Методи збирання геопросторових даних для топографічного картографування

УДК 528.4/.7/.8/.9 :004.6 Опубліковано Львів.: Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. –Збірник наукових праць Західного Геодезичного Товариства. – Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, випуск I(35).- 2018. – c. 204-211

 Ю.Карпінський,  Н. Лазоренко-Гевель

Науково-дослідний інститут геодезії і картографії

Київський національний університет будівництва і архітектури

 Ключові слова: топографічне знімання, геопросторові дані, наземні методи, дистанційні методи, opensourse, crowdsourcing, горизонтальні та вертикальні знімання, тахеометричне знімання, знімання за допомогою глобальних навігаційних супутникових систем (ГНСС), наземна фотограмметрія, лазерне сканування, знімання за допомогою інерційних навігаційних систем, мобільні картографічні системи, стереознімання, радіолокаційне знімання, інтерферометрія.

Постановка проблеми у загальному вигляді

В теперішній час нормативними  документами, які регламентують проведення топографічних знімань є:

- Порядок загальнодержавного топографічного і тематичного картографування, затверджений постановою Кабінету Міністрів України від 4 вересня 2013 р. № 661;

- Основні положення створення та оновлення топографічних карт масштабів 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000, 1:200 000,1:500 000, 1:1 000 000, затверджені наказом Головного управління геодезії, картографії та кадастру України №156 від 31.12.1999 р. і погоджені з Воєнно-топографічним управлінням Генерального штабу Збройних сил України).

- Інструкція з топографічного знімання у масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 та 1:500 (ГКНТА-2.04-02-98), Затверджений Наказом Головного управління геодезії, картографії та кадастру при Кабінеті Міністрів України від 9 квітня 1998 р. N 56 та зареєстрований в Міністерстві юстиції України 23 червня 1998 р. за N 393/2833.

Суміжним документом є Порядок використання Державної геодезичної референцної системи координат УСК-2000 при здійсненні робіт із землеустрою, затверджений Наказом Міністерства аграрної політики та продовольства України від 02.12.2016 № 509 та зареєстрованим в Міністерстві юстиції України 19 грудня 2016 р. за № 1646/29776.

Протягом багатьох років технологічні схеми топографічних знімань, приведені в цих нормативно-технічних документах [12, 13] відповідали високому рівню інфраструктури картографічного виробництва, створеної в Радянському Союзі і в перші роки незалежності України (рис.1, 2) [9, 10, 11, 14, 21].

11 лютого 2010 року був прийнятий закон України “Про внесення змін до Закону України “Про топографо-геодезичну і картографічну діяльність”. Цим Законом серед інших новацій передбачено, що виконання загальнодержавних топографо-геодезичних і картографічних робіт організовує і координує спеціально уповноважений центральний орган  виконавчої влади з питань топографо-геодезичної і картографічної діяльності на основі встановленого Кабінетом Міністрів України Порядку загальнодержавного топографічного і тематичного картографування,який булозатверджено Постановою № 661 КМУ від 4 вересня 2013 року. Вперше в Законі України йдеться про державні топографічні та тематичні карти. Набуття такого статусу топографічних та тематичних карт вимагає значного підвищення їх інформаційно-технологічного рівня.

Очевидно, що діючі нормативно-технічні документи в галузі топографічного картографування не враховують сучасні методи топографічного знімання, не відповідають сучасному рівню розвитку геоінформаційних технологій та не задовольняють вимоги суспільства в якості, оперативності та достовірності геопросторових даних. По суті справи діючі нормативно-технічні документи по топографічному картографуванню місцевості не тільки гальмують процес впровадження новітніх технологій, а навіть є перешкодою, бар’єром на шляху їх використання. 

Метою статті є класифікація сучасних геоінформаційних методів збирання геопросторових даних, попередній аналіз їх спроможності задовольняти вимоги топографічних знімань, визначення предметної області досліджень при створенні сучасних нормативно-технічних документів, які відкриють шлях використанню новітніх технологій в топографічному картографуванні.

Зв’язок теми дослідження із важливими науковими та практичними завданнями

Дослідження пов’язано з Концепцією Державної цільової науково-технічної програми розвитку топографо-геодезичної діяльності та національного картографування на 2014-2018 роки, прийнятої розпорядженням Кабінетом Міністрів України від 18 грудня 2010 року №2354-р та реалізацією українсько-японського проекту зі “Створення Національної інфраструктури геопросторових даних в Україні” на 2015 – 2018 роки.

Виклад основного матеріалу дослідження

В теперішній час основні тенденції розвитку топографо-геодезичної та картографічної діяльності обумовлюються розвитком інформаційних технологій, зокрема, глобальних навігаційних супутникових систем (ГНСС) визначення місцезнаходження об'єктів, аерокосмічних систем високої роздільної здатності для отримання інформації про Землю, створення високопродуктивних засобів отримання просторової інформації про Землю в режимі реального часу на основі систем оптико-електронного сканування місцевості, супутникової радіолокації, лазерної локації наземного та повітряного базування, цифрового аерофотознімання включаючи безпілотні літальні апарати, неметричні фотокамери, піктографічне знімання для створення реалістичних моделей місцевості, цифрових методів обробки зображень та геопросторової інформації, широкого використання геоінформаційних систем і телекомунікаційних технологій як основного засобу забезпечення доступу суспільства до геопросторових даних та інформації тощо.

Такий вплив інформаційних технологій на розвиток топографо-геодезичної та картографічної діяльності визначив необхідність переходу від інфраструктури картографічного виробництва до розбудови інфраструктур геопросторових даних [2, 5, 6, 7, 23].

Наземні методи знімання. До сучасних наземних методів топографічних знімань відносяться (рис.3):  -                горизонтальні та вертикальні знімання: планові, висотні, планово-висотні;-                тахеометричне знімання;-                знімання за допомогою глобальних навігаційних супутникових систем (ГНСС);-                наземна фотограмметричне знімання та лазерне сканування;-                мобільні картографічні  системи та інерціальні навігаційні системи.Горизонтальні, вертикальні та тахеометричне знімання. Сучасні моделі високоточних електронних та роботизованих теодолітів, тахеометрів, нівелірів дозволяють відповідно виконувати кутові вимірювання з точністю до 0,5” – 1”, 2”, вимірювання відстаней до 1 міліметра чи кількох міліметрів на один кілометр та вимірювання перевищеннь на 1 км подвійного ходу від 0,3 до 1 мм в залежності від виду рейки, що використовується. Безумовно, це впливає на величини допусків при розвитку знімальних геодезичних мереж та при всіх видів тахеометричних знімань.

Знімання за методами ГНСС.Розвиток глобальних супутникових геодезичних систем (ГНСС) типу GPS (США), ГЛОНАСС (Росія) та нових Compass (Китай), Galileo (Європейський Союз) здійснило революцію в геодезичних методах вимірювань. ГНСС — інфраструктура, яка включає плеяду орбітальних супутникових станцій з глобальним покриттям, які працюють у поєднанні з мережею наземних станцій і супутникових систем диференціальної корекції  дозволяє визначати географічне положення, відстань, напрям, швидкість руху і місцевий час приймача-користувача в будь-якому місці земної поверхні чи в повітрі за допомогою опрацювання сигналів отриманих від супутників у космосі.Особливої уваги заслуговує кінематичне знімання у режимі реального часу (RealTimeKinematic – RTK) та кінематичної постобробки (Post-ProcessedKinematic – PPK), оскільки ці методи дозволяють виконувати знімання великої кількості точок за менший відрізок часу з горизонтальною точністю 1 см + 2 ррm та вертикальною 2 см + 2 ррm. Розвитку цих методів сприяє розбудова в Україні мереж активних референтних станцій ГНСС.

Комбіновані методи створення знімальних мереж та наземних знімань. Поєднання електронних тахеометрів з ГНСС (SmartStation) спричинило потребу в значній зміні до самих підходів проектування схем геодезичних знімальних мереж. Комп’ютерне оброблення геодезичних мереж повністю перейшло на застосування строгих параметричних методів вирівнювань з визначенням повних кореляціних матриць та тотальною оцінкою точності всіх елементів мережі. По суті справи, традиційна побудова геодезичних мереж методами полігонометрії, тріангуляції, трилатерації зазнала трансформації у побудову лінійно-кутових мереж у поєднанні з вимірюваннями методами ГНСС. Це потребує кардинальних змін у розробленні схем розвитку знімальних геодезичних мереж, перегляду всієї точнісної моделі та допусків на них.

Методи наземної фотограмметрії. Технологія наземного фототеодолітного знімання, яка донедавна широко використовувалась для отримання топографічних планів місцевості (особливо для відкритих місцевостей зі складними формами рельєфу) у заданому масштабі, при архітектурних обмірах пам’ятників історії та культури поступається відносно новій технології наземного лазерного сканування (НЛС) та комбінації цифрової фотограмметрії з НЛС.

Рис.1. UML – діаграма створення топографічних карт за Основними положеннями створення та оновлення топографічних карт масштабів 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000, 1:200 000, 1:500 000, 1:1 000 000

Рис.2.  UML – діаграма методів створення топографічних планів за Основними положеннями створення топографічних планів масштабів 1:5000, 1:2 000, 1 :1 000 та 1:500

Методи наземного лазерного сканування та мобільні картографічні системи. Методи наземного лазерного сканування  відомі з початку 90-х років минулого століття, потужно розвиваються останні десять років і полягають у вимірюванні з високою швидкістю відстаней від сканера до точок об'єкта та реєстрації відповідних напрямків (вертикальних і горизонтальних кутів), тож величини, що вимірюються аналогічні як і при тахеометричному зніманні. Проте на відміну від останнього результатом роботи наземного лазерного сканування є хмара точок (тривимірне зображення – скан) всього об’єкта, а не окремо виміряні точки. Тому в результаті наземного лазерного сканування отримуються надлишкові виміри, для опрацювання і зберігання яких необхідні потужні комп’ютерні ресурси.

За призначенням метод НЛС поділяють на: системи мобільного лазерного сканування, які застосовують для сканування лінійних об’єктів (залізниць, тунелів, автодоріг) та системи стаціонарного лазерного сканування, які використовуються (залежно від значення відстані) для вирішення багатьох прикладних завдань, таких як моніторинг, топографічне знімання, в промисловості, цивільному будівництві, відтворенні об’єктів тощо. Система мобільного лазерного сканування є різновидом мобільної системи картографування (МСК – з англ. MobileMappingSystem). МСК складається з таких блоків: лазерних сканерів і/або цифрових камер для визначення координат об’єктів дорожньої інфраструктури, ГНСС та інерційної навігаційної системи (ІНС) для орієнтування мобільної картографічної системи. При чому ІНС забезпечує високоточне орієнтування МСК в тих випадках, коли неможливе використання ГНСС (тунелі, щільна забудова тощо). Мобільною платформою основних блоків може бути автомобіль або безпілотний літальний апарат (БПЛА). Точність геопросторових даних отриманих в результаті мобільного лазерного сканування при створенні автомобільних ГІС коливається від метра до десятка сантиметрів, а при скануванні залізничних колій досягає від декількох сантиметрів до міліметрів [13, 17].

Поєднання методів цифрової фотограмметрії та наземного лазерного сканування стало можливим завдяки досягненням в приладобудуванні. Серед сучасних приладів, які об’єднують кілька методів збирання геопросторових даних можна відмітити: наземні лазерні сканери з інтегрованою цифровою камерою (та на додаток інколи з відеокамерою), електронні роботизовані тахеометри з функцією сканування, електронні роботизовані фототахеометри з функцією сканування, наземні лазерні сканери з окремою цифровою камерою, мобільні картографічні системи. При чому МКС поєднує методи наземної фотограмметрії, наземного лазерного сканування, ГНСС та інерційних навігаційних систем. Сучасні електронні роботизовані тахеометри, лазерні трекери можна вважати простим 3D лазерним сканером, які призначені для вимірювання одиничних точок. Отже, зазначені методи вимірювання можуть бути об'єднані, використовуючи переваги кожного. Лазерні сканери та тахеометри можуть бути оснащені цифровими камерами для отримання справжніх кольорових зображень вимірюваного об'єкта або для опрацювання зображень, наприклад, автоматичного вимірювання цілей або реконструкції поверхні за допомогою опрацювання стереозображень. Також 3D хмари точок, отримані в результаті наземного лазерного сканування можуть бути об’єднані з інформацією зображення різними способами, наприклад, для візуалізації, ідентифікації і вимірювання точок об'єкта, створення ортофотопланів або з метою реєстрації [18, 19].

Дистанційні методи знімання. Вдосконалення технологій збирання геопросторових даних можна відзначити не тільки як у наземних, так і дистанційних зніманнях: аерофотограмметрії та космічному зніманні з високою роздільною здатністю, завдяки чому рівень точності оперативності та  отриманих даних зростає. Залежно від висоти знімання території вирізняють: космічне, аерознімання та знімання безпілотними літальними апаратами (БПЛА – unmanned aerial vehicles (UAVs)).

Традиційно до дистанційних або аерокосмічних методів відносяться ті методи, які дозволяють отримати інформацію про об’єкти земної поверхні, явища і процеси з космосу чи повітря і ґрунтуються на неназемній реєстрації електромагнітного випромінювання земної поверхні в різних діапазонах спектра [4]. Ці методи можна класифікувати: за методами знімання і аналізу даних, за способом одержання даних та за типом сенсора. До методів знімання і аналізу даних належать: стереознімання, багатозональне, багаточасове, багаторівневе, багатополяризоване знімання, комбінований та дисциплінарний методи, — які детально описані в праці [16].

За способом одержання даних методи поділяються на:

-         Фотографічні знімання виконуються переважно кадровими (існують ще панорамні і щілинні) аерокосмічними фотографічними знімальними системами у видимому та близькому інфрачервоному діапазоні. В результаті створюються чорно-білі, кольорові, спектрозональні і багатоспектральні фотозображення на засадах центрального проектування. Фотографічні зображення мають високе розрізнення і використовуються для створення ортофотопланів, топографічних планів у великих і середніх масштабах. Аерофотознімання – один з елементів технології картографування, яка передбачає комп’ютерне опрацювання аерофотознімків, які попередньо сканують на фотограмметричному сканері з високого розрізнення. Недоліком фотографічного знімання є низька оперативність отримання інформації. У космічному зніманні фотографічні знімальні системи замінили сканувальні системи на ПЗЗ-пристроях, радіолокаційні та інші види систем.

-         Телевізійні знімання переважно кадровими знімальними системами (у видимому та близькому інфрачервоному діапазоні), що відтворюють зображення земної поверхні в режимі реального часу як на екрані приймача, так і з магнітних цифрових записів на засадах центрального проектування. Телевізійні зображення мають невисоке просторове розрізнення, тому їх переважно використовують для швидкого оцінювання явищ та процесів, спричинених надзвичайними ситуаціями природного і техногенного характеру.

-         Оптико-електронні знімання виконуються матричними, лінійковими цифровими знімальними системами, а також багатоспектральними і гіперспектральними сканерами (приймачами сигналів є пристрої із зарядовим зв’язком – так звані ППЗ), розміщених на космічних літальних апаратах та літаках, в оптичному та інфрачервоному діапазоні до 14 мкм. Цифрові зображення будуються оптичним способом у межах ПЗЗ лінійки або матриці на засадах центрального проектування. Якщо використовують ПЗЗ-лінійки, то зображення будується у межах рядка на засадах центрального проектування вздовж рядка. Цифрові зображення отримуються в режимі реального часу і відрізняються високим просторовим розрізненням, що дозволяє їх використовувати для вирішення багатьох прикладних завдань.

-         Оптико-механічне знімання або сканування виконуються оптико-механічними та багатоспектральними сканерами, інфрачервоними (сканувальними радіометрами), матричними та лінійковими знімальними системами в оптичному, середньому та дальньому інфрачервоному діапазоні. На відміну від фотографічних, телевізійних та оптико-електронних систем, в яких зображення будується в кадрі одночасно, у сканувальних знімальних системах спочатку сканується об’єкт, елементи зображення отримують послідовно, після чого вони приводяться у формат кадру. Панорама зображення складається з рядків і отримується в результаті лінійного проектування, конічної розгортки, панорамної розгортки, в дуже рідкісних випадках застосовується центральне проектування і центральне проектування вздовж рядка.

-         Інфрачервоні (теплові) знімання виконуються інфрачервоними аерокосмічними знімальними системами, тепловізорами, сканувальними радіометрами в середньому та дальньому інфрачервоному діапазоні спектра. Зображення створюються за рахунок власного випромінювання об’єктів і частково відбитого від них інфрачервоним випромінюванням інших джерел на засадах панорамного проектування. Перевагою цих знімань є можливість застосовувати їх як в денний так і в нічний час доби. Хоча знімки, які отримані в нічний період доби правдивіше характеризують теплове зображення об’єктів, тому що значна кількість відбитого випромінювання вдень значно зменшує теплове зображення. Результати знімання можна використовувати не лише для розпізнавання об’єктів, а й для вивчення динаміки процесів і явищ (розвиток міст, в завданнях охорони довкілля) завдяки додатковим дешифрувальним можливостям. Зокрема інфрачервоні зображення мають значні переваги над іншими знімками щодо дешифрування гідрографічних мереж (чітко виокремлюються берегові лінії, теплові неоднорідності водної поверхні тощо), також при вивченні дна шельфу.

Рис.3. UML – діаграма класифікації сучасних методів збирання геопросторових даних

-         Радіотеплові знімання виконуються в міліметровому діапазоні радіохвиль мікрохвильовими радіометрами (відносяться до пасивних знімальних систем), які фіксують радіотеплове випромінювання землі. Перевагами цього виду знімання є можливість отримання зображення навіть через хмари, снігове, льодовикове покриття, вдень і вночі. Недоліком цього виду знімання є отримання зображень з порівняно низьким просторовим розрізненням: сотні й десятки метрів за авіаційного знімання та кілометри в разі космічного знімання. Зображення отримується в результаті лінійного проектування та конічної згортки. Результати радіотеплових знімань використовують для дослідження стану забруднення вод, геологічного картографування, дослідження стану морів і океанів, в навігації, стану снігового покриву та інших галузях науки і економіки. Також радіотеплові зображення можуть бути корисними під час розпізнавання об’єктів з низькими температурами.

-         Лазерне сканування відносяться до активних методів зондування та виконуються лазерними знімальними системами, які встановлюють на борту літака, аероплану, гелікоптеру, безпілотних літальних апаратів, у видимому та близькому інфрачервоному діапазоні. Зображення земної поверхні одержують у вигляді хмари точок земної поверхні за рахунок відбитого випромінювання від поверхні землі. Методика відзначається високою продуктивністю та ґрунтується на лазерному вимірюванні від відстані до приладу до точки на місцевості, координати якої визначаються у вибраній системі координат. Лазерне сканування застосовують з метою побудови цифрових моделей рельєфу навіть для важкодоступних та недоступних територій, за наявної рослинності та несприятливих погодних умов, створення ортофотозображень та мозаїк, картографування територій та в завданнях оцінювання явищ та процесів, спричинених надзвичайними ситуаціями природного і техногенного характеру. До переваг методу відносять: незалежність від погоди і освітленості, висока продуктивність при менших фінансових витратах в порівнянні з іншими методами, такими як традиційний фотограмметричний.

-         Радіолокаційні знімання виконуються в сантиметровому або метровому діапазоні радіохвиль за допомогою радіолокаційних систем бічного огляду та радіолокаційних систем з синтезованою апертурою (відносяться до активних знімальних систем). Зазначені системи є сканувальними пристроями, в яких сканування відбувається по один бік від носія перпендикулярно до лінії польоту, тому щоб зняти дві смуги відносно траєкторії польоту необхідно встановити дві антени. Перевагами знімання є можливість отримання зображень в умовах, коли об’єкти закриті хмарами, туманом, димовими завісами тощо в будь-який час доби. Зображення отримується в результаті тангенціальної розгортки.Застосовують в завданнях екологічного моніторингу, визначення деформаційземної поверхні та для побудови цифрових моделей рельєфу [1, 3].

За типом сенсора аерокосмічні методи поділяються на активні і пасивні. При активному зондуванні використовується вимушене випромінювання об'єктів, ініційоване штучним джерелом спрямованої дії; при пасивному використовується власне, природне відбите або вторинне випромінювання об'єктів на поверхні Землі, обумовлене сонячною активністю [3].

До пасивних відносять: аерофотознімання, гіперспектральні та мультиспекральні знімання, знімання з безпілотних літальних апаратів. При чому БПЛА впевнено завойовують популярність серед виробників геопросторових даних завдяки відносно недорогої вартості знімального обладнання та великої швидкості отримання і опрацювання даних на території інтересу для створення: ортофотопланів, 3-D моделей місцевості і рельфу, крупномасштабних топографічних планів тощо. 

До активних відносять лазерне сканування (LIDAR) та радіолокаційне знімання (Radar), яке в свою чергу поділяється на: радіолокаційне знімання за допомогою системи бічного огляду з реальною антеною (SideLookingAirborneradar – SLAR), радіолокаційне знімання за допомогою системи із синтезованою апертурою антени (Synthetic-aperture radar – SAR), інтерферометрію (InSAR).

Радіолокаційне знімання за допомогою системи бічного огляду з реальною антеною (РБО) використовувалося для геологічних, геоморфологічних досліджень та для картографування тих регіонів, які завжди закриті хмарами. Ці знімання з часом замінили радіолокаційні знімання за допомогою системи із синтезованою апертурою антени (РСА). РСА формують зображення, зондуючи поверхню когерентними надвисокочастотними радіосигналами та приймаючи відбите випромінювання послідовно, за траєкторією польоту носія.

Спосіб побудови зображення дозволяє істотно збільшити просторове розрізнення зображень до метрів на земній поверхні.

Метод інтерферометрії ґрунтується на використанні пари радіолокаційних зображень і заснований на різниці фаз двох чи більше відбитих від поверхні землі когерентних радіолокаційних сигналів з метою отримання точної інформації про рельєф та невеликі зсуви об’єктів місцевості.

Інтерферометрія поділяється на: однопрохідну інтерферометрію, двопрохідну, диференціальну, які відрізняються лише технологією сканування для отримання пари радіолокаційних зображень. Дані отримані в результаті такого знімання відносяться до класу середньої розрізненості і не використовують для топографічного картографування, проте в 2000-х роках в результаті виконання топографічного проекту ShuttleRadarTopographicMission (SRTM) було отримано цифрову модель рельєфу Землі з точністю 30 м.

Методика диференціальної інтерферометрії показує дивовижну перевагу в моніторингу землетрусів, вулканів, зсувів та інших поверхневих деформацій, але при моніторингу повільної деформації поверхні, наприклад, осідання поверхні міста, вона зазнає впливу часової декореляції, космічної декореляції і атмосферної затримки. Тому для вирішення цієї проблеми в 1999 році з’явилися PSI методи, першим з них був метод інтерферометрії стійких відбивачів (Permanent Scatterer SAR Interferometry – PSInSAR), обґрунтований і запатентований Міланським технічним університетом. Цей іноваційний метод є похідним від методу диференціальної інтерферометрії. Методика PSInSAR – це методика часових рядів при якій додається кількість часу для кожної радарної цілі. Метод PSInSAR використовує багато зображень SAR, мінімум 20-25 знімків, що охоплюють одну і ту ж територію, при цьому атмосферні та орбітальні помилки по-суті усунені. Чим більша кількість зображень, тим надійніші результати. Одне із зображень вибирається як основне зображення, інші стають підпорядкованими зображеннями для уточнення інформації на основному зображенні і виправлення помилок. Тоді на прийнятій вибраній моделі вибирають достатню кількість точок, так званих, стійких відбивачів (point-wise permanent scatterers – PS це переважно штучні споруди, будівлі, металеві предмети, пілони, антени, відкриті гірські породи), які мають високу відбивну здатність і використовуються в ролі стійких відбивачів радарного сигналу. Результатом проведення аналізу фаз точок стають деформації PS точок. У кінці використовується метод інтерполяції для визначення деформації всієї досліджуваної території. В даний час, методика PSInSAR широко застосовується лише для моніторингу осідання поверхні в містах, оскільки отримують деформації поверхні з точністю до міліметрів [15, 22].

Для виявлення деформацій земної поверхні незабудованих територій було винайдено метод SqueeSAR, який є вдосконаленим методом PSInSAR. В аналізі приймають участь як PS точки, які відповідають техногенним об’єктам, так і точки розподілених відбивачів (distributed scatterers – DS), які відповідають однорідним поверхням, селевим потокам, необробленим землям, пустельним районам тощо. Цей новий підхід забезпечує додаткові дані в умовах низького відбивання в однорідних областях. Деформація поверхні методом SqueeSAR визначається з точністю до міліметрів. Недоліком цього методу є те, що супутникові сигнали не повертаються ділянками зі значним рослинним покривом, отже, немає даних деформацій земної поверхні [20].

Opensource та crowsourcing технології збирання геопросторових даних

До відкритих геопросторових даних, які можуть бути використаними для вирішення топографічних завдань, і, які збираються або оновлюються  методом crowsourcing (краудсорсинг) належать такі відомі проекти як: OpenStreetMap, GeoNames, Geo-wiki, Ushahidi, Waze та ін. Деякі з них створюються на основі використання мобільних картографічних систем та оновлюються застосуванням відносно недорогих супутникових пристроїв для визначення координат місцеположення об’єктів, розвитку мобільного зв’язку та появі функції геолокації в смартфонах. Тому кожен користувач смартфона, під’єднаному до мережі Інтернет може стати добровільним збирачем даних (волонтером) для вище перерахованих проектів відкритих даних [8]. Таким чином використання відкритих геопросторових даних та їх оновлення методами краудсорсинг по суті справи постійно діючою системою моніторингу характеризується високим рівнем актуальності та достовірністю. Очевидно, що точність відкритих даних потребує ретельної перевірки, про що необхідно зазначати в метаданих про них. Високий рівень розвитку і використання відкритих даних став настільки великий, що вже не можна з ним не рахуватися.

ВисновкиОгляд наземних, дистанційних методів, opensource та  crowsourcingтехнологій збирання геопросторових даних показує, що чинна нормативна документація в топографо-геодезичній та картографічній галузі ідеологічно та технологічно виявляється застарілою. Рівень розвитку і застосування сучасних технологій збирання геопросторових даних значно випереджає нормативну базу щодо них в Україні.Зважаючи на сучасне різноманіття зазначених вище методів збирання геопросторових даних, постає питання дослідження технологічних схем, точності, достовірності та оперативності знімань для  перегляду нормативно-технічної документації забезпечення топографічного картографування, продукція якого б відповідала сучасним досягненням розвитку геоінформаційних технологій, вимогам і потребам інформаційного суспільства.

Література

1. Бурштинська Х. В. Аерокосмічні знімальні системи: підручник / Х. В. Бурштинська, С. А. Станкевич. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2013. – 316 с.
2. Верещака Т. В. Топографические карты: научные основы содержания. – М.: МИГАИК «Наука/Интерпериодика», 2002. – 319 с.
3. Дорожинський О. Л., Тукай Р. Фотограмметрія: Підручник. – Л.: Вид-во НУ «Львівська політехніка», 2008. – 332 с.
4. Дистанційне зондування Землі з космосу. Терміни та визначення понять: ДСТУ 4220:2003. – К.: Держспоживстандарт України, 2003. – 18 с.
5. Карпінський Ю. О. Стратегія формування національної інфраструктури геопросторових даних в Україні / Ю. О. Карпінський, А. А. Лященко. – К.:НДІГК, 2006. – 108 с.: іл. – (Сер. “Геодезія, картографія, кадастр”).
6. Карпінський Ю.О. Топографічне картографування в національній інфраструктурі геопросторових даних / Карпінський Ю.О. Лященко А.А. Національне картографування: стан, проблеми та перспективи розвитку.: Збірник наукових праць / -К.:ДНВП “Картографія”, 2008.- Вип. 3.- с.52-60
7.  Карпінський Ю.О. Геоінформаційні технології: нові парадигми і нові ризики топографо-геодезичної та картографічної діяльності / Карпінський Ю.О. Лященко А.А. Львів.: Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. –Збірник наукових праць Західного Геодезичного Товариства. – Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, випуск II(22).- 2011. – c. 43-48
8. Лазоренко-Гевель Н. Ю. Ініціативи EUROSDREUROGEOGRAPHICS щодо використання сучасних методів збирання геопросторових даних для топографічного картографування / Н. Ю. Лазоренко-Гевель // Інженерна геодезія. – наук.-техн. збірник. – 2017. – Вип.64. – С.67-77.
9. Лисицкий Д.В. Основные принципы цифрового картографирования местности. – М.: Недра, 1988. – 261 с.
10. Неумывакин Ю. К. Обоснование точности топографических съемок для проектирования / Ю. К. Неумывакин. – М.: “Недра”, 1976. – 157 с.
11. Основні положення створення та оновлення топографічних карт масштабів 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000, 1:200 000, 1:500 000, 1:1 000 000 / Затв. наказом Гол. упр. геодезії, картографії та кадастру України №156 від 31.12.1999 р. і погодж. з Воєнно-топографічним управлінням Генерального штабу Збройних сил України // Топографо-геодезична та картографічна діяльність: Законодавчі та нормативні акти. – В 2 ч. – Вінниця: Антекс, 2002. – Ч. 1. – С.171–188.
12. Основні положення створення топографічних планів масштабів 1: 5 000, 1 : 2 000, 1 : 1 000 та 1: 500 / Затв. наказом Гол. упр. геодезії, картографії та кадастру при Кабінеті Міністрів України №3 від 24.01.94 // Топографо-геодезична та картографічна діяльність: Законодавчі та нормативні акти. – В 2 ч. – Вінниця: Антекс, 2002. – Ч. 1. – С.84–89.
13.  Наземное лазерное сканирование: монография / В. А. Середович, А. В. Комиссаров, Д. В. Комиссаров, Т. А. Широкова. – Новосибирск: СГГА, 2009. – 261 с.
14. Сосса Р. І. Топографічне картографування України (1917 – 1920): моногр. / Р. І. Сосса. – К.: Наук. Думка, 2014. – 384 с., 96 іл.
15. Филатов А. В. Исспользование PSINSAR-технологии на кластере для геодинамического мониторинга нефтегазовых месторождений / А. В. Филатов, В. М. Брыскин, А. В. Евтюшкин, Ю. В. Васильев // Вестник СибГАУ. – 2013. – № 5(51) . – С. 49-51.
16. Чандра А. М. Дистанционное зондирование и географические системы / А. М. Чандра, С. К. Гош – М.: Техносфера, 2008. – 312 с.
17. Airborne and terrestrial laser scanning. Edited by George Vosselman and Hans-Gerd Maas. – UK: Whittles Publishing, 2011. – 318 p.
18. Luhmann T. Combination of photogrammetry and terrestrial laserscanning – potentials and limitations. Part 1: Overview and performance features / T. Luhmann // Modern achievements of geodesic science and industry Collection of scientific papers of Western Geodesic Society of USGC Issue I (25). – 2013 – p. 80-85.
19. Luhmann T. Combination of photogrammetry and terrestrial laserscanning – potentials and limitations. Part 2: Systems, algorithms and applications / T. Luhmann // Modern achievements of geodesic science and industry Collection of scientific papers of Western Geodesic Society of USGC Issue I (25). – 2013 – p. 86-90.
20. Ferretti A. A new algorithm for processing interferometric data-stacks: SqueeSAR / A. Ferretti, A. Fumagalli, F. Novali, C. Prati, F. Rossa, A. Rucci // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. – 2011. – Vol. 49, issue 9. – P. 3460-3470.
21. Lee Kent D. Russian data illuminate world mapping / Lee Kent D, А. Shumakov // Imaging Notes. – 2003. – P. 16-19.
22. Li R. An analysis of surface subsidence in Chiba using PSInSAR technique / R. Li, Zh. Zhao, Zh. Wang, P. Wang // The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. – 2015. – Vol. XL-7/W4. – P. 81-85.