10.14489/vkit.2024.07.pp.003-012

DOI: 10.14489/vkit.2024.07.pp.003-012

Шустов В. В.
МЕТОД СОЗДАНИЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ 3D-МОДЕЛИ АЭРОДРОМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ МЕСТНОСТИ
(pp. 3-12)

Аннотация. Рассмотрена трехмерная геоинформационная модель аэродрома. При ее создании применен подход, состоящий в дополнении двумерной векторной карты значениями третьей координаты, которые рассчитываются с использованием данных цифровой модели местности. Для реализации данного подхода решена задача интерполяции функции двух переменных для линейного и гладкого приближений. Разработаны алгоритм и программа расчета применительно к регулярной двумерной сетке узлов цифровой модели местности с использованием общедоступной базы данных SRTM. Приведены результаты численных расчетов тестовых примеров с сопоставлением линейного и гладкого приближений. Создана трехмерная модель поверхности аэродрома Сочи для моделирования движения воздушных судов. Предложенный подход и метод интерполяции могут быть использованы для расчета высотных отметок заданных точек и создания трехмерных картографических моделей участков земной поверхности.

Ключевые слова: трехмерная модель аэродрома; цифровая модель местности; двумерная интерполяция; векторная карта; база данных SRTM; картографическая база данных аэродрома.

Shustov V. V.
AN METHOD FOR CREATING GEOINFORMATION 3D-MODEL OF AN AERODROME USING A DIGITAL TERRAIN MODEL
(pp. 3-12)

Abstract. The creation of a three-dimensional geoinformation model of aerodrome is considered. An approach is proposed, consisting in supplementing a two-dimensional vector map with the values of the third coordinate, which are calculated using data from a digital terrain model. To implement this approach, the problem of interpolation of a function of two variables with a large number of nodal points is solved. The number of nodes where elevation values are set in a digital terrain model can be several thousand for each dimension. In this case, the use of global interpolation methods, for example, splines, in which function values at all nodal points are used to determine the values of a function at a given point falling into a grid cell, is computationally inefficient, since it requires a lot of machine time. It seems more promising to use a local approach to the interpolation problem. In this approach, the value of the function at an arbitrary point is determined by the values of the function at the nodal points of the grid closest to the specified point. Finite formulas are obtained that do not require solving equations, and allow interpolating functions for cases of linear and smooth approximation. An algorithm and a calculation program have been developed for a regular two-dimensional grid of nodes of a digital terrain model using the publicly available SRTM database. The results of numerical calculations of test cases with a comparison of linear and smooth approximations are presented. Using the proposed approach, a three-dimensional model of the Sochi aerodrome was created to simulate the movement of aircraft on its surface. The proposed approach and the interpolation method can be used to calculate the elevation of given points and to create three-dimensional cartographic models of the earth's surface.

Keywords: Three-dimensional aerodrome model; Digital terrain model; Two-dimensional interpolation; Vector map; SRTM database; Aerodrome mapping database.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

В.В. Шустов (ФАУ «Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем», Москва, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

V. V. Shustov (State Scientific Research Institute of Aviation Systems, Moscow, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Вересов К. А., Сикачев В. Ю., Топин В. А., Глаговский К. А. Оценка эффективности использования электрического шасси воздушного судна с использованием модели аэродрома // Международная научно-технич. конференция «Кибернетика и высокие технологии XXI века»: сб. докл. Воронеж, 13–14 мая 2015. Воронеж: НПФ «САКВОЕЕ», 2015. С. 441–452.
2. Шустов В. В. Особенности создания векторной карты аэродрома для моделирования движения воздушных судов на его поверхности // Вестник ВГУ. Сер. Системный анализ и информационные технологии. 2015. Вып. 3. С. 122–130.
3. Пермяков Л. В. Фотограмметрическая обработка и применение разновременных стереопар космических снимков // Геодезия и картография. 2015. № 8. С. 36–44.
4. Новаковский Б. А., Пермяков Р. В. Комплексное геоинформационно-фотограмметрическое моделирование рельефа: учеб. пособие. М.: Изд-во МИИГАиК, 2019. 175 с.
5. Кузнецова А. А., Гура Д. А., Алкачев Т. Э. Анализ полученных данных методом лазерного сканирования для выполнения периодического сканиро-вания здания, расположенного в Краснодаре // Научные труды КубГТУ. 2014. № 4.
6. Березин И. С., Жидков Н. П. Методы вычислений. Т. 1. М.: Физматлит, 1962. 464 с.
7. Марчук Г. И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1989. 536 c.
8. Завьялов Ю. С., Квасов Б. И., Мирошниченко В. Л. Методы сплайн-функций. М.: Наука, 1980. 352 c.
9. Компьютерная геометрия: учеб. пособие / Н. Н. Голованов, Д. П. Ильютко, Г. В. Носовский и др. М.: Издательский центр «Академия», 2006. 312 c.
10. Шустов В. В. Теория двухточечных интерполяционных многочленов Эрмита (локальных многочленов) и некоторые ее приложения. М.: Изд. URSS, 2023. 200 с.
11. Шустов В. В. О приближении функций двух-точечными интерполяционными многочленами Эрмита // Журнал вычислительной математики и мате-матической физики. 2015. № 7. С. 1091–1108.
12. Шустов В. В., Канадин В. Н., Дворникова О. Д. Особенности создания аэродромной картографической базы данных как геоинформационной модели аэродрома // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2015. № 5. С. 20–28.
13. SRTM Data. Consortium for Spatial Information [Электронный ресурс]. URL: https://srtm.csi.cgiar.org/srtmdata/ (дата обращения: 13.06.2024).
14. Сборник аэронавигационной информации Российской Федерации. Центр аэронавигационной информации, филиал ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» [Электронный ресурс]. URL: http://www.caiga.ru/ANI_Official/Aip/index.htm (дата обращения: 13.06.2024).

Eng

1. Veresov K. A., Sikachev V. Yu., Topin V. A., Glagovskiy K. A. (2015). Assessing the efficiency of using an electric aircraft landing gear using an airfield model. International scientific and technical conference “Cybernetics and high technologies of the XXI century”: Collection of reports, 441 – 452. Voronezh: NPF «SAKVOEE». [in Russian language]
2. Shustov V. V. (2015). Features of creating a vector map of an airfield for modeling the movement of aircraft on its surface. Vestnik VGU. Seriya: Sistemniy analiz i informatsionnye tekhnologii, (3), 122 – 130. [in Russian language]
3. Permyakov L. V. (2015). Photogrammetric processing and application of multitemporal stereopairs of space images. Geodeziya i kartografiya, (8), 36 – 44. [in Russian language]
4. Novakovskiy B. A., Permyakov R. V. (2019). Complex geoinformation-photogrammetric modeling of relief: textbook. Moscow: Izdatel'stvo MIIGAiK. [in Rus-sian language]
5. Kuznetsova A. A., Gura D. A., Alkachev T. E. (2014). Analysis of the obtained data using laser scanning to perform periodic scanning of a building located in Krasnodar. Nauchnye trudy KubGTU, (4). [in Russian language]
6. Berezin I. S., Zhidkov N. P. (1962). Calculation methods. Vol. 1. Moscow: Fizmatlit. [in Russian language]
7. Marchuk G. I. (1989). Methods of computational mathematics. Moscow: Nauka. [in Russian language]
8. Zav'yalov Yu. S., Kvasov B. I., Miroshnichenko V. L. (1980). Spline function methods. Moscow: Nauka. [in Russian language]
9. Golovanov N. N., Il'yutko D. P., Nosovskiy G. V. et al. (2006). Computer geometry: textbook. Moscow: Izdatel'skiy tsentr «Akademiya». [in Russian language]
10. Shustov V. V. (2023). The theory of two-point Hermite interpolation polynomials (local polynomials) and some of its applications. Moscow: Izdatel'stvo URSS. [in Russian language]
11. Shustov V. V. (2015). On the approximation of functions by twopoint Hermite interpolation polynomials. Zhurnal vychislitel'noy matematiki i matematicheskoy fiziki, (7), 1091 – 1108. [in Russian language]
12. Shustov V. V., Kanadin V. N., Dvornikova O. D. (2015). Creation principles of aerodrome map database as geoinformation model aerodrome. Vestnik komp'yuternyh i informatsionnyh tekhnologiy, (5), 20 – 28. [in Russian language] DOI: 10.14489/vkit.2015.05.pp.020-028
13. SRTM Data. Consortium for Spatial Information. Retrieved from https://srtm.csi.cgiar.org/srtmdata/ (Accessed: 13.06.2024).
14. Collection of aeronautical information of the Russian Federation. Aeronautical Information Center, branch of the Federal State Unitary Enterprise "State ATM Corporation". Retrieved from http://www.caiga.ru/ANI_Official/Aip/index.htm (Accessed: 13.06.2024). [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/vkit.2024.07.pp.003-012

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/vkit.2024.07.pp.003-012

and fill out the form