vestnik Журнал "Вестник Сибирского государственного университета геосистем и технологий (СГУГиТ)" 2411-1759 ФГБОУ ВО "Сибирский государственный университет геосистем и технологий (СГУГиТ)" RU https://vestnik.sgugit.ru 10.33764/2411-1759-2024-29-3-5-19 Геодезия и маркшейдерия Алгоритм оценки точности полигональных TIN-поверхностей, получаемых из разреженных облаков точек М. Г. Выстрчил Выстрчил М. Г. Т. И. Балтыжакова Балтыжакова Т. И. А. В. Савина Савина А. В. Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация 2024 29 3 5 19 © М. Г. Выстрчил, Т. И. Балтыжакова, А. В. Савина, 2024 2024 М. Г. Выстрчил, Т. И. Балтыжакова, А. В. Савина Эта статья дотупна по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная. В статье описан алгоритм программы оценки точности цифровых моделей рельефа, получаемых из данных фотограмметрических и лазерно-сканирующих съемок. Описываемый в работе подход, положенный в основу разработанной авторами программы, позволяет определить среднеквадратические погрешности (СКП) аппроксимации поверхностью нерегулярной триангуляционной сети (TIN) исходного облака точек как в области отдельного полигона, так и всей анализируемой модели рельефа, представляя результаты в удобных для последующего визуального и статистического анализа форматах. Вычисляемые параметры определяются на основе статистической обработки отклонений высотных отметок элементов исходного облака точек относительно рассматриваемой TIN-поверхности, позволяя тем самым количественно оценить приобретенную полигональной моделью СКП после редуцирования исходных данных. Предлагаемый алгоритм может применяться как в области научных исследований, посвященных вопросам разрежения и оптимизации данных дистанционного зондирования, так и при решении практических задач, позволяя минимизировать объем хранимой и обрабатываемой информации в выполняемых вычислениях. анализ точности лазерное сканирование маркшейдерское обеспечение облака точек цифровая фотограмметрия TIN accuracy analysis laser scanning surveying support point clouds digital photogrammetry TIN 1. Алтынцев М. А., Карпик П. А. Методика создания цифровых трехмерных моделей объектов инфраструктуры нефтегазодобывающих комплексов с применением наземного лазерного сканирования // Вестник СГУГиТ. – 2020. – Т. 25, № 2. – C. 121–139. – DOI 10.33764/2411-1759-2020-25-2-121-139. 2. Вальков В. А., Мустафин М. Г., Макаров Г. В. Применение наземного лазерного сканирования для создания трехмерных цифровых моделей Шуховской башни // Записки Горного института. – 2013. – Т. 204. – C. 58–61. 3. Вальков В. А., Виноградов К. П., Валькова Е. О., Мустафин М. Г. Создание растров высокой информативности по данным лазерного сканирования и аэрофотосъемки // Геодезия и картография. – 2022. – № 11. – С. 40–49. – DOI 10.22389/0016-7126-2022-989-11-40-49. 4. Кравцова В. И., Другов М. Д. Типы динамики дюнного рельефа Анапской пересыпи: исследование по материалам воздушного лазерного сканирования // Геодезия и картография. – 2019. – № 2. – С. 32–45. – DOI 10.22389/0016-7126-2019-944-2-32-45. 5. Tarsha-Kurdi F., Reed P., Gharineiat Z., Awrangjeb M. Efficiency of Terrestrial Laser Scanning in Survey Works: Assessment, Modelling, and Monitoring // International Journal of Environmental Sciences & Natural Resources. – 2023. – Т. 32(2). – DOI 10.19080/IJESNR.2023.32.556334. 6. Кулеш В. В., Худяков Г. И. Применение высокоточных методов лазерного сканирования при создании детализированных цифровых копий объектов // Записки Горного института. – 2013. – Т. 204. – С. 37–39. 7. Бузмаков С. А., Санников П. Ю., Кучин Л. С., Игошева Е. А., Абдулманова И. Ф. Применение беспилотной аэрофотосъемки для диагностики техногенной трансформации природной среды при эксплуатации нефтяного месторождения // Записки Горного института. – 2023. – Т. 260. – С. 180–193. – DOI 10.31897/PMI.2023.22. 8. Кочнева А. А. Методика построения цифровых моделей рельефа по данным воздушного лазерного сканирования // Вестник СГУГиТ. – 2017. – Т. 22, № 2. – C. 44–54. 9. Zhao J., Wang X., Wang D., Liu G. A precise TIN clipping algorithm for the digital mining design of the opencast coal mine // PloS one. – 2023. – Т. 18 (2). – DOI 10.1371/journal.pone.0281864. 10. Bhargava N., Bhargava R., Tanwar P.S. Triangulated Irregular Network Model from Mass Points // International Journal of Advanced Computer Research. – 2013. – Vol. 3, No. 2. – P. 172–176. 11. Скворцов А. В. Алгоритмы построения триангуляции с ограничениями // Вычислительные методы и программирование. – 2002. – Т. 3, № 1. – C. 82–92. 12. Song Y., Fellegara R., Iuricich F., De Floriani L. Efficient topology-aware simplification of large triangulated terrains // Proceedings of the 29th International Conference on Advances in Geographic Information Systems SIGSPATIAL ’21: 29th International Conference on Advances in Geographic Information Systems. – Beijing China: ACM, 2021. – P. 576–587. – DOI 10.1145/3474717.3484261. 13. Schrum P., Jameson C., Tateosian L., Blank G., Wegmann K., Nelson S. Curvature Weighted Decimation: A Novel, Curvature-Based Approach to Improved Lidar Point Decimation of Terrain Surfaces // Geomatics. – 2023. – Vol. 3. – Curvature Weighted Decimation. – P. 266–289. – DOI 10.3390/geomatics3010015. 14. Decker N., Huang Q. Geometric Accuracy Prediction for Additive Manufacturing Through Machine Learning of Triangular Mesh Data // Proceedings of the ASME 2019 14th International Manufacturing Science and Engineering Conference. Volume 1: Additive Manufacturing; Manufacturing Equipment and Systems; Bio and Sustainable Manufacturing. Erie, Pennsylvania, USA. June 10–14. – 2019. – Vol. 1. – DOI 10.1115/MSEC2019-3050. 15. Юнусов А. Г., Дждид А. Д., Бегляров Н. С., Елшеви М. А. Оценка влияния изменения плотности облака точек на точность автоматической сегментации // Геодезия и картография. – 2020. – № 7. – С. 47–55. – DOI 10.22389/0016-7126-2020-961-7-47-55. 16. Habib Maan, Alzubi Yazan, Malkawi Ahmad, Awwad Mohammad. Impact of interpolation techniques on the accuracy of large-scale digital elevation model // Open Geosciences. – 2020. – Vol. 12, No. 1. – P. 190–202. – DOI 10.1515/geo-2020-0012. 17. Barba S., Barbarella M., Di Benedetto A., Fiani M., Gujski L., Limongiello M. Accuracy Assessment of 3D Photogrammetric Models from an Unmanned Aerial Vehicle // Drones. – 2019. – Т. 3. – C. 79. – DOI 10.3390/drones3040079. 18. Илюшин П. Ю., Краев М. С., Малинина Н. С. Исследование точности построения цифровой модели рельефа в зависимости от плотности наземного лазерного сканирования // Геодезия и картография. – 2023. – № 1. – С. 15–19. – DOI 10.22389/0016-7126-2023-991-1-15-19. 19. Новаковский Б. А., Кудрявцев А. В., Энтин А. Л. Программное обеспечение для геоинформационной обработки данных воздушного лазерного сканирования // Геоинформатика. – 2020. – № 4. – C. 2–11. – DOI 10.47148/1609-364X-2020-4-2-11. 20. Мустафин М. Г., Павлов Н. С., Вальков В. А., Васильев Б. Ю. Диагностирование и определение аномальных зон магистральных трубопроводов на подводных переходах с использованием цифровой модели рельефа // Вестник СГУГиТ. – 2023. – Т. 28, № 1. – C. 33–44. – DOI 10.33764/2411-1759-2023-28-1-33-44. 21. Мустафин М. Г., Васильев Б. Ю., Кологривко А. А. Анализ точности построения цифровых моделей рельефа на основе данных периодического воздушного лазерного сканирования горнопромышленного объекта // Горный журнал. – 2023. – № 2. – C. 56–62. – DOI 10.17580/gzh.2023.02.09. 22. Вальков В. А., Валькова Е. О., Мустафин М. Г. Методика уточнения цифровых моделей рельефа открытых горных выработок по материалам лазерного сканирования и аэрофотосъемки // Маркшейдерия и недропользование. – 2023. – № 3 (125). – C. 40–52. 23. Тюкачев Н. А. Определение принадлежности точки многоугольнику общего вида методом трассировки луча // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2009. – Т. 5, № 4. – C. 94–98. 24. Тюкачев Н. А. Алгоритм определения принадлежности точки многоугольнику общего вида или многограннику с треугольными гранями // Вестник Тамбовского государственного технического университета. – 2009. – Т. 15, № 3. – C. 638–652. 25. Шалиткин А. В. Оптимальный выбор луча в задаче определения принадлежности точки многограннику // Перспективы науки. – 2010. – № 7 (9). – C. 64–66. 26. Guan B., Lin S., Wang R., Zhou F., Luo X., Zheng Y. Voxel-based quadrilateral mesh generation from point cloud // Multimedia Tools and Applications. – 2020. – Vol. 79, No. 29-30. – P. 20561-20578. – DOI 10.1007/s11042-020-08923-5. 27. Мирза Н. С., Скворцов А. В. Алгоритмы и структуры данных для построения модели поверхности по данным лазерного сканирования // Информационные технологии и математическое моделирование (ИТММ-2016) : Материалы XV Международной конференции им. А. Ф. Терпугова (12–16 сентября 2016 г.). Ч. 2. – Томск : Изд-во Томского ун-та, 2016. – С. 102–107. 28. Костюк Ю. Л. Графический поиск с использованием триангуляции и клеточного разбиения // Вестник Томского государственного университета. – 2002. – № 275. – C. 147–152. 29. Свидетельство 2023682675. Программа для оценки точности цифровой модели рельефа: программа для ЭВМ / Выстрчил М. Г., Балтыжакова Т. И., Романчиков А. Ю. – Правообладатель ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет». – № 2023682034. – Заявл. 25.10.2023. – Опубл. 30.10.2023. – Бюл. № 11.