканалу. Устройство подключения к радиоканалу каждой единицы абонентского комплекса своим входом соединено с выходом устройства управления и связано с групповым устройством подключения к радиоканалу базовой части устройства получения цифрового картографического материала. Другие вход и выход группового устройства подключения к радиоканалу соединены непосредственно с выходом и входом устройства преобразования координат и управления или соответственно с выходом и входом второго кодировщика-декодировщика, присоединенного другими своими входом и выходом соответственно к выходу и входу устройства преобразования координат и управления. Другой вход устройства преобразования координат и управления соединен с выходом устройства хранения матрицы искажений. Следующие вход и выход устройства преобразования координат и управления присоединены соответственно к выходу и входу блока, содержащего цифровые карты местности, и к выходу и входу блока, содержащего мнемосхемы или планы этой же местности. Технический результат состоит в оперативности отслеживания состояния неподвижных или координат перемещающихся объектов на цифровом картографическом материале, экономичности и быстроте отображения фрагмента местности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения и актуализации цифрового картографического материала, заключающийся в преобразовании слоев базовой цифровой карты местности путем сканирования и получения копий топографического материала и данных спутниковой навигации, идентификации дискретных, линейных и площадных объектов местности по имеющемуся изображению и полученным спутниковым данным, классификации объектов местности по элементам содержания, уточнения расположения объектов на основе совместной обработки полученной информации, занесения информации о каждом объекте в соответствующий классу данного объекта сегмент памяти, отличающийся тем, что предварительно создают трансформирующую изображение матрицу или матрицу искажений координат объектов на выделенных цифровых планах и мнемосхемах по отношению к истинным географическим координатам, полученным для отслеживаемых объектов с помощью навигационной аппаратуры пользователей, путем совмещения планов или мнемосхем с точной картой местности, затем матрицу искажений включают в контур отображения объектов на планах и мнемосхемах, исходя из истинных географических координат отслеживаемых объектов, передаваемых пользователями, и формируют преобразованный по матрице слой плана или мнемосхемы местности, на котором отслеживаемые объекты выделяют определенными графическими символами.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученные на мнемосхеме данные, например маршрут и скорость перемещения каждого отслеживаемого объекта, передают выделенным пользователям с осуществлением визуализации мнемосхемы на устройстве отображения каждого пользователя.3. Устройство получения и актуализации цифрового картографического материала, содержащее цифровую карту местности, устройство обработки полученной информации, устройство отображения информации, отличающееся тем, что устройство содержит n составляющих единиц абонентского комплекса пользователей, каждая составляющая его единица содержит устройство определения координат на местности, соединенное своим входом с выходом устройства управления непосредственно или через кодировщик-декодировщик, выходы устройства управления соединены с входами устройства отображения информации и устройством подключения к радиоканалу, указанное устройство подключения к радиоканалу каждой единицы абонентского комплекса своим входом соединено с выходом устройства управления и связано с групповым устройством подключения к радиоканалу базовой части устройства получения цифрового картографического материала, другие вход и выход группового устройства подключения к радиоканалу соединены непосредственно с выходом и входом устройства преобразования координат и управления или соответственно с выходом и входом второго кодировщика-декодировщика, присоединенного другими своими входом и выходом соответственно к выходу и входу устройства преобразования координат и управления, другой вход устройства преобразования координат и управления соединен с выходом устройства хранения матрицы искажений, следующие вход и выход устройства преобразования координат и управления присоединены соответственно к выходу и входу блока, содержащего цифровые карты местности и к выходу и входу блока, содержащего мнемосхемы или планы этой же местности.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что устройство определения координат местности представляет собой наземную аппаратуру систем космической навигации.