УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ НА ЦИФРОВОМ ВИДЕО ПРОЯВЛЕНИЙ ЭКЗОГЕННЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРИВЯЗКИ ГРАНИЦ ИХ ПРОЯВЛЕНИЙ К ТОПОГРАФИЧЕСКОЙ КАРТЕ

Настоящее устройство относится информационным системам сбора, хранения, обработки, поиска и отображения пространственно-определенных данных, в частности результатов топографических съемок и предназначено для создания тематических карт с экзогенными геологическими процессами по материалам дистанционного зондирования, полученным в процессе аэровизуального обследования объекта. Устройство может быть преимущественно использовано при обнаружении на цифровом видео трасс нефтепроводов проявлений экзогенных геологических процессов (ЭГП) и привязки границ ЭГП к топографической карте при решении задач мониторинга состояния трасы пролегания магистральных нефтепроводов.
Протяженные инженерные объекты, подобные магистральным нефтепроводам подвергаются нагрузкам, не предусмотренным проектом, вследствие развития опасных ЭГП, учет и прогноз которых затруднен из-за разнообразия ландшафтных условий и неоднозначности реакции природно-технических систем на хозяйственную деятельность и климатические события. Например, нарушение естественных поверхностных условий и тепловая нагрузка вследствие строительства трубопровода приводит к активизации криогенных процессов, часть которых представляет опасность для основных и вспомогательных объектов трубопроводной системы.
Известна система сбора, хранения, обработки, поиска и отображения пространственно-определенных данных принятая за прототип (см. _GeoniCS-3.pdf).
Система содержит блок хранения топографических карт, многооконный блок отображения топографических карт, блок ввода и обработки (выделение объектов по заданным признакам, операции наложения графических контуров и т.д.) результатов различных топографических съемок. Данная система позволяет обеспечить постоянное, регламентированное слежение за состоянием и изменениями природных и антропогенных объектов, оперативное картографирование зафиксированных изменений на цифровой дежурной топографической основе и в базе данных изменений объектов местности.
Недостатками данной системы являются:
- отсутствие возможности привязки результатов видеосъемки, выполненной камерой, синхронизированной с глобальной навигационной спутниковой системой (ГНСС) к карте;
- отсутствие возможности обеспечения синхронного просмотра видеоизображения и карты таким образом, что бы место наблюдателя (съемщика видео) на данный момент времени отображалось на карте и геологическом профиле;
- отсутствие возможности синхронного перемещения кадров видеоизображения и геологического профиля при их просмотре;
- отсутствие возможности синхронного перемещения окна просмотра карты и окон просмотра видеоизображения и геологического профиля.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является устранение указанных выше недостатков и обеспечение возможности более надежного выявления ЭГП вдоль трассы магистральных нефтепроводов и повышение точности нанесения контура проявления ЭГП на цифровые топографические карты и геологический профиль.
Техническая задача решается тем, что в устройство включены блок выбора текущего кадра и пуска прокрутки кадров видеозаписи, блок управления положением окна просмотра геологического профиля, блок управления положением окна просмотра карты, блок формирования текущего кадра видеозаписи, блок формирования текущего фрагмента геологического профиля, блок формирования текущего фрагмента карты, блок памяти для хранения видеозаписи, блок памяти для хранения данных о геологическом профиле, блок памяти для хранения топографических карт, блок памяти для хранения информации о привязке систем координат геологического профиля, видеозаписи и карты друг к другу, блок управления масштабом изображения геологического профиля, блок управления масштабом изображения карты, блок определения текущего момента времени, блок определения координат точек фотографирования в системе координат карты и в систем координат геологического профиля, блок определения координат точек окна просмотра карты в системе координат геологического профиля, блок определения координат точек окна просмотра геологического профиля в системе координат карты, блок преобразования координат кадра видеозаписи в координаты на карте и геологического профиля, блок построения контура проявления ЭГП в кадре видео, блок отображения видеозаписи, блок отображения геологического профиля, блок отображения карты. При этом блок выбора текущего кадра и пуска прокрутки кадров видеозаписи соединен с блоком формирования текущего кадра видео, с блоком памяти для хранения видеозаписи, с блоком определения текущего момента времени, с блоком определения координат точек фотографирования в системе координат карты и в систем координат геологического профиля. Блок управления положением окна просмотра геологического профиля соединен с блоком формирования текущего фрагмента геологического профиля, с блоком определения координат точек окна просмотра геологического профиля в системе координат карты. Блок управления положением окна просмотра карты соединен с блоком формирования текущего фрагмента карты, с блоком определения координат точек окна просмотра карты в системе координат геологического профиля. Блок формирования текущего кадра видео соединен с блоком отображения видео. Блок формирования текущего фрагмента геологического профиля соединен с блоком отображения геологического профиля. Блок формирования текущего фрагмента карты соединен с блоком памяти для хранения топографических карт, с блоком отображения карты. Блок памяти для хранения видеозаписи соединен с блоком формирования текущего кадра видео. Блок памяти для хранения данных о геологическом профиле соединен с блоком формирования текущего фрагмента геологического профиля. Блок памяти для хранения топографических карт соединен с блоком формирования текущего фрагмента карты. Блок памяти для хранения информации о привязке систем координат геологического профиля, видео и карты друг к другу соединен с блоком преобразования координат кадра видео в координаты карты и геологического профиля. Блок управления масштабом изображения геологического профиля соединен с блоком памяти для хранения данных о геологическом профиле, с блоком формирования текущего фрагмента геологического профиля. Блок управления масштабом изображения карты соединен с блоком формирования текущего фрагмента карты. Блок определения текущего момента времени соединен с блоком формирования текущего кадра видеозаписи, с блоком памяти для хранения информации о привязке систем координат геологического профиля, видеозаписи и карты друг к другу. Блок определения координат точек фотографирования в системе координат карты и в систем координат геологического профиля соединен блоком памяти для хранения информации о привязке систем координат геологического профиля, видеозаписи и карты друг к другу, с блоком определения координат точек окна просмотра геологического профиля в системе координат карты, с блоком определения координат точек окна просмотра карты в системе координат геологического профиля. Блок определения координат точек окна просмотра карты в системе координат геологического профиля соединен с блоком памяти для хранения информации о привязке систем координат геологического профиля, видеозаписи и карты друг к другу, с блоком управления положением окна просмотра геологического профиля. Блок определения координат точек окна просмотра геологического профиля в системе координат карты соединен с блоком памяти для хранения информации о привязке систем координат геологического профиля, видеозаписи и карты друг к другу, блоком управления положением окна просмотра карты. Блок преобразования координат кадра видеозаписи в координаты карты и геологического профиля соединен с блоком отображения карты. Блок построения контура проявления ЭГП в кадре видеозаписи соединен с блоком преобразования координат кадра видеозаписи в координаты карты и геологического профиля, с блоком определения текущего момента времени и с блоком отображения видеозаписи.
Полезная модель позволяет пользователю автоматически искать и представлять на экране одновременно все необходимые данные, необходимые для обнаружения проявлений ЭГП, подтверждения возможности развития ЭГП в конкретных геологических условиях и ландшафте. Геологический профиль при анализе дает дополнительную информацию повышающую надежность опознавания ЭГП.
Автоматический поиск фрагментов карты, видео, геологического профиля достигается за счет установленной связи между системами координат карты, геологического профиля и видеозаписи. Например, в режиме автоматического просмотра, либо трассы трубопровода на карте, либо геологической информации на профиле, либо видеозаписи, каждой точке трубопровода на карте с координатами (Xк, Yк) ставится в соответствие точка на оси X профиля и кадр с номером Nф, зависящим от (Хк, Yк). При просмотре карты пользователь перемещает точку вдоль линии трубопровода, соответственно изменяются изображения видео и геологического профиля. При просмотре видео, точка автоматически движется по карте и геологическому профилю. При анализе участка геологического профиля, автоматически устанавливается соответственное «окно» карты с обозначением точкой, средней позиции отображаемого участка геологического профиля.
Обнаружение проявлений ЭГП происходит при рассматривании видеозаписи, содержащего актуальную информацию. Кадр с обнаруженным проявлением останавливается, на карте появляется точка с изображением центра съемки, направления съемки и границ кадра на карте. На геологическом профиле выделяется участок, покрываемый кадром видеосъемки.
Обнаружив проявление ЭГП на видео, пользователь соотносит проявление с ландшафтом, рассматривая фрагмент карты, и геологическим строением грунта, рассматривая фрагмент геологического профиля, проверяя тем самым свою гипотезу о возможности возникновения ЭГП на основе своих знаний и опыта.
При подтверждении гипотезы пользователь на карте отмечает границы ЭГП, соотнося их с изображением на видео и геологическом профиле. Блок-схема устройства представлена на Фиг.1, где:
1. блок выбора текущего кадра и пуска прокрутки кадров видеозаписи;
2. блок управления положением окна просмотра геологического профиля;
3. блок управления положением окна просмотра карты;
4. блок формирования текущего кадра видеозаписи;
5. блок формирования текущего фрагмента геологического профиля;
6. блок формирования текущего фрагмента карты;
7. блок памяти для хранения видеозаписи;
8. блок памяти для хранения данных о геологическом профиле;
9. блок памяти для хранения топографических карт;
10. блок памяти для хранения информации о привязке систем координат геологического профиля, видеозаписи и карты друг к
другу;
11. блок управления масштабом изображения геологического профиля;
12. блок управления масштабом изображения карты;
13. блок определения текущего момента времени;
14. блок определения координат точек фотографирования в системе
координат карты и в систем координат геологического профиля;
15. блок определения координат точек окна просмотра карты в системе координат геологического профиля;
16. блок определения координат точек окна просмотра геологического профиля в системе координат карты;
17. блок преобразования координат кадра видеозаписи в координаты на карте и геологического профиля;
18. блок построения контура проявления ЭГП в кадре видео;
19. блок отображения видеозаписи;
20. блок отображения геологического профиля;
21. блок отображения карты
Устройство работает следующим образом.
На экранах блока отображения видеозаписи 19, блока отображения геологического профиля 20 и блока отображения карты 21 формируются три связанных друг с другом изображения местности, оно из которых топографическая карта, другое видео, третье геологический профиль. Информация о привязке систем координат геологического профиля, видео и карты друг к другу помещается в блок памяти для хранения информации о привязке систем координат геологического профиля, видео и карты друг к другу 10. Эта же информация привязывается к системе единого времени посредством блока вычисления текущего момента времени 13. Данные для формирования отображений берутся из блока памяти для хранения видеозаписи 7, блока памяти для хранения данных о геологическом профиле 8, блока памяти для хранения топографических карт 9. Связь изображений фиксируется с использованием точки съемки и границ кадра, которые одновременно отображаются (точкой и контуром) и перемещаются на карте, а так же на геологическом профиле (точка и отрезок). При каждой смене кадра точка и контур, отображающий границы кадра перемещаются по карте и профилю. Перемещение обеспечивается блоком управления положением окна просмотра геологического профиля 2, блоком управления положением окна просмотра карты 3, блоком управления масштабом изображения карты 12, блоком управления масштабом изображения геологического профиля 11. Смена кадров осуществляется блоком выбора текущего кадра, остановки прокрутки кадров видеозаписи 1. Смену кадров останавливается блоком выбора текущего кадра, остановки прокрутки кадров видеозаписи 1, границу проявления ЭГП с кадра переносится на карту блоком построения контура проявления ЭГП в кадре видео 18. Блок вычисления координат точек окна просмотра геологического профиля в системе координат карты 16 вычисляет координаты точек окна просмотра геологического профиля в системе координат карты. Блок вычисления координат точек окна просмотра карты в системе координат геологического профиля 15 вычисляет координаты точек окна просмотра карты в системе координат геологического профиля. Блок вычисления координат точек фотографирования в системе координат карты и в системе координат геологического профиля 14 вычисляет координаты точек фотографирования в системе координат карты и в системе координат геологического профиля. Эта информация помещается в блок памяти для хранеия информации о привязке систем координат профиля, видео и карты друг к другу 10. С него информация поступает в блок преобразования координат кадра видеозаписи в координаты на карте и геологического профиля 17 и далее отображается на экране блока отображения карты 21.
Устройство промышленно применимо. Оно может быть реализовано на персонального компьютера с монитором, клавиатурой и мышью и оснащенным специализированным программным обеспечением, реализующем функционал блоков 1-21.