Кратко: надо привести все источники к единой геопривязке и семантике, учесть различия в точности/датумах/единицах и сохранить информацию об источнике и погрешности. Ниже — проблемы и конкретные решения (шаги + формулы/метрики).
Основные проблемы
- Система координат и датум: разные CRS/датумы/единицы (локальные CAD‑координаты, государственные проекции, эллипсоидальные/ортометрические высоты).
- Точность и неточности: разная абсолютная и относительная точность (кадастр, TLS, спутник, САПР).
- Вертикальные привязки: разные вертикальные датумы (H, h, геоид N).
- Семантика атрибутов: разные схемы, названия и уровни детализации (LOD).
- Форматы и объёмы: DWG/IFC/Shapefile/PostGIS/LAZ/GeoTIFF, большие облака точек.
- Временная несогласованность: объекты изменились между съёмками.
- Топология и геометрические ошибки: дубли, пересечения, разорванные полигоны.
Практический рабочий план (шаги)
1) Определите целевую GIS‑стандартную модель и CRS (например EPSG к проекту).
2) Соберите и задокументируйте метаданные по каждому источнику (датум, точность, дата съёмки, формат).
3) Геопривязка и преобразование CRS:
- Преобразуйте в целевой CRS через PROJ/GDAL/FME с указанием трансформаций датумов.
- Для локальных CAD/САПР: выполнить геореференс через опорные точки (GCP/GNSS).
- Формула 2D‑Гельмерта (при геопривязке): ${\mathbf{x}}^{\prime }=s\cdot R(\theta )\cdot \mathbf{x}+\mathbf{t}$, где $s$ — масштаб, $R$ — матрица поворота, $\mathbf{t}$ — перенос.
4) Вертикали: привести к единому вертикальному отсчету, используя модель геоида: $H=h-N$ (или $h=H+N$).
5) Выравнивание облаков точек:
- Сопоставление облаков и/или CAD через GCP или методы ICP (CloudCompare, PDAL).
- Оцените качество стыковки через RMSE: $\mathrm{RMSE}=\sqrt{\frac{1}{n}{\sum }_{i=1}^n{d}_i^2}$.
6) Конвертация и нормализация семантики:
- Сопоставьте атрибутные схемы к общему каталогу (например CityGML/INSPIRE/локальная модель).
- Используйте словари/правила трансформации (FME, ETL скрипты, SQL).
7) Учет уровней детализации (LOD): сузьте или аннотируйте LOD при объединении (не мешать 1:500 кадастру со 3D‑LOD3 САПР).
8) Хранение и производительность:
- Векторы и атрибуты в PostGIS (с пространственными индексами).
- Облака точек — LAZ/EPT/Entwine + сервер (PDAL/Entwine/Potree).
- Растры — GeoTIFF с овервью/tiling, кеширование (WMTS).
9) Валидация и политика конфликтов:
- Правила топологии, семантические проверки, контроль целостности.
- Конфликт атрибутов: определить приоритет источников и хранить provenance + версии.
10) Автоматизация и документирование: ETL‑пайплайн (FME/GDAL/PDAL/pyproj), лог трансформаций и отчет по качеству.
Инструменты и форматы
- Преобразования/projections: PROJ, GDAL/OGR.
- Облака точек: PDAL, CloudCompare, LASTools, Entwine, LAZ/EPT.
- CAD/IFC: Teigha, IfcOpenShell, FME, ODA.
- Хранилище: PostGIS (PostGIS 3D/Topologies), GeoPackage для переносимости.
- Визуализация/сервисы: QGIS, ArcGIS Pro, Potree, GeoServer/WFS/WMS/WMTS.
Контроль качества (QC)
- Валидировать привязку через контрольные точки и вычислить RMSE; цель устанавливается проектно (например для кадастра RMSE ≤ $0.1$ м, для городских моделей допустимо больше — по требованиям).
- Проводить топологические проверки (пересечения, дыры).
- Хранить поля: source_id, source_date, nominal_accuracy, transformation_params.
Примеры конкретных шагов (коротко)
- Кадастр (вектор): проверить CRS (EPSG), загрузить в PostGIS, нормализовать атрибуты.
- САПР/IFC: извлечь геометрию, задать GCP или выполнить Helmert‑трансформацию в проектную систему, преобразовать в CityGML/PostGIS.
- TLS: предобработать (делай фильтрацию, декимация), сшить облака в единый набор по GCP/ICP, сохранить в LAZ/EPT.
- Спутник: подобрать орто исправленный GeoTIFF, проверить геопривязку, добавить овервью/пирамида.
Резюме
- Согласуй целевой CRS/вертикаль и модель семантики; выполняй геореференс CAD и облаков через GCP/ICP; преобразуй атрибуты к единой схеме; оцени и документируй точности (RMSE, nominal_accuracy); используй подходящие форматы и серверы для производительности; автоматизируй ETL и веди provenance.