Ортофотоплан, 3D-модель и ГИС вулкана “Кудрявый” на острове Итуруп Курильской гряды

В августе – октябре 2017 года нашей компанией были выполнены уникальные работы по созданию ортофотоплана, трехмерной модели и геоинфомационной системы двух участков «Медвежья» и «Кудрявый» на полуострове Медвежий, острова Итуруп Курильской гряды Сахалинской области. Работы выполнены с помощью аэрофотосъемки с беспилотных летательных аппаратов. Общая площадь созданной геоинформационной системы составила почти 100 квадратных километров. Точность модели составила 10 сантиметров. Модель была создана с помощью фотограмметрии на основе материалов аэрофотосъемки c помощью Agisoft PhotoScan. Геоинформационная система была построена с помощью QGis. Ранее мы уже публиковали детали данного метода, с которыми можно ознакомиться по ссылке. Наши эксклюзивные материалы по геоинформационным системам можно посмотреть по ссылкам: тематическая статья и видео-экскурс. Итак….

Остров Итуруп территориально расположен в Сахалинской области, который считается одним из крупнейших островов Курильской гряды.Расположен между островами Кунашир и Уруп. Итуруп имеет форму овала. Его длинна более 200 км, а ширина варьируется от 5,5 км до 27 км. Основной достопримечательность острова считаются вулканы. На сравнительно небольшой территории (3200 км²) в настоящее время 9 действующих. Самый большой из них Стокап. Его высота более 1634 метров. А самый маленький именуется Меньшим Братом и достигает высоты 562 метров. Поскольку в большинстве своем остров состоит из гор, то не удивительно, что на нем много водопадов, озер и уникальных горячих источников. Берега высокие обрывистые, с многочисленными заливами и полуостровами. В рельефе преобладают горные хребты (Медвежий, Грозный, Богатырь и др.), кряжи и вулканические массивы, в том числе 9 действующих вулканов. Выходы термальных минеральных источников.

Свыше 30 озёр. В северной части Итурупа находится живописный водопад. Преобладают редкостойные леса из курильской лиственницы. На северо-востоке характерно ольховое мелколесье, на юго-западе – смешанные хвойно-широколиственные леса с лианами и густым подлеском из курильского бамбука. На склонах выше 700 м – заросли каменной берёзы и кедрового стланика. На Итурупе – город Курильск; действует станция службы предупреждения о цунами. На острове есть уникальное, единственное в мире, экономически выгодное месторождение рения, из которого получают самый дорогой и редкий металл. Вулкан Кудрявый ежегодно выбрасывает на поверхность около 20 тонн этого элемента.

Остров Итуруп

Вид на полуостров «Медвежий»

Климат классифицируется как умеренный морской. Однако он осложнён муссонной составляющей, а также существенным различием в микроклимате между охотоморской и тихоокеанской частью. В целом лето влажное и довольно прохладное. Из-за повышенной влажности самым тёплым месяцем года является август, когда среднесуточные температуры достигают +14°С. Сумма активных температур на Итурупе составляет 1350°С. Зимы на острове значительно мягче чем на континенте, характеризуются частыми снегопадами и оттепелями. Благодаря огромным запасам снега в холодный период успешно выживают многие южные растения, а летом тающие снежники поддерживают оптимальное водоснабжение влаголюбивых видов. Среднегодовая температура воздуха — 4,9 °C. Относительная влажность воздуха — 74,7 %. Средняя скорость ветра — 6,9 м/с.

Для выполнения работ на основании технического задания до выезда полевой бригады в полевые условия были подготовлены обзорные карт материалы, схемы района работ.

Со стороны заказчика были переданы исходные географические координаты границ лицензионных участков, координаты исходных геодезических пунктов для привязки опознавательных знаков.

Также было подготовлено оборудование (квадрокоптеры, вариационная GPS-станция), программное обеспечение и подготовлено полетное задание согласованное с заказчиком.

Полевые работы выполнялись на острове Итуруп выполнялись в период с 21 августа по 11 сентября. С учетом погодных условий полеты осуществлялись в течении 17 дней на квадрокоптерах Gravis:one с камерой Dji Z3 и DJI Inspire с камерой ZENMUSE X5.

При выполнении полевых работ было произведено 89 полетов, средняя высота полета составила 262 м, перепад высот на лицензионном участке составлял около 1200 м. Для точной координатной и высотной привязки отснятых ортофотопланов к рельефу на местности выполнялось закрепление временных опознавательных знаков в количестве 80 штук. Привязка осуществлялась с помощью геодезического спутникового оборудования GNSS приемника Leica 1200 в статическом режиме. Общая площадь отснятой территории составило 96 кв. км, с разрешением 9,8 см/пикс.

По материалам полевых работ было выполнено комплексная обработка снимков в количестве 19 830 штук объемом 90,4 Гб. Для фотограмметрической сшивки материалов предварительно детально просматривались все фотоматериалы, корректировались в автоматическом режиме цветокорекция, насыщенность, отбраковывались некачественные снимки.

Предварительно по мозаике фотоснимков строилась рабочая модель на основании разряженного облака точек для проверки, устранения разрывов. Привязка ортофотопланов производилась по привязанным опознавательным знакам имеющие уравнённую координатную привязку. Оптимизированный цельный ортофотоплан преобразуется в плотное облако точек на основании чего выстраивается трехмерная модель рельефа и оптимизированная матрица высот для дальнейшего использования в геофизических работах. Общее количество проекций составило 67 350 576 шт. при 17 737 878 связующих точек.

Элемент 3D-модели лагеря на вулкане “Кудрявый”

Полученные от заказчика координаты лагерей и ключевых пунктов, трекинги маршрутов перемещения, расположение лицензионных участков помещены на единую основу в рамках ГИС QGIS.

Элемент 3D-модели лагеря в океанической бухте восточного отрога вулкана “Кудрявый”

Для формирования географической подложки были векторизованы топографические карты, по территориям находящихся под лицензионными участками. В систему перенесены изолинии с шагом 1, 5 и 10 метров, высотные отметки, географические наименования, растительность и гидрология.

Элемент вулканической части созданной геоинформационной системы с точками отбора проб и привязкой к соответствующим наборам данных и документов

В рамках проведения ортофотосъёмки лицензионного участка «Медвежий» помимо ортофотоплана получена карта высот, что позволило сформировать векторные слои изолиний с шагом 10, 5 и 1 метр.

3D-модель – вид на западный склон вулкана “Кудрявый”

Полученная подложка позволяет осуществлять привязку объектов с точностью до 10 сантиметров. Выбранная для объединения система QGis позволяет сформировать единое хранилище карт как в виде растровых подложек, так и в векторном формате. К векторным объектам могут быть присоединены как описательная информация, так и архив документов, и фотоматериалы. Система позволяет визуализировать имеющиеся материалы и информацию.

О наших возможностях создания ГИС разной направленности можно познакомиться по ссылкам:

  1. Информационно-аналитическая геоинформационная система «Интеграл»
  2. Информационные технологии для строительства и эксплуатации объектов городской и промышленной инфраструктуры

Автор: С.Е.Корнелик, Генеральный директор ООО “Научно-производственная компания “Интеграл”

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!