Этот пост был написан несколько лет назад, с тех пор появились новые возможности по более точному и полностью автоматическому построению продольных профилей интервалов РРЛ - см. более подробно.
Общение с пользователями программы ProfEdit по линии технической поддержки натолкнуло нас на идею этого поста, в котором мы попытаемся подробнее рассказать о возможностях, предоставляемых программой при построении продольных профилей РРЛ.
Для расчета качественных показателей радиорелейного интервала необходимо получить его продольный профиль, который представляет собой вертикальный разрез местности между соседними радиорелейными станциями с нанесенной информацией о высотах рельефа, о границах и высотах застройки и леса, а также о границах водных массивов.
Рисунок 1. Пример продольного профиля интервала РРЛ
При проектировании РРЛ особое внимание следует уделять корректности построения продольных профилей радиорелейных интервалов. Проектировщик должен правильно оценивать точность имеющихся у него исходных данных и инструментов для построения профиля, для того, чтобы застраховаться от ошибок и получить приемлемый результат.
Исходные данные
В качестве исходных данных для построения продольного профиля мы обычно имеем географические координаты радиорелейных станций (РРС), полученные разным путем – измеренные приемником GPS при предпроектном обследовании, полученные от заказчика, определенные по различным ГИС или бумажным картам. Совет - обращайте внимание на точность этих данных. Вы должны понимать, что для корректного построения продольного профиля необходимо иметь данные о координатах с точностью до 1-ой секунды (например, для широты Новосибирска это дает точность 30 метров по широте и 20 метров по долготе). Такой точности координат обычно достаточно для большинства случаев при ровной или холмистой местности.
Пример точных координат – 55N01 14, 82E35 12
Пример не точных координат – 55N01, 82E35
Для горной местности и эта точность может оказаться не достаточной, - например при смещении на 30 метров в плоскости ваша РРС может оказаться не на вершине горы, а в ущелье.
Местоположение РРС также можно уточнить по спутниковым снимкам сервисов Google и Bing (если они есть хорошего качества на искомую территорию).
Итак, понимая, что мы имеем корректные координаты площадок РРС можно приступать к работе.
Как уже отмечалось выше, необходимая нам информация на продольном профиле:
высотные отметки рельефа местности (обычно относительно уровня моря в так называемой “Балтийской системе”);
границы и высота леса;
границы и высота застройки;
границы водных массивов.
В идеальном случае у Вас имеется некая геоинформационная система (ГИС), от куда вы можете извлечь указанные выше данные для нанесения на профиль в автоматическом режиме и с приемлемой точностью (приемлемой точностью в данном случае мы будем называть точность высотных отметок рельефа, а также высоты застройки и леса до 3-5 метров). Однако охват территории у подобных ГИС в настоящее время минимален, кроме того, что немаловажно, стоимость их покупки часто не соответствует масштабу решаемых задач.
В тоже время существует ряд геоинформационных источников, которые можно использовать для получения приемлемого результата и которые используются в ProfEdit.
Высотные отметки рельефа
При помощи программы ProfEdit нанести отметки рельефа местности на профиль можно двумя способами:
вручную, указывая высотные отметки в точках пересечения радиолуча и горизонталей на картах подложки, при этом точность отметок определяется точностью исходного картографического материала подложки;
автоматически, используя базу данных SRTM3.
SRTM (Shuttle radar topographic mission) - осуществленная в феврале 2000 г. с борта космического корабля многоразового использования "Шаттл" радарная интерферометрическая съемка поверхности земного шара. Файлы данных представляют собой матрицу высот с шагом 3 угловые секунды (~90 метров) и доступны на всю территорию РФ (SRTM3). Более точные односекундные данные SRTM1 (~30 метров) доступны только территорию США.
Рисунок 2. Матрица SRTM3
Проведенные оценки точности матрицы SRTM3 показывают, что она в общем случае примерно соответствует матрице, полученной с карты масштаба 1:100 000. При этом на равнинной местности точность составляет около 3м, а для холмистой местности – 5.4м, что соответствует точности топографических картах масштаба 1:50 000 и даже крупнее. В горных районах точность значительно снижается и достигает 20м и более. Кроме того, необходимо учитывать, что из-за особенности радарной съемки, на плотных лесных массивах отметки рельефа в матрице SRTM увеличены примерно на 1/3 высоты леса.
По нашему опыту, для равнинной и холмистой местности продольный профиль радиорелейного интервала можно смело строить с использованием данных SRTM. При этом стоит обратить внимание на точки с наименьшим просветом и по возможности сравнить высотные отметки в этих точках с данными из других источников (например, картографической подложки из проекта TopoMapper и других, которые отображает ProEdit). Кроме того, полезно бывает проверить высотные отметки конечных пунктов если имеются строительные чертежи (генпланы) проектируемых РРС, на которых могут присутствовать абсолютные высотные отметки.
Если продольный профиль проходит через горную местность, то проверка критичных точек по нескольким источникам строго обязательна.
Границы и высота леса
В ProfEdit существуют два способа нанесения границ и высот леса:
вручную, обозначая границы леса вдоль луча РРЛ по лесным массивам, которые отображены на подложке – топокарте или спутниковой фотографии. Данные по высоте леса при этом обычно берутся по топокартам масштаба 1:200 000 и крупнее.
автоматически, используя базу данных экологического проекта Global Forest Change (только в коммерческой версии ProfEdit).
Одна из баз данных Global Forest Change (GFC) представляет собой матрицу, где с шагом в 1 секунду представлена информация о плотности участков леса, а также об участках водной поверхности. Эта база данных также как и SRTM создана с использованием радарной съемки, а следовательно мелкие участки леса, такие как узкие лесополосы в полях не учитываются в данной модели. Актуальность информации – 2013 год. База GFC не содержит информацию о высоте деревьев, которую необходимо изыскивать из других источников – обычно топокарт масштаба 1:200 000 и крупнее.
Рисунок 3. Проект Global Forest Change
По нашему мнению, эта один из самых точных и актуальных источников получения информации о границах лесных участков и водных массивов.
Информацию о мелких участках леса иногда можно уточнить по спутниковым снимкам (опять же при их наличии), на которых порой можно различить даже отдельные деревья.
Границы и высота застройки
В ProfEdit существуют два способа нанесения границ и высот застройки:
вручную, обозначая границы зданий вдоль луча РРЛ по застройке, которая отображена на подложке – топокарте или спутниковой фотографии. Высоту застройки при этом определяют по различным доступным источникам, - оценивая этажность зданий по спутниковым фотографиям (Google, Bing), по информации об этажности зданий в проекте 2Gis.ru или проводя изыскания на месте.
автоматически, используя базу данных проекта Open Street Map (только в коммерческой версии ProfEdit).
Застройка в базе Open Street Map (OSM) – это векторные контура зданий, без какой либо информации о высоте или этажности. Высоту застройки приходится определять также по различным сторонним источникам. Следует также обратить внимание на то, что данные в проекте Open Street Map имеются не на всю территорию Российской Федерации.
Границы водных массивов
Границы водных массивов с приемлемой точностью автоматически наносятся из базы Global Forest Change.