Введение #
Археологический комплекс «Орнок» расположен в 4.5 км от села Орнок (Орнёк), Кыргызстан и представляет собой одно из крупнейших скоплений петроглифов в Северном Прииссыккулье. Здесь насчитывается до тысячи камней с древними изображениями.
Геологически рельеф комплекса является флювиогляциальным выносом который интегрировал в себя морену. Валуны моренного происхождения, то есть принесены льдом и доработаны талыми водами. Признаков сортировки не наблюдается.
Чтобы представить район работ и объекты инвентаризации можно посмотреть фотографии.
Данное описание представляет результаты работы в рамках экспедиции РГО по следам Петра Семенова-Тян-Шанского, приуроченную к 200-летию со дня рождения географа.
Условия работы #
- Постоянное наличие сотового сигнала и интернет.
- Температура 25-30 градусов.
- Отсутствие помех для GPS сигнала.
- Пересеченная местность (но не сильно).
Перечень программного обеспечения #
Здесь перечень использованного ПО и ссылки, чтобы не повторять их в тексте.
- NextGIS Web - база данных и интерактивные карты.
- NextGIS Mobile - сбор данных в поле, приложение для Android.
- NextGIS Tracker - запись треков, приложение для Android.
- NextGIS Toolbox - набор дополнительных инструментов для разных операций, ссылки на конкретные - в тексте.
- NextGIS QGIS - настольная ГИС для базовой работы с данными. В отличие от ПО выше использовать не принципиально, можно использовать и обычный QGIS.
Уточнение района работ #
Центральная локация комплекса:
Координаты:
- Широта: 42.636517
- Долгота: 76.869140
После выбора центральной точки была предварительно определена площадь работ. Для этого использовали NextGIS QGIS: добавили подложку Google Satellite и обвели интересующую территорию скоплений валунов. Программа рассчитала площадь — она составила 27,5 га.
Позже район и площадь работ были уточнены. Во время первого выезда использовали NextGIS Mobile: с его помощью выполнили обход территории, рисуя полигон прямо по ходу движения. Приложение автоматически замыкает полигон при завершении обхода. Получившийся полигон заменил предварительно нарисованный.
Сетка квадратов #
Территория работ была разбита на квадраты 100 на 100 метров с помощью инструмента NextGIS Toolbox “Сетка в метрах”. В инструмент загрузили полигон района работ, на выходе получили сетку с нумерованными квадратами.
Интерактивная визуализация и БД #
Для хранения и визуализации картографических данных использовалась NextGIS Web. Это решение позволяет создать собственную Веб ГИС — аналог базы данных, специально предназначенной для управления пространственными данными и отображения их на веб-картах.
Веб ГИС, созданная с помощью NextGIS Web, может обмениваться данными с другим программным обеспечением, поддерживает подключение внешних сервисов и работу с потоками геоданных.
Все картографические слои производимые в процессе работы добавлялись на единую интерактивную карту.
Для начала добавили два слоя и картографическую подложку:
- Район работ
- Сетка квадратов
- Google Satellite
Съемка с БПЛА #
Съёмка с дронов проводилась с помощью DJI Mavic 2 Pro и DJI Mini 4 Pro. Mavic летал по заранее заданным маршрутам через программу Litchi, а Mini управлялся вручную через DJI Fly. Для создания ортофотопланов использовалась программа Agisoft Metashape. Высота полёта составляла 50 метров, перекрытие снимков — 60%. Чтобы полностью охватить территорию с такими параметрами, требуется около 8 аккумуляторов.
Основные задачи решаемые ортофотопланами две:
1. Базовая основа для точной привязки петроглифов.
2. Базовая основа для обзорных целей.
Сложности:
- В новых моделях дронов DJI, например Mini 4 Pro компания отказалась от поддержки API для сторонних приложений. Из-за этого такие сервисы, как DroneDeploy, больше не могут подключаться к современным дронам DJI. В результате стало значительно сложнее выполнять автоматическую съёмку в режимах, необходимых для получения качественных ортофотопланов (например, полёт по сетке или в режиме Land Mower).
Частично решить проблему с ограничениями DJI помогает веб-сервис ancient.land. Он позволяет задать параметры съёмки для выбранной территории и сформировать точки маршрута (waypoints), совместимые с приложением Litchi. Полученный план в формате CSV загружается в Litchi Mission Hub, откуда его можно использовать для автоматического полёта дрона.
Съемку с БПЛА производили: Владимир Брызгалов и Олег Малютин. Сшивка ортофотопланов: Владимир, Артем Светлов.
Полевой сбор данных - подготовка #
Для начала работы в приложение в качестве слоёв данных из Веб ГИС добавили слой района работ и сетку.
На случай перебоев со связью в NextGIS QGIS с помощью модуля расширения QTiles был закэширован квадрат номер 11.
Полевой сбор данных - петроглифы с точной привязкой #
Для сбора данных по петроглифам в Веб ГИС была сделана форма ввода.
По каждому петроглифу собирали:
- Точная привязка к ортофотоплану.
- Идентификатор - уникальный номер в формате “Номер блока - Номер петроглифа”.
- Дата и время съемки
- Фотографии
- Краткое описание
Сложностей с точной привязкой петроглифов оказалось много. Бытовые GPS дают абсолютную точность +/-5 метров, так как плотность валунов значительная - этой точности недосточно для точной абсолютной привязки с помощью GPS.
В итоге точная относительная привязка вычислялась по ортофотоплану. Для найденного петроглифа тут же в поле по ортофотоплану находился тот камень, на котором был обнаружен петроглиф. Дополнительно снимали GPS координаты в отдельный слой с усреднением 20 локаций на точку. Усредненной локации присваивался тот же идентификатор, что и для локации привязанной к камню.
Так как слои данных связаны с Веб ГИС, то результаты автоматически синхронизируются с базой данных и отдельно ничего переносить не нужно.
Полевой сбор данных - дополнительные петроглифы #
Дополнительно был выделен день для обхода территории в более свободном режиме с привлечением помощников.
У помощников на телефонах был заранее проверен режим фотографирования, убедились, что GPS координаты записываются в EXIF фотографий, выданы линейки.
В поле помощникам был обозначен примерный квадрат работ. Был опробован режим отслеживания себя в поле с учетом границ нужных квадратов на мобильной версии Веб карты. Функция “Locate me” позволяет увидеть свой маркер на карте и непрерывно отслеживать его местоположение. Преимущество этого способа в том, что не нужно ставить никаких дополнительных приложений, подходит любой современный мобильный браузер.
От этого подхода решили отказаться, так как он требовал постоянного наличия Интернет, которого у большинства студентов не было.
После сбора данных фотографии были собраны и превращены в слой данных с помощью exif2resource. Инструмент создает в целевой Веб ГИС точечный слой данных. Каждая точке присваиваются координаты считанные из EXIF меток фотографий, так же прикладывается к каждой точке сама фотография. Кроме фотографии, исходного имени файла и времени съемки можно указывать имя фотографа.
Трекинг #
NextGIS Tracker - отдельное приложение созданное, чтобы хорошо выполнить две функции:
- Запись GPS треков
- Синхронизация собранных треков с облаком
Синхронизацию не использовали, а треки ежедневно писались весь рабочий день со следующими параметрами:
- Частота получения локации: 1 секунда.
- Мин. расстояние выбора координат: наиболее часто.
Такие параметры позволяют получить наиболее подробную информацию о перемещении.
Треки использовались как вспомогательная информация об обследованности района работ. В дальнейшем треки также могут пригодится для дополнительной привязки фотографий по времени съемки.
3D визуализация #
Для 59 камней с петроглифами выполнено фотографирование для производства 3D визуализаций. Делалось 20-30 фото со всех сторон. Построение моделей выполняется в RealityScan.
Итого #
- Точно привязанных петроглифов: 59
- 3D моделей: 59 (в процессе подготовки)
- Дополнительно зафиксировано петроглифов: 145
- Публичная интерактивная карта со всеми материалами: https://maxim.nextgis.com/resource/8282/display?panel=layers