Вертикальная пространственная привязка

2.3    |

При многообразии доступных беспилотных летательных аппаратов, камер и приложений планирования полетов, установка правильных вертикальных единиц измерения и привязки имеет жизненно важное значение для обеспечения выравнивания ваших продуктов Drone2Map с другими слоями на платформе ArcGIS. Используйте следующую информацию, чтобы ознакомиться с вертикальными датумами и системами координат, понять разницу между поверхностью геоида и эллипсоидальной поверхностью, а также как выбрать правильные настройки вертикальной привязки изображения и опорных точек для ваших проектов Drone2Map.

Терминология

Знание следующих терминов поможет при выборе правильной вертикальной системы координат.

Вертикальные системы координат

Вертикальная система координат задает привязку для значений высот. Подобно горизонтальной системе координат, вертикальная система координат обеспечивает точное пространственное расположение данных относительно других данных.

Вертикальные датумы

Вертикальная система координат может определяться двумя типами поверхностей: эллипсоидальной (сферической) или ортометрической (связанной с геоидом/гравитацией). Большинство вертикальных систем координат связаны с гравитацией. Любая из вертикальных систем координат может быть использована с разными горизонтальными системами координат.

Геоид

Геоид – это эквипотенциальная или уровенная поверхность гравитационного поля Земли. Представьте себе поверхность океанов, установившуюся только под воздействием силы гравитации и не подверженную приливным или атмосферным воздействиям, а океаны связаны туннелями, чтобы вода могла свободно перемещаться. Результирующая поверхность представляет геоид. Геоид примерно соответствует среднему уровню моря (MSL) и в основном отличается от локального уровня моря не более, чем на метр. Геоид – это сложная форма. Структура распределения тяготеющих масс Земли влияет на форму геоида, и он может иметь переменную как по значению, так и по знаку кривизну поверхности. Это означает, что его поверхность является аналитической поверхностью, в отличие от математической поверхности, например, эллипсоида. Геоид отличается от геоцентрического горизонтального геодезического датума меньше, чем на 100 метров.

Иллюстрация геоида и высот на геоиде и эллипсоиде

На рисунке выше зеленой линей показана поверхность геоида. Она приблизительно соответствует топографическим особенностям планеты. Пунктирная линия представляет поверхность сфероида. "h" - это высота топографической поверхности над сфероидом или эллипсоидом (HAE). В данном случае высота имеет отрицательное значение. Ундуляция геоида "N" - это расстояние между поверхностями геоида и сфероида. Ортометрическая высота "H" связана с высотой сфероида следующим образом:

h = H + N

Входные данные вертикальной пространственной привязки

Настройки вертикальных единиц измерения и вертикальной привязки являются важными свойствами в Drone2Map. В дополнение к системе координат x,y, местоположения изображений и опорных точек содержат настройки для вертикальных единиц измерения и вертикальных систем координат. Сочетание системы координат x,y, вертикальных единиц измерения и вертикальной системы координат определяет координаты выходных продуктов Drone2Map.

Вертикальные единицы измерения

Вертикальные (z) единицы измерения почти всегда будут такими же, как единицы измерения в указанной горизонтальной системе координат x,y. Единственное исключение - когда горизонтальная система координат является географической системой координат. В этом случае вертикальными единицами измерения будут метры.

В Drone2Map можно использовать следующие вертикальные единицы измерения:

  • Метры
  • Футы
  • Геодезические футы США

Вертикальная пространственная привязка

Вертикальная пространственная привязка указывает вертикальную модель, на которую ссылаются значения высот. Если выбрать Высота над эллипсоидом, вы получите опцию, предоставляющую высоту над поверхностью применяемого эллипсоида. Эта опция используется для воспроизведения других моделей геоидов, например, Geoid12B, или для подъема или понижения высот ваших выходных продуктов Drone2Map. Обратите внимание, что выбор вертикальной привязки может быть разным для изображений и для опорных точек. Имеются следующие опции вертикальной системы координат:

  • EGM 84 — для высот на основе геоида EGM84.
  • EGM 96 — для высот на основе геоида EGM96.
  • EGM 2008 — для высот на основе геоида EGM2008.
  • Эллипсоид — для высот на основе эллипсоида, указанного в системе координат x,y.
  • Высота над эллипсоидом — для высот на основе эллипсоида, указанного в системе координат x,y; обеспечивает предоставление высоты над поверхностью применяемого эллипсоида.

EGM 84, EGM 96 и EGM 2008 являются ортометрическими моделями высот. Используйте их, если значения высот изображения или опорных точек представляют высоту над поверхностью геоида EGM84, EGM96 или EGM2008.

Задавайте вертикальную привязку к эллипсоиду, если значения высот связаны с эллипсоидом, заданным в определенной горизонтальной системе координат x,y изображения или опорных точек. Описание отношения высот геоида к высотам на эллипсоиде смотрите в разделе о геоиде.

Если у вас есть опорные точки, для определения высот продуктов Drone2Map используйте вертикальные единицы измерения и модель вертикальной привязки, используемые наземными опорными точками. Если опорных точек нет, выходные продукты создаются с использованием вертикальных единиц измерения и модели вертикальной привязки изображений.

Примечание:

Если опорных точек нет, и система x,y координат изображений - WGS84, выходные продукты Drone2Map создаются с использованием системы x,y координат UTM, метров в качестве вертикальных единиц измерения и вертикальной системы координат, указанной вами для изображений.

И ArcGIS Online, и ArcGIS Pro используют модель высот геоида EGM96. Если вы планируете опубликовать 3D-модель mesh как слой сцены, возможно, чтобы продукт 3D-модели mesh получил метры в качестве вертикальных единиц измерения и привязку одной из трех моделей высот геоида EGM. Или можно предоставить значение для высоты над поверхностью эллипсоида для моделирования поверхности геоида, например Geoid12B, которая близко аппроксимирует модели EGM. Цель этого - получить 3D модель mesh, которая правильно остается на поверхности Земли, а не погружается под или не плавает над поверхностью EGM96.

Выбор вертикальной пространственной привязки

Выбор вертикальной привязки может быть разным для изображений и для опорных точек. Воспользуйтесь следующими руководствами, чтобы выбрать вертикальную привязку для изображений и опорных точек.

Изображения

Вертикальной системой координат по умолчанию для изображений является EGM96. Высоты большинства изображений будут связаны с геоидом EGM96 и будут либо встроены в заголовок exif изображения, или содержаться в отдельном файле. Большинство GPS-приемников преобразуют высоты эллипсоида WGS84, предоставляемые глобальными навигационными спутниками, в высоты EGM96, поэтому если вы не уверены, примите значение по умолчанию EGM96.

Выберите Высота над эллипсоидом, если высоты изображения связаны с поверхностью Земли, или если ваш проект был запущен с помощью кинематической системы реального времени (RTK).

Примечание:

Если высоты изображения определяются относительно поверхности Земли, проверьте настройки вашего программного обеспечения для планирования миссий, чтобы узнать, есть ли опции для ссылки на геоид EGM или эллипсоид вместо него. Не рекомендуется использовать высоты, определяемые относительно поверхности Земли

Задать вертикальную систему координат изображения можно на вкладке Системы координат в диалоговом окне Опции.

Опорные точки

Вертикальной системой координат по умолчанию для опорных точек также является EGM96. Если ваши опорные точки не ссылаются на модель высот геоида EGM, вместо нее используйте эллипсоидальные высоты. Если вы хотите повысить или понизить высоты опорных точек для моделирования геоида, введите положительное или отрицательное смещение между высотой эллипсоида и требуемым геоидом в местоположении вашего проекта. Ваши единицы измерения высот всегда будут выражены в единицах горизонтальной системы координат (x,y), поэтому вам может потребоваться соответствующим образом масштабировать значения высоты.

Если вы добавляете опорные точки из карты, они будут по умолчанию в EGM96. Вы можете задать опорную вертикальную привязку при импорте опорных точек из файла CSV или текстового файла, файловой базы геоданных или размещенного векторного слоя.