July 24th, 2011

dog

Картография - Часть 4 - Этапы большого пути

Допустим, вы решили нарисовать карту какого-нибудь населённого пункта масштаба 1:2.000 на основе космической съёмки. Какие этапы работ вам предстоят?

•  Создание репозитория растров
•  Формирование областей космической съёмки, поиск архивных данных
•  Заказ съёмки и ожидание её результатов
•  Обработка поступивших снимков

   После этого этапа на выходе имеем растры на всю интересующую нас территорию

•  Создание пустой векторной карты
•  Векторизация (оцифровка) снимков

   Результат - векторная карта без адресов и названий улиц

•  Подготовка к печати карты
•  Печать альбомов для сбора семантики
•  Сбор семантических данных на местности
•  Ввод собранных данных в электронную карту

   Результат - готовая векторная карта с адресными и семантическими данными

   Обратите внимание, что если вы не найдёте ничего в архивах космической съёмки, вам придётся заказывать новую - а это может занять около 3 месяцев в промежутке май-октябрь. Раньше мая и позже октябрь заказывать съёмку не следует - зимний снежный снимок практически не поддаётся оцифровки. И молитесь, чтобы за эти три месяца не произошло никаких катаклизмов в виде затяжной облачности или лесных пожаров.

   Если вы собираете семантику в отдалённых сёлах русской глубинки, это можно будет сделать только летом: весной и осенью в часть сёл тупо не проехать, а если село облюбовано дачниками, то зимой в них можно ещё и никого не найти.

   Именно из-за такой зависимости от сезона многие картографические проекты изначально нереально выполнить за 1 год. Об этом нужно честно предупреждать заказчиков, потому как многие организации предпочитают заключать договора на срок не более 1 года.
 
dog

Картография - Часть 5 - Трудоёмкость и сроки

   С чего начинается любая работа? С предварительного анализа собственной трудоёмкости.

   Оптимизм здесь неуместен - некорректно рассчитанные трудозатраты негативно сказываются на сроках и могут обернуться фактически безденежьем исполнителей.

   Глядя на то, как соревнуются фирмы на конкурсах за государственные контракты, проводимых в рамках пресловутого антикоррупционного закона 94-ФЗ "О размещении заказов на поставки товаров, выполнении работ, оказании услуг для государственных и муниципальных нужд" - диву даёшься ушлости и безумию некоторых "конкурентов", сбивающих начальную цену в 2, 3 или даже 4 раза.

   Конечно, конкуренция - явление правильное, но современные бюрократические механизмы настолько стары и не приспособлены к гибкой работе с контрагентами, что не приняв работу выигравшего конкурс контрагента, чиновник обрекает себя на проблемы, едва ли не худшие, чем у нерадивой фирмы.

   Вот так и получается, что рынок наполняет куча компаний, мыслящих в духе "возьмёмся даже за три копейки, а дальше что-нибудь придумаем", которым 94-ФЗ на руку. А страдает в итоге заказчик - государство.

   Поэтому ввязывайтесь в проекты всегда только трезво рассчитав собственные трудозатраты, оценив возможные убытки и простои, имея хотя бы 20%-ый запас по срокам.

   К сожалению, очень часто случается так, что уложиться в сроки становится нереально. Задержки первоначальных платежей приводят к сдвигам сроков космической съёмки, вслед за ней и всех остальных работ. А ни съёмку, ни полевые работы проводить зимой нереально.

   Даже при своевременном финансировании начала проекта (~ апрель месяц) процесс изготовления карт можно уложит в 1 год только при очень удачном стечении обстоятельств. Но обо всём этом позже.



   Для того, чтобы оценить трудоёмкость изготовления карт по той или иной территории достаточно располагать следующими их характеристиками:

•  Количество жителей (для территорий населённых пунктов и районов области)
•  Площадь территории (для районов области)

   Эти данные можно абсолютно свободно получить на сервере Федеральной службы государственной статистики: http://www.gks.ru/dbscripts/munst/ или в Википедии.

   Из собственного опыта (применимого к европейской части России) могу привести следующие зависимости:

•  Общее количество объектов на карте района области (без районного центра) масштаба 1:2.000 = Площадь территории района (км2) * 45
•  Количество зданий на карте района области (без районного центра) масштаба 1:2.000 = Количество жителей на территории района (чел)

Для прогноза количества жителей в отдельных населённых пунктах или районных центрах я предлагаю использовать следующие формулы:

Численность жителей населённого пункта
Среднее количество объектов векторной карты на душу населения
Среднее количество зданий на душу населения
до 10.000 жителей
2
1
от 10.000 до 25.000 жителей
1
0,5
от 25.000 до 100.000 жителей
0,66
0,33
от 100.000 до 250.000 жителей
0,5
0,25
свыше 250.000 жителей
(без оцифровки пром.зон)
0,33
0,25


   Сразу скажу, что эта таблица получена эмпирическим путём и является довольно условной. Очень многое зависит от качества оцифровки конкретного картографа и установки, с которой он работал.

•  Например, можно нарисовать огороды единым площадным объектом на все 10 частных домов по одной стороне улицы, а можно вырисовывать отдельным объектом каждую грядку.
•  Можно оцифровать только многоэтажные дома внутри микрорайона, а можно каждый куст зелени и все газоны.

   Выработав определённый стиль оцифровки вы сможете самостоятельно прогнозировать, сколько объектов должно получиться на той или иной карте.



   Производительность труда векторизации (оцифровки) космического снимка также вычисляется эмпирически, и составляет по моим подсчётам около 1.000 объектов в сутки - для полноценного рабочего дня с 8 до 17, для исполнителя обладающего опытом и квалификацией.

   Новичок на начальной стадии работы может оцифровывать и 800 и 500 объектов в день. Целеустремлённые товарищи могут делать и до 1.500 за 12 часов, а потом ходить как зомби с красными глазами. Но средняя скорость обычно составляет именно озвученные ранее цифры.

   Отдельно следует поговорить про совместителей: отработав полноценный 8-часовой рабочий день в одном месте, максимум что сможет себе позволить человек - это дополнительных 4 часа после работы, с соответствующей производительностью. От такого исполнителя реально ожидать не больше 3.000 объектов в неделю. При этом следует оговорить, что он работает по 4 часа каждый рабочий день + полностью один выходной.

   Исходя из выше перечисленных данных вы без труда сможете определить прогнозный срок оцифровки картографического материала. Смело умножайте его на 1,33 (на больничные, проблемы и бюрократические проволочки) и получите реальный срок исполнения работ.
 
dog

Картография - Часть 6 - Источники космической съёмки

   И так, вы окончательно определились и готовы начать проект создания электронной векторной карты, например, населённого пункта. Что нужно делать дальше?

   В первую очередь, нужно собрать всю растровую информацию по данному населённому пункту, доступную из открытых источников. Открытые источники в наше время - это Яндекс.Карты и Google.Maps.

   Обычно на Google всегда более качественные снимки, чем на Яндексе - но лишний раз проверить не помешает.

   Для того, чтобы уметь "на глаз" оценивать качество спутникового снимка, давайте разберёмся, какие именно спутники существуют. Не секрет, что пока вы спите, идёте на работу, гуляете по улице - над вами в далёком космосе пролетают десятки спутников, большинство из которых, к слову, вражеские.



   Полный список спутниковых аппаратов, способных выполнять дистанционное зондирование земли (ДЗЗ) - иными словами фотографировать большие участки её поверхности представлен здесь: http://sovzond.ru/satellites/

   Некоторые спутники снимают только в панхроматическом режиме (чёрно-белые снимки в градациях серого цвета), некоторые - в панхроматическом и мультиспектральных (цветных). Часть аппаратов имеют расширенный спектр, позволяющий производить съёмку в инфракрасном диапазоне.

   Аппаратура спутников различается пространственном разрешением съёмки - расстоянием на земной поверхности, которое приходится на 1 пиксель снимка.

   Что характерно, лучший действующий отечественный спутник "Ресурс-ДК1" способен делать снимки с разрешением до 1 м в панхроме - "среднячок", к сожалению не пригодный для составления карт масштаба 1:2.000. В общем зачёте лучший результат показывают зарубежные спутники WorldView-2 и GeoEye: 46 и 41 см соответственно.

   Некоторые спутники имеют разные разрешения в панхроме и в цветовых каналах. Например, QuickBird: 61 см в панхроме и 2.44 м в цвете. В этом случае RGB-изображения со спутника синтезируются взаимным наложением показаний обоих сенсоров. Поэтому на таких снимках цвета более размыты чем тени.



   А сейчас рассмотрим наиболее популярные спутники подробно и с иллюстрациями:

Спутник
Разрешение
Вид снимка, крупный план
Доступность в открытых источниках
LandSat-7
(США, 1999 - )
ч/б - 15 м
цв. - 30 м
15.26 КБ
 
Составляет основную мозаику Google Maps, на всю территорию мира
IRS-1С, IRS-1D
(Индия, 1995 - 2010)
ч/б - 6 м
цв. - 24 м
15.99 КБ
 
Составляет основную мозаику Яндекс Карт, на европейскую территорию РФ
OrbView-3
(США, 2003 - 2007)
ч/б - 1 м
16.36 КБ
 
14.06 КБ
 
Открытые источники не используют панхроматические снимки
IKONOS
(США, 1999 - )
ч/б - 1 м
цв. - 4 м
14.24 КБ
 
9.07 КБ
 
Google для районных центров РФ,
Яндекс для части областных центров РФ
WorldView-1
(США, 2007 - )
ч/б - 0,5 м
18.52 КБ
 
12.81 КБ
 
Открытые источники не используют панхроматические снимки
QuickBird
(США, 2001 - )
ч/б - 0,61 м
цв. - 2,44 м
11.55 КБ
 
10.22 КБ
 
Самый распространённый поставщик космических снимков. Данные используют Google, Яндекс, Bing
WorldView-2
(США, 2009 - )
ч/б - 0,46 м
цв. - 1,84 м
Снимки данного спутника представляют собой нечто среднее между Quickbird и GeoEye. Спутник призван заменить устаревающий QuickBird с "замыливающейся" оптикой.
Основной потребитель снимков WorldView-2 - сервис Microsoft Bing.
QeoEye-1
(США, 2008 - )
ч/б - 0,41 м
цв. - 1,65 м
16.45 КБ
 
13.31 КБ
 
Второй по популярности спутник, после QuickBird.
Снимки активно размещают: Google, Яндекс
до 0,15 м
27.92 КБ
 
19.53 КБ
 
Применяется Google и Bing для крупных городов США и Европы. В России практически недоступна.


   Отдельное спасибо хочется сказать компании Совзонд за собранную точную классификацию спутников, и за проводимую работу (в виде разнообразных форумов и семинаров) по популяризации ДЗЗ и ГИС.

   Вам придётся работать со снимками WorldView-1, QuickBird, WorldView-2 и GeoEye. Ортофотопланы разрешения до 0,5 м в России или не изготавливаются, или имеют гриф "Секретно", а остальные спутники непригодны для создания карт масштаба 1.2000.