Способ построения трехмерной векторной карты по цифровой модели и снимку местности Российский патент 2019 года по МПК G06T17/05 

Описание патента на изобретение RU2680758C1

Изобретение относится к области обработки геопространственной информации и может быть использовано для создания трехмерных цифровых моделей объектов и территорий.

Известен способ получения, обработки и отображения геопространственных данных в формате 3D с применением технологии лазерного сканирования (пат. №2591173 С1 РФ, МПК G06T 15/00 (2011.01), G06T 17/05 (2011.01), G06T 19/00 (2011.01), 10.07.2016) заключающийся в применении технологии лазерного сканирования, при котором с помощью лазерного сканера выполняют сканирование заданной территории, определяют пространственные координаты X, Y, Z точек отраженного лазерного луча от объектов заданной территории, создают интерфейсную подсистему подготовки и постоянного обновления геопространственных данных в формате 3D и передают в нее результаты сканирования, получают цифровую метрическую точечную модель заданной территории в формате 3D, создают административную подсистему в виде сервера геопространственных данных в формате 3D и передают в нее вышеуказанную модель, создают систему поиска нужного фрагмента территории и доступа к нему, получают нужный фрагмент территории в виде цифровой метрической точечной модели заданной территории в формате 3D.

обусловленные необходимостью нахождения рядом с объектом для проведения натурных измерений.

Известен способ трехмерного (3D) картографирования (пат. №2562368 С1 РФ, МПК G06T 17/05 (2011.01), 10.09.2015) заключающийся в выполнении сканирования заданного участка местности с привязкой к внешней системе координат, определении пространственных координаты X, Y, Z точек отраженного лазерного луча от объектов заданного участка местности, формировании облака точек всех объектов заданного участка местности, передаче результатов сканирования в ПЭВМ, регистрации в ней сканов, получении фактической цифровой точечной и векторной трехмерной модели заданного участка местности, на этой модели выбирают объект картографирования, определяют его границы, виртуально оптимизируют маршрут путем моделирования траектории движения внутри модели с помощью 3D навигации, выполняют предварительный анализ картографируемого участка, определяют параметры фильтрации для удаления из облака точек лазерных отражений не подлежащих картографированию объектов, проводят фильтрацию в автоматическом режиме.

Недостатками данного способа являются необходимость использования дополнительного оборудования (3D-сканер, GPS-трекер), высокие временные затраты на построение 3D модели, обусловленные необходимостью нахождения рядом с объектом для проведения натурных измерений, и необходимостью съемки с нескольких ракурсов одного и того же объекта, необходимость определения параметров фильтрации для удаления из облака точек лазерных отражений не подлежащих картографированию объектов, необходимость обработки больших объемов данных из-за специфики хранения результата сканирования в виде облака точек.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является способ формирования трехмерной геоинформационной системы и блок-схема для его осуществления (пат. №10273 U1 РФ, МПК G09B 29/00 (1995.01), 16.06.1999). Известный способ формирования трехмерной геоинформационной системы заключается в формировании базы данных на картографической основе, включающей пространственную и семантическую части, причем пространственная часть выполнена в виде двухмерной электронной карты местности, семантическая часть состоит из базы изображений объектов, включающей информацию о внешнем виде и вертикальной составляющей объектов, а также данные о количественных и качественных характеристиках объекта.

Известная блок-схема формирования трехмерной геоинформационной системы содержит двухмерную электронную карту, базу данных об объектах местности в виде изображений в вертикальной плоскости, базу данных о количественных и качественных характеристиках объектов, блок управления базами данных, блок согласования баз данных и блок трехмерных построений, при этом выходы двухмерной электронной карты и баз данных соединены с входом блока управления базами данных, выход которого соединен с входом блока согласования баз данных, выход блока согласования баз данных подключен к входу блока трехмерных построений.

Недостатком способа формирования трехмерной геоинформационной системы и блок-схемы для его осуществления является необходимость в наличии заранее сформированной базы данных, содержащей типовые объекты (здания и сооружения), наносимые на карту, высокие требования, предъявляемые к квалификации операторов, высокие временные затраты на ручной поиск объекта в базе данных, низкая точность результирующей векторной модели, обусловленная используемым подходом, при котором строятся псевдотрехмерные модели, отличающиеся от полноценных трехмерных моделей низкой достоверностью деталей моделируемых объектов.

Технической задачей изобретения является снижение временных затрат и повышение точности построения трехмерных векторных карт местности.

Задача решается тем, что в известную блок-схему формирования трехмерной геоинформационной системы, включающую блок управления базами данных, блок согласования баз данных, блок трехмерных построений, при этом выход блока управления базами данных соединен со входом блока согласования баз данных, добавлены двумерный снимок местности, блок двумерной векторизации, цифровая модель местности (ЦММ), блок географических преобразований, база данных двумерных электронных карт и база данных трехмерных объектов, причем двумерный снимок местности подается на вход блока двумерной векторизации, выход 2 блока двумерной векторизации соединен со входом 1 блока географических преобразований, на вход 2 блока географических преобразований подается ЦММ, выход блока географических преобразований соединен со входом блока трехмерных построений, выход блока трехмерных построений соединен со входом 2 блока управления базами данных, выход 1 блока двумерной векторизации соединен со входом 1 блока управления базами данных, выход 1 блока согласования баз данных соединен с базой данных двумерных электронных карт, а выход 2 с базой данных трехмерных объектов.

Изобретение может быть использовано для трехмерной векторизации зданий и сооружений на основе двумерной векторной карты местности и ЦММ и соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена структура процесса построения трехмерных векторных карт местности, на фиг. 2. изображена блок-схема алгоритма трехмерной векторизации объектов.

Устройство функционирует следующим образом. На двумерном снимке местности выделяются полигональные векторные объекты. По координатам каждого из объектов выделяется область ЦММ, которая преобразуется в трехмерную векторную модель соответствующего объекта.

На фиг. 1 изображена структура процесса построения трехмерных векторных карт местности.

Двумерный снимок местности 101 представляет собой визуальное изображение обработанных данных дистанционного зондирования Земли. Изображение должно быть ортонормировано.

Цифровая модель местности (ЦММ) 103 представляет собой регулярную матрицу высот, полученную средствами дистанционного зондирования земли или средствами наземного 3D сканирования. ЦММ должна иметь географическую привязку.

Двумерный снимок местности 101 подается на вход блока двумерной векторизации 102, в котором осуществляется выделение двумерных полигональных векторных объектов. Выделенные векторные объекты подаются на вход 1 блока управления базами данных 106 и на вход 1 блока географических преобразований 104.

Блок географических преобразований 104 получает на вход 1 полигональный двумерный векторный объект, а на вход 2 ЦММ 103. По координатам вершин двумерного полигонального векторного объекта из ЦММ 103 выделяется фрагмент регулярной матрицы высот, соответствующий объекту. После этого фрагмент матрицы высот и двумерный полигональный векторный объект подаются на вход блока трехмерных построений 105.

В блоке трехмерных построений 105, с использованием полигонального двумерного векторного объекта и фрагмента матрицы высот, соответствующей данному объекту, строится регулярный трехмерный векторный объект в формате VRML, описывающийся как набор точек. Далее трехмерный векторный объект передается на вход 2 блока управления базами данных 106.

Блок управления базами данных принимает на вход 1 полигональные двумерные векторные объекты, а на вход 2 регулярные трехмерные векторные объекты в формате VRML. Двумерные векторные объекты заносятся в базу данных двумерных электронных карт 108. Трехмерные векторные объекты заносятся в базу данных трехмерных объектов 109.

Блок согласования баз данных 107 отвечает за поддержание ссылочной целостности между базой данных двумерных электронных карт 108 и базой данных трехмерных объектов 109.

Блок двумерной векторизации 102, блок географических преобразований 104 и блок трехмерных построений 105 могут быть реализованы на основе цифровой фотограмметрической станции со следующими характеристиками:

• процессор Intel Core i5 или выше;

• 16 Гб ОЗУ или более;

• видеоадаптер GeForce 950 или выше.

Блок управления базами данных 106, блок согласования баз данных 107, база данных двумерных электронных карт 108 и база данных трехмерных объектов 109 могут быть реализованы на основе системы управления базами данных, установленной на сервере со следующими характеристиками:

• процессор Intel Xeon E3v4 или выше;

• 64 Гб ОЗУ или более;

• НМЖД 1 Тб или более.

Алгоритм построения трехмерных векторных объектов представлен в виде блок-схемы на фиг. 2.

В блоке 201 выполняется ввод двумерного снимка местности 101 и цифровой модели местности 103. Далее осуществляется переход к блоку 202.

В блоке 202 производится проверка завершения обработки двумерного снимка местности 101. Если на снимке не осталось невыделенных объектов, то обработка завершается. Если на снимке присутствуют невыделенные объекты, то осуществляется переход к блоку 203.

В блоке 203 выполняется векторизация двумерного объекта. Далее осуществляется переход к блоку 204.

В блоке 204 на основе координат векторизованного в блоке 203 полигонального объекта выделяется участок ЦММ 103, географические координаты которого соответствуют географическим координатам векторизованного объекта.

Растровые координаты векторного объекта преобразуются в географические координаты. Если географические системы координат исходного двумерного снимка местности 101 и ЦММ 103 разнятся, то производится преобразование координат из системы координат снимка местности в систему координат ЦММ.

Далее географические координаты преобразуются в растровые координаты ЦММ 103. Участок ЦММ 103, описываемый векторизованным полигоном, передается в блок 205. Далее осуществляется переход к блоку 205.

В блоке 205 на основе выделенного в блоке 204 участка ЦММ 103 и векторизованного в блоке 203 объекта строится трехмерный векторный объект в формате VRML.

Размеры и форма основания объекта формируются из двумерного векторного объекта. Далее осуществляется переход к блоку 206.

В блоке 206 двумерный векторный объект, выделенный в блоке 203, заносится в базу данных двумерных электронных карт 108. Далее осуществляется переход к блоку 205.

В блоке 207 трехмерный векторный объект, построенный в блоке 205 вносится в базу данных трехмерных векторных объектов 109. Далее осуществляется переход к блоку 202.

Похожие патенты RU2680758C1

название год авторы номер документа
Способ создания векторных и полигональных моделей зданий по данным лазерно-локационной съемки местности 2022
  • Антипин Анатолий Семенович
  • Домашников Сергей Иванович
  • Кротов Виктор Николаевич
  • Филимонов Александр Викторович
RU2787092C1
СПОСОБ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СОЗДАНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ СИСТЕМ ГОРОДСКИХ ПАНОРАМ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ 2015
  • Ильичев Олег Анатольевич
  • Геворков Сергей Юрьевич
  • Иванченко Дмитрий Леонидович
  • Павлюченков Алексей Васильевич
RU2601165C2
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РЕЛЬЕФА МОРСКОГО ДНА ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ГЛУБИН ПОСРЕДСТВОМ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ 2011
  • Алексеев Сергей Петрович
  • Катенин Владимир Александрович
  • Ставров Константин Георгиевич
  • Аносов Виктор Сергеевич
  • Жуков Юрий Николаевич
  • Чернявец Владимир Васильевич
  • Жильцов Николай Николаевич
RU2466426C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСОВ СТВОЛОВОЙ ДРЕВЕСИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ ВОЗДУШНОЙ БЕСПИЛОТНОЙ СЪЕМКИ 2021
  • Голубева Елена Ильинична
  • Зимин Михаил Викторович
  • Медведев Андрей Александрович
  • Рис Уильям Гарет
  • Тутубалина Ольга Валерьевна
  • Тельнова Наталья Олеговна
RU2773144C1
СПОСОБ СОСТАВЛЕНИЯ ЛЕДОВЫХ КАРТ 2010
  • Алексеев Сергей Петрович
  • Бродский Павел Григорьевич
  • Шалагин Николай Николаевич
  • Жуков Юрий Николаевич
  • Чернявец Владимир Васильевич
  • Аносов Виктор Сергеевич
RU2449245C2
Способ обработки результатов радиомониторинга 2020
  • Галов Сергей Юрьевич
  • Заика Павел Валентинович
  • Кудрявцев Александр Михайлович
  • Куликов Максим Владимирович
  • Смирнов Андрей Александрович
  • Смирнов Павел Леонидович
RU2740708C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ БАЗЫ ДАННЫХ ДЛЯ УЧАСТКОВ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2010
  • Гапанович Валентин Александрович
  • Розенберг Ефим Наумович
  • Розенберг Игорь Наумович
  • Сазонов Николай Владимирович
  • Тони Олег Вильямсович
  • Цветков Виктор Яковлевич
  • Якунин Владимир Иванович
RU2434275C1
Устройство для считывания радиоэлектронных меток и мобильная система с его использованием для автоматической идентификации объектов и представления пользователю геопространственной информации в интерактивном автономном режиме при отсутствии цифровой связи для передачи данных 2021
  • Карпик Александр Петрович
  • Лисицкий Дмитрий Витальевич
  • Дмитрий Владимирович Чесноков
RU2767591C1
СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ И РАЗНОРОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ В ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ И МАШИНОЧИТАЕМЫЙ НОСИТЕЛЬ 2017
  • Иванов Владимир Николаевич
  • Воронин Алексей Владимирович
  • Гатилов Олег Вячеславович
  • Григорьев Виталий Робертович
RU2679173C1
ИНТЕРАКТИВНЫЙ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС 2014
  • Присяжнюк Сергей Прокофьевич
  • Карманов Дмитрий Викторович
  • Присяжнюк Андрей Сергеевич
RU2571784C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 680 758 C1

Реферат патента 2019 года Способ построения трехмерной векторной карты по цифровой модели и снимку местности

Изобретение относится к области обработки геопространственной информации и может быть использовано для создания трехмерных цифровых моделей объектов и территорий. Технический результат заключается в снижении временных затрат и повышении точности построения трехмерных векторных карт местности. Результат достигается тем, что в известную блок-схему формирования трехмерной геоинформационной системы, включающую блок управления базами данных, блок согласования баз данных, обеспечивающий ссылочную целостность между базой данных двумерных электронных карт и базой данных трехмерных объектов, блок трехмерных построений, добавлены двумерный снимок местности, блок двумерной векторизации, цифровая модель местности (ЦММ), блок географических преобразований, выделяющий по координатам вершин двумерного полигонального векторного объекта из ЦММ фрагмент регулярной матрицы высот, соответствующий объекту, база данных двумерных электронных карт и база данных трехмерных объектов. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 680 758 C1

Устройство построения трехмерной векторной карты по цифровой модели и снимку местности, включающее блок управления базами данных, блок согласования баз данных, обеспечивающий ссылочную целостность между базой данных двумерных электронных карт и базой данных трехмерных объектов, блок трехмерных построений, при этом выход блока управления базами данных соединен с входом блока согласования баз данных, отличающееся тем, что содержит двумерный снимок местности, блок двумерной векторизации, цифровую модель местности (ЦММ), блок географических преобразований, выделяющий по координатам вершин двумерного полигонального векторного объекта из ЦММ фрагмент регулярной матрицы высот, соответствующий объекту, базу данных двумерных электронных карт и базу данных трехмерных объектов, причем двумерный снимок местности подается на вход блока двумерной векторизации, выход 2 блока двумерной векторизации соединен с входом 1 блока географических преобразований, на вход 2 блока географических преобразований подается ЦММ, выход блока географических преобразований соединен с входом блока трехмерных построений, выход блока трехмерных построений соединен с входом 2 блока управления базами данных, выход 1 блока двумерной векторизации соединен с входом 1 блока управления базами данных, выход 1 блока согласования баз данных соединен с базой данных двумерных электронных карт, а выход 2 - с базой данных трехмерных объектов.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2680758C1

US 20030023412 A1, 30.01.2003
US 20080310756 A1, 18.12.2008
US 20110282578, 17.11.2011
US 20080198158 A1, 21.08.2008
US 20160098598 A1, 07.04.2016
US 20130326425 A1, 05.12.2013
СПОСОБ ТРЁХМЕРНОГО (3D) КАРТОГРАФИРОВАНИЯ 2014
  • Середович Владимир Адольфович
  • Середович Александр Владимирович
  • Алтынцев Максим
  • Ткачева Галина Николаевна
RU2562368C1

RU 2 680 758 C1

Авторы

Мирошниченко Сергей Юрьевич

Мосин Сергей Александрович

Даты

2019-02-26Публикация

2017-11-14Подача