Ортофотопланы для навигации по рекам европейской части России

Цель проекта

Целью выполнения работ является покрытие данными космической съемки акваторий участков внутренних водных путей и прилегающих территорий с последующим созданием ортофотопланов для составления и обновления электронных навигационных карт (ЭНК).

Комплекс проводимых работ регламентирует Техническое задание на соисполнение работ по теме: «Проведение комплекса работ по созданию и обновлению баз данных навигационной информации для картографического обеспечения внутренних водных путей с использованием сигналов навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС, перспективных глобальных навигационных спутниковых систем и их функциональных дополнений.

Краткие физико-географические характеристики районов работ

Нева — река в России, протекающая по территории Ленинградской области и Санкт-Петербурга, соединяющая Ладожское озеро с Невской губой Финского залива Балтийского моря.

• Исток — бухта Петрокрепость Ладожского озера. Устье — Невская губа Финского залива.
• Длина 74 км, площадь собственного бассейна 5 тыс. км².
• На берегах Невы расположены четыре города: Шлиссельбург, Кировск, Отрадное, Санкт-Петербург — и несколько десятков других населённых пунктов.
• Основные притоки: слева — Мга, Тосна, Ижора, Славянка, Мурзинка, справа — Охта, Чёрная речка.
• Судоходна на всём протяжении, является частью Волго-Балтийского водного пути и Беломорско-Балтийского канала.
• Из-за равномерного стока воды из Ладожского озера у Невы в течение всего года не бывает весеннего подъёма воды и паводков. Замерзает Нева на всём протяжении. Средние сроки замерзания Невы — первая декада декабря, а вскрытия — первая декада апреля.

Су́да — река в Вологодской области России, впадает в Рыбинское водохранилище на реке Волга.

• Исток — слияние Колошмы и Ножемы. Устье — Рыбинское водохранилище.
• Длина — 184 км, площадь бассейна — 13 500 м².
• На реке расположены крупные села Борисово-Судское (в верхней части реки) и Суда (в устье).
• Крупнейшие притоки — Шогда, Андога, Колпь, Ворон, Петух.
• Замерзает в конце октября — середине декабря, вскрывается в апреле — начале мая. Сплавная. Судоходна на устьевом участке.

• Исток — Онежское озеро. Устье — Ладожское озеро.
• Длина — 224 км, площадь собственного бассейна 84 400 км².
• Притоки: Кузра, Святуха, Тойба, Киселевка, Погра, Мунгала, Янега, Шамокша, Заостровка, Оять, Паша, Яндеба, Шоткуса, Муромля, Ивина, Остречинка, Пидьма, Важинка, Усланка, Мандрога, Негежма, Сегежа.
• На реке располагаются Нижнесвирский (80 км от устья) и Верхнесвирский (120 км от устья) гидроузлы. Водохранилище Верхнесвирской ГЭС сформировало Ивинский разлив площадью 183 км².
• Так как почти 80 % водосбора Свири приходится на Онежское озеро и сток с части бассейна самой реки зарегулирован гидроузлами, её водный режим отличается равномерностью в течение года.

Белая — река на Южном Урале и в Предуралье, левый и самый крупный приток Камы. Протекает по территории Башкортостана.

• Исток — г. Иремель (Южный Урал). Устье — Нижнекамское водохранилище.
• Длина реки — 1 430 км, площадь бассейна — 142 тыс. км².
• Исток находится в болотах к востоку от горы Иремель, второй по величине вершине Южного Урала, расположенной на северо-востоке Белорецкого района Башкирии. Своё начало берет у подножия хребта Аваляк, близ деревни Новохусаиново Учалинского района. В верхнем течении берега Белой заболочены. Ниже посёлка Тирлянского долина резко сужается, на отдельных участках склоны её круты, обрывисты, покрыты лесом. Ниже впадения правого притока реки Нугуш, по мере выхода на равнину, долина постепенно расширяется; после впадения реки Уфы Белая представляет собой типично равнинную реку.
• Питание реки, главным образом, снеговое. Река замерзает, как правило, во второй декаде ноября, вскрывается — в середине апреля. Средняя дата начала половодья — 10 апреля, окончания — 23 июля.

Чусовая — река на Среднем Урале, левый приток Камы. Протекает по территории Челябинской, Свердловской областей и Пермского края России.

• Исток — Большое Чусовское озеро. Устье — Камское водохранилище.
• Длина — 592 км, площадь бассейна — 23 000 км².
• В верховьях Чусовая принимает много притоков (около 150), причём правые в основном более крупны и полноводны. Ширина реки в среднем течении — 120-140 м.
• Замерзает Чусовая обычно в конце октября—начале декабря, вскрывается в апреле—начале мая. Для низовий реки характерны ледяные зажоры и заторы с подъёмом уровня воды до 2,8 м.
• Чусовая широко используется для водоснабжения. На притоках Чусовой — 15 малых (заводских) водохранилищ и прудов

Сылва — река в Свердловской области и Пермском крае России.

• Длина 493 км, площадь бассейна 19 700 км².
• Исток: на западном склоне Среднего Урала, течёт в основном на запад. Устье: Чусовской залив Камского водохранилища.Судоходна на 74 км от устья.
• Река многоводная, вода чистая, течение умеренное, в низовьях спокойное. Русло очень извилистое, со множеством перекатов и мелей. В бассейне нижней Сылвы широко развит карст (например, Кунгурская, Закурьинская, Сергинская пещеры и т. д.). В районе села Серга начинается Сылвенский залив Камского водохранилища.
• Питание смешанное, с преобладанием снегового.
• Замерзает в конце октября — начале ноября, характерны зажоры, вскрывается во второй половине апреля.
• Основные левые притоки: Вогулка, Иргина, Ирень, Бабка и Кишертка; правые — Барда, Шаква, Лёк и Молёбка.

Вятка — река в Европейской части России, самый крупный правый приток реки Камы (бассейн Волги).

• Исток — Верхнекамская возвышенность. Устье - река Кама.
• Длина 1314 км, площадь бассейна 129 тыс. км².
• Начинается на Верхнекамской возвышенности на севере Удмуртии, впадает в Каму в 17 км ниже города Мамадыш. Для Вятки характерны резкие изменения направления течения (с севера на юго-запад, а затем на юго-восток) и большая извилистость на всём протяжении. Вятка — типично равнинная река, текущая большей частью в широкой долине с пологими склонами. В низовьях расширенные и суженные участки долины чередуются через 1—5 км. Много перекатов.
• Наиболее крупные притоки: справа — Белая, Кобра, Летка, Великая, Молома, Пижма, Шошма; слева — Чепца, Быстрица, Воя, Кильмезь.
• Питание главным образом снеговое. Замерзает в первой половине ноября, вскрывается во второй половине апреля.
• Сплавная река. Регулярное судоходство до города Кирова (700 км от устья), весной до пристани Кирс (свыше 1 000 км). Главные пристани: Киров, Котельнич, Советск, Вятские Поляны.
• В 1874 году началось регулярное судоходное движение на Вятке.

Кама — река в европейской части России, левый и самый крупный приток реки Волги.

• Длина 1805 км, площадь бассейна 507 000 км².
• Исток: Верхнекамская возвышенность, течёт в основном на запад. Устье: Куйбышевское водохранилище.
• Течёт в основном между возвышенностями Высокого Заволжья по широкой, местами сужающейся долине. В верховьях (от истоков до устья реки Пильвы) русло неустойчиво и извилисто. После впадения реки Вишеры становится многоводной рекой; берега меняются: правый остаётся низменным и носит преимущественно луговой характер, левый почти везде становится возвышенным и местами обрывистым. В низовьях Кама течёт в широкой (до 15 км) долине, ширина русла 450—1200 м; разбивается на рукава.
• Замерзание сопровождается обильным образованием внутриводного льда и ледоходом от 10 до 20 суток. Ледостав с начала ноября в верховьях и конца ноября в низовьях до апреля.
• На реке создано 3 водохранилища и ГЭС: от устья реки Уролка (996 км от устья Камы) начинается Камское водохранилище (Камская ГЭС), непосредственно ниже его — Воткинское водохранилище (Воткинская ГЭС), за ним — Нижнекамское водохранилище (Нижнекамская ГЭС).
• Кама судоходна до посёлка Керчевский (966 км) — крупнейшего сплоточного рейда, а в высокую воду — ещё на 600 км. Судоходные глубины на нижней Каме поддерживаются дноуглубительными работами. Основные порты и пристани: Соликамск, Березники, Лёвшино, Пермь, Краснокамск, Чайковский, Сарапул, Камбарка, Набережные Челны, Нижнекамск, Чистополь.

Волга — река в Европейской части России. Небольшая часть дельты Волги, вне основного русла реки, находится на территории Казахстана. Одна из крупнейших рек на Земле и самая большая в Европе.

• Длина — 3 530 км (до постройки водохранилищ — 3 690 км), площадь водосборного бассейна — 1 361 000 км².
• Исток: Валдайская возвышенность. Устье: Каспийское море.
• На Волге расположены четыре города-миллионера (от истока к устью): Нижний Новгород, Казань, Самара, Волгоград.
• Устье лежит на 28 м ниже уровня моря. Общее падение — 256 м. Волга — крупнейшая в мире река внутреннего стока, то есть не впадающая в мировой океан.
• Речная система бассейна Волги включает 151 тыс. водотоков общей протяжённостью 574 тыс. км. Волга принимает около 200 притоков. Левые притоки многочисленнее и многоводнее правых. После Камышина значительных притоков нет.
• Бассейн Волги занимает около 1/3 Европейской территории России и простирается от Валдайской и Среднерусской возвышенностей на западе до Урала на востоке. Волгу принято делить на 3 части: верхняя Волга — от истока до устья Оки, средняя Волга — от впадения Оки до устья Камы и нижняя Волга — от впадения Камы до устья.
• Температура воды Волги в середине лета (июль) достигает 20—25 °C. Вскрывается Волга у Астрахани в середине марта, в 1-й половине апреля вскрытие происходит на верхней Волге и ниже Камышина, на всём остальном протяжении — в середине апреля. Замерзает в верхнем и среднем течении в конце ноября, в нижнем — в начале декабря; свободной ото льда остаётся около 200 дней, а близ Астрахани около 260 дней.

Выполненные работы

1. Работы по подбору материалов космических съемок
2. Работы по фотограмметрической обработке материалов космических съемок
3. Выходная продукция

Описание работ

Для выполнения работ по покрытию заданных районов космическими снимками высокого разрешения были использованы материалы космической съемки, полученные с КА WorldView-1, WorldView-2 и GeoEye-1. В соответствие с ТЗ подбор космических снимков для покрытия заданных участков ВВП проводился по следующим критериям:

• архивные данные должны быть созданы не ранее 2010 года;
• архивные материалы должны отбираться  по результатам панхроматической и мультиспектральной космической съемки сверхвысокого разрешения (0,5-0,7 метра) со спутников «WorldView-1», «WorldView-2», и «GeoEye-1» территории полигонов;
• облачность на снимках не должна превышать 15%;
• сезон получения снимков – лето, а также осень и весна за исключением пиков половодья;
• угол отклонения от надира не должен превышать 30⁰.

Работы по фотограмметрической обработке материалов космических съемок выполнялись на базе программного комплекса «PHOTOMOD» версии 5.2  и включали в себя:

• создание проектов;
• набор связующих точек;
• создание цифровых моделей рельефа на заданные участки;
• уравнивания блоков космических снимков;
• контроль точности создаваемых ортофотоизображений;
• построение ортофотоизображений и создание ортофотопланов;
• контроль точности созданных ортофотопланов.

Выходная продукция

В программном модуле "Mosaic" были построены ортофотоизображения, из которых были собраны мозаичные геопривязанные ортофотоизображения (ортофотопланы) в программном модуле "PHOTOMODGeomosaic"со следующими параметрами:

• геометрические разрешения 0,5 0,7 м;
• размеры 5х5 км2;
• объемы данных не превышают 140 Мб;
• панхроматический режим;
• система координат WGS-84/UTM;
• формат растровых изображений GeoTiff;
• формат данных геопривязки TFW.

Выполненные работы:

Результат

Заказчику передана выходная продукция, включая схемы нарезки ортофотопланов. Выходные параметры созданных ортофотопланов соответствуют требованиям технического задания и могут быть использованы для составления и обновления ЭНК.