Аэрофотосъемка с беспилотных летательных аппаратов реферат

Обновлено: 04.07.2024

Во второй части статьи будут рассмотрены особенности фотограмметрической обработки беспилотной аэросъемки, даны рекомендации по ее проведению и по установке основного и дополнительного оборудования на борт БПЛА для получения максимальной точности.

Особенности данных аэросъемки с БПЛА

Часто снимки с БПЛА обрабатываются простыми нестрогими методами (аффинное преобразование снимков на плоскость). В результате, пользователь получает накидные монтажи, которые помимо низкой точности могут содержать разрывы контуров на стыках соседних снимков.

В данной статье при рассмотрении особенностей съемки с БПЛА и составлении рекомендаций по ее проведению мы будем исходить из строгой фотограмметрической обработки данных, в результате которой можно ожидать точность получаемых результатов (как правило, ортофотомозаики) порядка одного GSD. При значениях параметров съемки, указанных выше, результаты соответствуют по точности ортофотопланам масштабов от 1:500 до 1:2000 в зависимости от высоты съемки.

Для строгой фотограмметрической обработки данных аэросъемки и получения максимально точных результатов необходимо, чтобы снимки в одном маршруте имели тройное перекрытие, а перекрытие между снимками соседних маршрутов при площадной съемке составляло не менее 20%. На практике, при съемке с БПЛА эти параметры выдерживаются далеко не всегда. Полет БПЛА не устойчив, на него влияют порывы ветра, турбулентность и другие возмущающие факторы. Если съемку с обычных самолетов планируют с перекрытием вдоль маршрута 60%, а между маршрутами 20-30%, то проектировать съемку с БПЛА следует с перекрытием вдоль маршрутов 80%, а между маршрутами – 40%, чтобы, по возможности, исключить разрывы в фототриангуляционном блоке [2].

Основным недостатком является то, что бытовые камеры изначально не откалиброваны – неизвестны их точные фокусные расстояния, главная точка, дисторсия. При этом нелинейные искажения оптики (дисторсия), допустимые при бытовой съемке, могут составлять до нескольких десятков пикселей, что на порядок снижает точность результатов обработки. Однако, такие камеры могут быть откалиброваны [1] в лабораторных условиях, что позволяет получать точности обработки, практически такие же, как и для профессиональных малоформатных фотограмметрических камер.

Если при съемке использовался двухдиапазонный GPSприемник в дифференциальном режиме (или PPPобработка данных GPS), то требуется минимальное число опорных точек для получения наиболее точных результатов обработки, обычно достаточно 1-2 точки на 100 снимков, в ряде случаев обработку можно проводить без опорных точек. В случае, когда нет точных центров проекции, требования к планово-высотному обоснованию стандартные: одна планово-высотная точка на 6-10 базисов съемки.

Специфика фотограмметрической обработки данных аэросъемки с БПЛА

Как и при обработке других данных, сначала в ЦФС создается проект, в него вводятся снимки и телеметрическая информация. На основании данных о центрах проекции и углах производится создание накидного монтажа, разбивка по маршрутам. Снимки, попавшие на развороты БПЛА, удаляются в ручном режиме. Неточные угловые элементы внешнего ориентирования приводят к достаточно грубому накидному монтажу (Рис. 1):

Рис. 1. Накидной монтаж по телеметрической информации

Рис. 2. Накидной монтаж после автоматического уточнения

Как мы ранее отмечали, съемка с борта БПЛА производится с увеличенными перекрытиями. Нестабильность полета летательного аппарата иногда может привести к очень большим перекрытиям между соседними снимками, что вызывает сложности в стандартных фотограмметрических пакетах.

Разные углы и высоты съемки соседних кадров приводят к увеличению области поиска связующих точек и увеличению числа грубых ошибок по сравнению со стандартными аэрозалетами. После создания уточненного накидного монтажа выполняется процедура автоматического измерения связующих точек. На первых проходах накидной монтаж опять уточняется:

Рис. 4. Накидной монтаж после первых проходов автоматического измерения связующих точек

После измерения связующих и опорных точек производится процедура уравнивания. В ЦФС PHOTOMODможно использовать начальное приближение для алгоритма уравнивания как по уточненной схеме блока, так и построенное другими методами. Начиная с версии 5.2 для уравнивания аэросъемки с БПЛА мы рекомендуем использовать новый режим – уравнивание 3D. При уравнивании в PHOTOMODи достаточном числе опорных точек можно использовать самокалибровку. Это дает возможность использования некалиброванных камер. Ожидаемая точность выходных результатов при строгой фотограмметрической обработке составляет приблизительно 1-2 GSDв плане и 2-4 GSDпо высоте. После фотограмметрического уравнивания, результаты которого и определяют точность выходных продуктов, производится построение рельефа (ЦМР) в автоматическом режиме. При необходимости, после уравнивания может быть сделана стереовекторизация – отрисовка в ручном режиме зданий, сооружений, мостов, дамб и других объектов. Построенный рельеф используется для ортотрансформирования снимков. На последнем этапе из ортотрансформированных снимков создается бесшовная мозаика – производится расчет линий порезов, выравнивание яркостей, стыковка контурных объектов. Самокалибровку можно включать и при отсутствии опорных точек, правда, в этом случае можно рассчитать только коэффициенты k1, k2 радиальной дисторсии. При использовании камер с щелевым затвором можно дополнительно включить расчет аффинных искажений. В случае стабильности углов ориентирования при съемке такая самокалибровка может повысить точность уравнивания.

Если используется некалиброванная камера и отсутствуют опорные точки, то можно говорить о точности в несколько десятков метров, которая будет определяться точностью

GPSцентров проекций и дисторсией объектива (до нескольких десятков пикселей). В таких случаях можно применять упрощенную автоматизированную последовательность обработки. Бесшовный накидной монтаж указанной точности при этом получается за счет трансформирования исходных снимков в модуле PHOTOMODGeoMosaic.В этом случае используются простейшие методы трансформирования, не учитывающие рельеф местности, а стыковка контуров осуществляется за счет автоматически рассчитываемых связующих точек вдоль автоматически построенных линий порезов.

Примеры фотограмметрической обработки данных аэросъемки с БПЛА

Затем блок был подвергнут строгой фотограмметрической обработке. При уравнивании три из измеренных опорных точек считались контрольными. Среднеквадратическая ошибка уравнивания составила по опорным точкам 15 см, 16 см, 12 см, по контрольным точкам 23 см, 29 см и 57 см. Расхождения на связующих точках составили 8 см, 14 см и 69 см. Общий вид блока представлен на следующем рисунке.

В процессе уравнивания было обнаружено, что координаты центров проекций из телеметрической информации содержат систематическую ошибку, главная из компонент которой составляет 10,5 метра по высоте Z. Среднеквадратические ошибки на центрах проекции после вычитания систематической ошибки составили 84 см, 239 см и 75 см. Существенно большая ошибка по Y(вдоль полета), скорее всего, связана с неточным определением моментов съемки в телеметрии. Большие ошибки по Zна связующих точках возможно связаны с неточной калибровкой камеры и с накопленной ошибкой при съемке камерой с щелевым затвором. Наибольшие ошибки на связующих точках наблюдаются на краях и в углах снимков.

Рис. 6. Величины ошибок на связующих точках

Дальнейшая обработка блока проводилась по стандартной схеме. Был построен рельеф в автоматическом режиме и сделано ортотранформирование с учетом построенного рельефа. Фрагмент построенного ортофото приведен на следующем рисунке. При построении этого фрагмента специально не включалась функция выравнивания яркости для демонстрации совпадения контуров соседних снимков.

Рис. 7. Фрагмент ортофотоплана без выравнивания яркости

В апреле 2011 кафедрой фотограмметрии Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК) были проведены исследования материалов аэрофотосъёмки, полученных с помощью БПЛА Птеро, с целью оценки качества аэросъёмочных работ и фотограмметрической обработки [3]. Съемка выполнялась с высоты около 900 м над средней плоскостью снимаемой местности с борта БПЛА Птеро цифровой фотокомерой CanonEOS5D. Камера была предварительно откалибрована. Для оценки качества материалов использовался фрагмент блока, состоящий из 2-х маршрутов по 6 снимков в каждом. В качестве опорных использовались 14 точек, плановые координаты XYкоторых были сняты с планов масштаба 1:1000, а высота Zопределялась по материалам воздушного лазерного сканирования, выполненного с точностью около 20-30 см. После фотограмметрического уравнивания среднеквадратические погрешности координат на опорных точках составили по X, Yи Zсоответственно 20 см, 21 см и 50 см. Среднеквадратические погрешности координат связующих точек составили 6 см, 6 см, 15 см. Размер пиксела на местности для этого блока GSDсоставляет около 12 см. Общая схема блока показана на следующем рисунке.

Вопросы метрологического обеспечения

В целом, использование БПЛА для аэросъемки и для получения материалов картографической точности показывает экономическую эффективность и является оперативным. Для широкого внедрения такой аэросъемки требуется координация усилий как производителей БПЛА, так и пользователей их эксплуатирующих, а также разработчиков цифровых фотограмметрических систем.

Одним из сдерживающих факторов внедрения БПЛА для решения перечисленных выше задач является отсутствие у большинства организаций практического опыта их использования, а также отсутствие теоретически обоснованных рекомендаций по выбору съемочной аппаратуры для БПЛА и параметров выполняемой с их помощью аэрофотосъемки.

Отметим здесь интересный проект МИИГАиК – с целью отработки и исследования технологий мониторинга и картографирования местности по материалам беспилотной аэрофотосъемки, начаты работы по созданию специализированного исследовательского полигона. Этот полигон, площадью около 50 кв. км, создается в Заокском районе Тульской области, на базе учебного геополигона МИИГАиК, расположенного в 110 км от Москвы.

Территория полигона представляет собой уникальное многообразие картографических объектов. На этой территории расположены разнообразные населенные пункты: поселок городского типа, деревни, дачные и коттеджные поселки; дорожная сеть в виде железных, шоссейных, проселочных и полевых дорог; линии электропередачи различного напряжения; трубопроводы. На территории полигона имеются лесные массивы, различные гидрографические объекты, многообразные формы рельефа, сельскохозяйственные угодья и производственные объекты.

С целью обеспечения отработки и исследования технологий, основанных на применении БПЛА, на территории полигона начаты работы по созданию высокоточной сети планово-высотных опознаков (в виде естественных контуров местности и маркировочных знаков); ведется топографическая наземная съемка характерных участков местности в масштабе 1: 500 и 1: 2000. На эту же территорию по материалам аэрофотосъемки и космическим снимкам высокого разрешения созданы ортофотопланы и цифровые модели местности. По мере поступления новых съемочных материалов эти работы предполагается выполнять в дежурном режиме.

Для оценки изобразительных свойств снимков, полученных с помощь БПЛА, на полигоне будут развернуты радиальные миры.

Созданием полигона и проведением на нем испытаний БПЛА и технологий, основанных на их использовании, МИИГАиК намерен помочь потенциальным пользователям освоить и внедрить новые технологии, а разработчикам летательных аппаратов и съемочных систем адаптировать их к решению актуальных задач производства.

Использование БПЛА в качестве аэросъемочной платформы имеет большие перспективы при съемке небольших по протяженности площадных объектов и при съемке линейных объектов. Данные с БПЛА позволяют получать качественные картографические материалы (пространственные данные) при следующих условиях:

· выполнении определенных (вполне посильных) требований к съемочной аппаратуре и процессу съемки (гарантия достаточности перекрытий);

· строгой фотограмметрической обработке. Точность при этом возрастает в десятки раз и может составлять около GSD, как и для обычной аэросъемки и космических снимков.

Наши рекомендации для получения максимальной точности результатов съемки предназначены как для пользователей, эксплуатирующих БПЛА, так и для конструкторов, устанавливающих оборудование на беспилотники, и состоят в следующем.

· Использовать на БПЛА калиброванные камеры.

· Производить съемку с выдержкой не длиннее 1/250с.

· Использовать объективы с фиксированным фокусным расстоянием. Если это невозможно, следует фиксировать увеличение (Zoom). Съемка должна производиться с фокусировкой на бесконечность и с отключенным режимом автофокусировки.

· Проектировать съемку с увеличенными перекрытиями (80% вдоль, 40% поперек маршрута).

· Желательно использовать камеры с центральным затвором.

· Желательно использовать двухдиапазонные GPS приемники на борту и дифференциальный режим измерений.

· Желательно использование на борту IMU, пусть и не имеющего высокой точности.

Беспилотный летательный аппарат, дистанционное зондирование.

Pilotless plane, remote sensing.

Мирное направление использования беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) чаще всего связано с дистанционным зондированием Земли (ДЗЗ). Основная цель использования БПЛА – получение изображений необходимой территории с заданными характеристиками. Важнейшая задача современных исследований, решаемая с использованием БПЛА, – получение пространственных данных о каком-либо объекте или о местности наиболее экономически и технологически оправданным способом.

Преимущества и уникальность данной технологии для топографо-геодезического производства очевидны.

Аэрофотосъемка с БПЛА используется для создания и обновления цифровых карт и планов тех территорий, для которых отсутствует практическая возможность или экономическая целесообразность детального изучения местности и определения числовых характеристик по космическим снимкам или материалам традиционной аэрофотосъемки. Например на участках:

покрытых тенями и облаками на космических или традиционных аэрофотоснимках;
изменении местности преимущественно с линейно-протяженными изменившимися объектами;
изменений местности при точечной застройке в населенных пунктах;
изменений местности, требующих оперативного анализа и принятия решений (сезонные изменения местности, например затапливаемые площади разливов рек).

Кроме того, пространственные характеристики по данным, полученным с БПЛА. применяются для мониторинга состояния природных и техногенных систем. Так, например, при сравнении такой информации по аэрофотоснимкам разных годов съемки прослеживается динамика изменения береговой линии крупных рек или влияние антропогенной деятельности на естественные ландшафты. Благодаря отображению на аэрофотоснимках характера почвы (различные оттенки), растительного покрова и т. д., аэрофотосъемка весьма эффективна при лесоустройстве хвойно-лиственных насаждений, учете древостоев, пораженных насекомыми-вредителями, создании почвенных карт культурных земель, обследовании посевов, создании карт севооборота.

Технология фотограмметрической обработки материалов аэрофотосъемки с БПЛА эффективно решает задачу оперативного создания и обновления картографической основы для ведения кадастра объектов недвижимости, землеустройства, контроля и мониторинга земель.

В результате выполнения аэрофотосъемочных работ с применением БПЛА данные о пространственном размещении объектов местности заключены в обработанных изображениях и технических характеристиках конкретного запета. Эти данные могут быть применены для создания и обновления цифровых топографических карт (ЦТК) и цифровых топографических планов (ЦТП). Поэтому использование БПЛА является одним из наиболее развивающихся современных методов картографирования территории.

Аэрофотосъемка с БПЛА перед космической и традиционной имеет следующие преимущества:

маловысотная (позволяет проводить съемку на высотах от 100 до 1000 м);
высокое разрешение на местности (видны мельчайшие детали рельефа и объекты даже сантиметрового размера);
возможность снимать под углом к горизонту (перспективная съемка), что невозможно при космической съемке и довольно сложно при традиционной аэрофотосъемке;
возможность создания панорамных снимков (спутниковая и традиционная
Аэрофотосъемка не имеют такой возможности);
возможна детальная съемка небольших объектов; технология аэрофотосъемки с БПЛА позволяет проводить аэрофотосъемку небольших объектов и малых площадок там, где сделать это другими видами аэрофотосъемки нерентабельно, а в ряде случаев и технически невозможно;
возможность выбора погодных условий и времени суток для проведения аэрофотосъемки;
оперативность (весь цикл от выезда на съемку до получения конечных результатов занимает несколько часов в течение одного дня);
низкая стоимость (значительно дешевле традиционных методов аэрофотосъемки);
экологическая безопасность (для работы используется электрический двигатель, что обеспечивает практическую бесшумность и экологическую чистоту полетов).

В картографии в зависимости от видов летательных аппаратов, высоты аэрофотосъемки, целей и задач выполнения аэрофотосъемки материалы ДЗЗ с БПЛА применяются для создания и обновления ЦТК масштабов 1:25 000-1 :10 000 и ЦТП масштаба 1:5 000-1:500.

Для выполнения аэрофотосъемки с применением БПЛА требуется правовое и техническое обеспечение работы.

Инструкция по выполнению аэрофотосъемочных полетов с применением БПЛА состояла из следующих разделов:

Аэрофотосъемка. Аэрофотосъемка с использованием БПЛА проводилась с целью получения аэрофотоснимков на заданный район с высоты 500 м со средней скоростью полета 70 км/ч в светлое время суток. Взлет и посадка осуществлялись против ветра.

Производство аэрофотосъемки включало следующие этапы:

анализ метеоусловий в районе проведения работ на планируемый период;
разработка технического задания на проведение съемки;
составление плана работ; рекогносцировка местности; проведение полетов; анализ результатов аэрофотосъемки; повторное проведение полетов (при необходимости, по результатам анализа);
оформление отчетных документов и передача материалов аэрофотосъемки в подразделение, осуществляющее фотограмметрические работы.

Анализ метеоусловий в районе предполагаемых работ проводился с целью определения возможности аэрофотосъемки местности в заданном временном промежутке и составления графика проведения работ.

Техническое задание на проведение аэрофотосъемки представляло собой формализованный документ, отражающий следующие сведения:

сроки проведения работ; границы района (координаты вершин многоугольника, ограничивающего район работ);
фокусное расстояние объектива и характеристики матрицы прибора с зарядовой связью (ПЗС) цифровой камеры;
допустимый диапазон высот аэрофотосъемки;
масштаб создаваемого ЦТП; рекомендуемое московское время проведения аэрофотосъемки (наличие теней на фотоснимках);
минимальное продольное и поперечное перекрытие фотоснимков.

В качестве обязательных приложений к техническому заданию прилагались:

ЦТК местности на район аэрофотосъемки требуемого масштаба с соответствующим классификатором;
прогноз метеоусловий в районе проведения работ на планируемый период, полученный из официальных источников;
свидетельство о калибровке цифровой камеры, содержащее данные о элементах внешнего и внутреннего ориентирования и матрицу коэффициентов для устранения дисторсии.

План проведения аэрофотосъемочных работ разрабатывался с учетом технического задания и прогнозного графика, составленного по данным метеоусловий.

При планировании работ использовалась программа аэрофотосъемочных расчетов из состава комплекса площадной съемки. Программа предназначена для расчета прогнозной трассы полета БПЛА, экспонометрического расчета, отображения местоположения БПЛА в процессе полета и оценки качества выполнения аэрофотосъемки.

Программа управления полетом БПЛА позволяла реализовать выполнение следующих функций:

нанесение района проведения работ на пользовательскую карту;
расчет маршрутов полета БПЛА по исходным данным:
по масштабу создаваемого ЦТП и высоте сечения рельефа местности расчет высоты полета БПЛА;
по параметрам цифровой камеры, величине продольного и поперечного перекрытия аэрофотоснимков, максимальной и минимальной высоте рельефа в районе съемки, скорости и направление ветра – расчет времени выполнения полета, количества снимков на район съемки, скорость движения БПЛА, интервалы съемки;
в случае, если для покрытия всего района съемки необходимо производить несколько полетов, а также, если старт и посадку БПЛА необходимо выполнять с разных стартовых позиций, – осуществить разбивку района съемки на отдельные участки.

Рассмотрим порядок выбора точки старта и посадки БПЛА:

точку старта следует выбирать максимально высокой относительно предполагаемого маршрута с минимальным удалением от исследуемых объектов для увеличения полезного времени работы и достижения максимальных результатов;
площадку для старта предпочтительно выбирать с травяным покрытием; диаметр площадки должен быть не менее 50 м с условием, чтобы на прилегающей местности имелись воздушные подходы в радиусе не менее 200 м и не находилось объектов, препятствующих штатному режиму взлета, посадки и поиску БПЛА (реки, озера, овраги, строения, мачты, вышки и т. п.);
определить положение сторон света, направление и скорость ветра (при этом следует учитывать, что направление и скорость ветра у поверхности земли и на рабочей высоте аэрофотосъемки могут отличаться);
определить направление маршрута относительно наземной станции управления и убедиться в отсутствии препятствий в этом направлении для обеспечения прямой радиовидимости;
определить направление запуска и убедится в отсутствии препятствий в этом направлении;
убедиться в отсутствии препятствий в зоне посадочной глиссады; при этом следует учесть, что на посадку аппарат заходит против ветра, точка захвата координат является точкой открытия парашюта в режиме автоматической посадки и аварийной посадки в случае потери связи;
для безопасного запуска и посадки БПЛА необходимо отсутствие препятствий: строений, мачт, вышек, заводских труб высотой более 50 м на удалении 500 м;
площадка посадки выбирается вблизи точки старта из учета возможности визуального контроля оператором захода на посадку и посадки БПЛА;
для посадки БПЛА выбирается ровный участок местности диаметром не менее 50 м с травяным покрытием высотой не более 1 м; на площадке не должно быть предметов, при приземлении на которые возможно повреждение БПЛА, а именно: кустов и деревьев, пней и камней, столбов и линий электропередач, зданий и сооружений, водоемов и т. п.;
посадка производится в ручном режиме на фюзеляж, при этом оператор БПЛА должен иметь возможность свободного обзора в секторе захода на посадку.

Для выполнения аэрофотосъемочных работ использовалась цифровая фотокамера со следующими характеристиками: формат ПЗС-матрицы – 1/1,8″: 0,00718 х 0,00532 м; 3264 х 2448 пикселей: размер пикселя – 0,0000022 м; фокусное расстояние объектива – 0,008 м; угол поля зрения объектива – 48,3°. Результатом аэрофотосъемки являются аэрофотоснимки изображений местности в формате JPEG размером 3264×2448 пикселей и текстовые файлы с навигационными параметрами, полученными бортовым GPS-приемником в момент фотографирования.

Для оценки качества выполненных аэрофотосъемочных работ производился накидной монтаж полученных цифровых аэрофотоснимков с использованием программы аэрофотосъемочных расчетов. При создании накидного монтажа каждый аэрофотоснимок отображался на цифровой карте. Расположение аэрофотоснимков на карте и их масштаб определялись координатами центральной точки аэрофотоснимка, углом азимута и высотой, полученными в момент фотографирования по данным бортового GPS-приемника.

По результатам накидного монтажа оценивались следующие параметры:

наличие пропусков аэрофотоснимков в маршруте (Пропущенным считается аэрофотоснимок, если продольное перекрытие смежных аэрофотоснимков меньше заданного);
отклонение масштаба аэрофотоснимков от заданного (не более 5 %);
продольное и поперечное перекрытие аэрофотоснимков;

прямолинейность маршрутов (для контроля прямолинейности маршрутов производился монтаж каждого маршрута по начальным направлениям. Главные точки аэрофотоснимков, расположенных на концах маршрута, соединялись прямой, от которой измерялась стрелка прогиба (расстояние от прямой до наиболее удаленной от нее главной точки). Прямолинейность определялась в процентах отношением стрелки прогиба маршрута к его длине. Если стрелка прогиба превышала 2 % от длины маршрута, то маршрут браковался);
величина продольных углов наклона двух смежных кадров маршрута и взаимных поперечных углов наклона на перекрывающейся части двух смежных аэрофотоснимков соседних маршрутов следующие: углы наклона не должны превышать 3° (число аэрофотоснимков с углом наклона 3° допускается не более 10 % от общего количества аэрофотоснимков на съемочном участке);
ошибка установки цифровой камеры на угол сноса (не более 6°) [1].

В случае если результаты анализа накидного монтажа не удовлетворяли требованиям к проведению фотограмметрических работ, производили повторное планирование полетов и дополнительную аэрофотосъемку местности. По результатам анализа накидного монтажа программой аэрофотосъемочных расчетов формировался отчет в виде формализованного документа, который вместе с материалами аэрофотосъемки прилагался к акту выполненных работ для передачи в подразделение, осуществляющее фотограмметрические работы.

Перед каждым взлетом производилась проверка всех систем (рис. 2). Взлет и посадка БПЛА осуществлялись против ветра. Взлет с руки, посадка на поле в ручном режиме управления (рис. 3, 4). Высота полетов для АФС с целью создания цифровых планов масштаба 1 : 2000 составляла 500 м. средняя скорость полета 70 км/ч.

Полет по маршруту выполнялся в ручном режиме по видеокамере, контроль места БПЛА производился с помощью навигационной программы, заведенной в управляющий компьютер (рис. 5).

Параметры полета и состояние систем БПЛА постоянно контролировались по специальному табло, выведенному на видеомонитор.

Рис. 4 Посадка БПЛА

Произведена полевая планово-высотная подготовка аэрофотоснимков, камеральные фотограмметрические работы, изготовлены цифровые ортофотопланы для обновления итоговой демаркационной карты масштаба 1: 10 000.

Выполнение аэрофотосъемочных работ традиционным методом (большим самолетом) предусматривает значительные затраты, особенно в условиях геополитического положения Калининградской области. Так, только на перелет по маршруту Москва – С.-Петербург – нейтральные воды Балтийского моря – Калининград (Литва не разрешает перелет аэрофотосъемочного бортов через свою территорию.) и обратно требуется свыше 700 тыс. руб.

Рис. 5 Управление полетом БПЛА

Необходимо также учесть, что аэросъемочные работы с большого самолета можно производить лишь при благоприятных метеорологических условиях и освещенности в весенне-осенний период. В условиях Калининградской области за весь год таких дней наберется только 15-20.

В то же время БПЛА быстро готовится к старту и его можно оперативно применить в момент улучшения погоды. Более того, так как минимальная высота полета составляет 150-200 м, БПЛА может летать под облаками, т. е. практически всегда. Таким образом, несмотря на свой малый размер, БПЛА может быть более производительным, чем обычный самолет.

Аэрофотосъемочные работы при помощи БПЛА позволяют значительно сократить сроки выполнения работ и затраты на их производство учитывая:

небольшие размеры и вес БПЛА; мобильность, удобство транспортировки: съемные модули и компактность;
отсутствие необходимости в специальных взлетно-посадочных площадках;
оперативность в эксплуатации: возможность старта с руки;
простоту в обслуживании: не требует содержания высококвалифицированного летного и технического состава;
возможность маловысотной съемки: ниже границы облаков;
технологию ДЗЗ в реальном масштабе времени на безопасном расстоянии;
полноту получаемой информации о наблюдаемом районе за счет комплексирования средств наблюдения и оперативности доставки данных;
интегрированные радиоэлектронные бортовые подсистемы управления, связи, контроля;
отсутствие необходимости высокозатратного обслуживания.

Цикл подготовки БПЛА к запуску включает сборку, установку заряженных аккумуляторных батарей. Время подготовки к запуску и повторному пуску составляет не более 20 мин. Транспортировка БПЛА осуществляется в эксплуатационной таре, обслуживание БПЛА обеспечивается одним пилотом- оператором, запуск производится с руки.

оснастить профессиональным автопилотом с 3-осевым акселерометром, гироскопом и магнитометром, процессором, управляющим авионикой и полезной нагрузкой, энергонезависимой памятью, сохраняющей полетное задание и координаты центров фотографирования;
для получения более качественных аэрофотоснимков установить современный высококлассный цифровой фотоаппарат;
для слежения оператором БПЛА в реальном времени за ходом выполнения полетного задания и при необходимости изменения его или прерывания оснастить БПЛА цифровым дуплексным радиоканалом с дальностью работы 10 км;
для обеспечения безопасности полетов и долговечности БПЛА изготавливать его из более высокопрочных и сверхлегких композитных материалов;
для обработки аэрофотоснимков необходимо программное обеспечение, которое по материалам аэрофотосъемки автоматически формирует ортофотоплан и матрицу высот.

Несомненно, для преодоления административных барьеров актуальным является вопрос о совершенствовании нормативно-правовой базы по определению порядка и правил использования воздушного пространства при полетах БПЛА.

Каждый любитель-фотограф знает, что беспилотные летательные аппараты отлично подходят для фотосъемки. Съемка с высоты птичьего полета всегда притягивает взгляды, она необычно, она загадочна и привлекательна. Сегодня беспилотная фотография доступна почти каждому, и в свою очередь она послужила расширению возможностей летательных аппаратов, а также сферу их применения. Кроме коммерческой съемки, возникли потребности использования дронов для картографии, 3D-моделирования и геодезических работ. Но остается вопрос - достаточно ли использовать любительский беспилотник для ведения промышленных работ?

И ответим сразу, истина заключается в том, что аэрофотоснимки сами по себе не могут быть использованы для получения измеримых цифровых изображений, необходимых для съемки. Для этого вам понадобится фотограмметрия.

Что такое аэрофотосъемка?

Аэрофотосъёмка — это фотографирование территории или объекта с определенной высоты от поверхности Земли при помощи беспилотного летательного аппарата или съемки с управляемого судна. Это также вид работы, при помощи которой получают планы местности с высокой точностью, имеющие привязку к любой сети координат. Кроме того, это одна из самых распространенных форм дистанционного зондирования или измерения данных местности на расстоянии.

В связи с этим беспилотный летательный аппарат является оптимальным прибором для выполнения данных работ. Он собирает и передает данные на специальные приборы, которые находятся на земле у оператора БПЛА. Конечным результатом работы является готовая карта местности в деталях заданного масштаба, представленная в цифровом формате.

Виды аэрофотосъемки

Фотографирование земной поверхности с воздуха может происходить при различных положениях главной оптической оси камеры. В зависимости от этого существуют следующие виды аэрофотосъемки: вертикальная высотная, горизонтальная маловысотная, плановая (картографическая) и перспективная (высотная или маловысотная).

Вертикальные аэрофотоснимки делаются непосредственно над целевым объектом. Это вид съемки, при которой “ось зрения” камеры образует угол 90° к поверхности земли, иначе говоря, носом вниз. Такие изображения могут быть сняты с различной высоты, но они не будут передавать точных данных о масштабе местности. В свою очередь именно вертикальная высотная съемка позволяет проводить сравнения областей и зон, снятых с одной и той же высоты.

Горизонтальная маловысотная аэросъемка ведется на небольшой высоте (до 150 метров над землей) параллельно земле или под совсем незначительным углом. В случае незначительного отклонения угла съемка переходит в разряд наклонной (перспективной).

Плановой аэрофотосъемкой принято считать вертикальную, но на бОльшой высоте. Используют такой вид для составления плана местности, поселков, жилых комплексов, для картографии и др.

Аэрофотосъемка и спутниковые снимки

Зачастую эти термины путают, хотя по значению это два совершенно разных вида съемки с высоты. Аэрофотосъемка — это получение фотографических изображений с беспилотных летательных аппаратов, воздушных шаров, вертолетов или самолетов; она используется главным образом для картографирования. Термин “спутниковые снимки” подразумевает получение цифровых изображений, полученных с помощью спутников, вращающихся вокруг Земли. Чаще всего такие снимки используются для научных исследований и мониторинга окружающей среды и прогнозирования погоды, археологических исследований.

Преимущества спутниковых снимков

Съемка со спутника имеет ряд преимуществ. Она может быть использована для прогнозирования, например, погодных условий. Спутники вращаются вокруг Земли, поэтому данные, полученные со спутников можно проанализировать и составить план на те или иные погодные и иные климатические изменения. Такая съемка значительно расширяет зону охвата и она может быть интегрирована с программным обеспечением, что упрощает дальнейшую ее обработку.

Преимущества аэрофотосъемки

Аэрофотосъемка — это лучший выбор для большинства производств и бизнеса. Она стоит дешевле, информация, снятая на беспилотные летательные аппараты, приходит быстрее и обрабатывать ее в разы проще. Зачастую она более актуальна за счет того, что отснять необходимые данные вы можете, что называется, здесь и сейчас. Кроме того, благодаря возможностям современных моделей дронов, снимки обладают более высоким разрешением, что упрощает процесс анализа данных.

Недостатки у аэрофотосъемки также присутствуют. Если до недавнего времени данный вид съемки являлся составляющим для многочисленных исследований, а коммерческое применение возросло с развитием технологий и снижением цен на высококачественные камеры и беспилотники, то сегодня ограничения на использование беспилотных летательных аппаратов дают о себе знать.

А кроме того, аэрофотосъемка отлично подходит для создания визуального представления местности, но этого не хватает для анализа местности и построения планов. Так, даже при плановой съемке данные могут быть искажены. Вы не получите полной информации о топографии местности, о глубине, что затруднит дальнейший анализ. Чтобы достичь точности, необходимо использования стороннего оборудования — лидарных или мультиспектральных датчиков. Из этого следует, что обычный любительский беспилотник не справится со сложными техническими задачами. Но минимальные данные о местности или об объекте вы все же получите.

Что такое аэрофотограмметрия?

Если аэрофотосъемка может быть использована для получения красивых кадров с высоты и получения общего представления о местности, то для выполнения геодезических работ и картографии необходима фотограмметрия. Еще проще, фотограмметрия — это наука определения размеров по фотографиям. Фотограмметрия служит, как правило, для получения карт, чертежей или трехмерного изображения какого-либо реального объекта или участка местности.

Фотограмметрия включает в себя получение нескольких изображений объекта и использование их для создания оцифрованных 2D-или 3D-моделей высокого разрешения, из которых можно вывести точные измерения. В зависимости от масштаба проекта, модель, сделанная с помощью фотограмметрии, может потребовать от нескольких сотен до нескольких тысяч отдельных изображений.

Согласно данным GIS Lounge, основные принципы фотограмметрии, такие как использование нескольких перспектив или “линий визирования” для определения координат, были впервые разработаны более 150 лет назад. Однако форма моделирования достигла новых уровней доступности и использования с цифровыми изображениями и воздушными технологиями, такими как беспилотные летательные аппараты. До появления аэрофотосъемки геодезисты использовали такое оборудование, как магнитные компасы, барометры, чертежные таблицы и ленту для определения топографии.

Сегодня фотограмметрию можно проводить с помощью различных устройств, в том числе беспилотных летательных аппаратов, самолетов и вертолетов. Однако благодаря технологическому прогрессу и более низкой цене беспилотные летательные аппараты стали более предпочтительным оборудованием для многих геодезистов.

Виды аэрофотограмметрии

Методы аэрофотограмметрии можно разделить на две основные группы: метрическую фотограмметрию и интерпретирующую фотограмметрию. Первая подразумевает использование точек координат на объектах для их визуализации с почти точными измерениями. Ко второй группе относится метод, при котором используются снимки местности (два и более), полученные с различных точек пространства и с добавлением топографии местности, включая индикаторы форм, теней, узоров.

Каждый метод аэрофотограмметрии может использоваться для топографической съемки, в зависимости от специфики работы и необходимого внимания к деталям. Наиболее же точной остается метрическая фотограмметрия; она же рекомендуется для геодезических работ, требующих точности сантиметрового уровня. Равно как и метрическая фотограмметрия, так и интерпретирующая фотограмметрия, точность выполнения методов зависит от специализированного картографического программного обеспечения для объединения изображений в фотограмметрическую карту и создания точных 3D-моделей.

Применение аэрофотограмметрии

Создание карт с применением лидаров и фотограмметрических систем, установленных на беспилотные летательные аппараты, становится все более распространенным. Сферы применения ширятся, вместе с тем растет экономия за счет роста эффективности использования передовых методов фотограмметрического и лидарного картографирования.

1. Технологии и инженерия. Беспилотная фотограмметрия может быть использована для создания трехмерных моделей зданий и оборудования.

2. Строительство. Включает в себя градостроительное планирование, создание моделей будущего объекта строительства, изучается информация о земле, на которой ведется строительство.

3. Землеустройство. Геодезисты во многих различных отраслях промышленности полагаются на фотограмметрию, когда необходимо понять топографию участка земли.

4. Недвижимость. Риэлторы используют дроны для создания точных трехмерных моделей домов для рекламы и продажи, а также организации виртуальных туров.

5. Энергетика. Нефтегазовые компании используют беспилотные летательные аппараты для мониторинга территорий вокруг трубопроводов на предмет изменений окружающей среды с течением времени. Землемерные работы также широко используются в этом секторе.

В конечном счете аэрофотограмметрия выгодна геодезистам по сравнению с наземными методами, независимо от их отрасли. Аэрофотограмметрия дает больше данных за меньшее время и позволяет геодезистам держаться подальше от опасных зон, собирая быстро необходимую информацию. Результатом часто является улучшение сбережений для компаний. Кроме того, поскольку фотограмметрия зависит от цифровых изображений, ее можно использовать для создания 3D-моделей, которые являются реалистичными и легко узнаваемыми для удобного использования с различными заинтересованными сторонами. А кроме того, играет немаловажную роль экономия времени и ресурсов в то время, как использование самолетов и ручного труда невыгодно и малоэффективно.

Фотограмметрия против ЛиДАР

Чтобы сравнить эти методы, сперва стоит определиться в терминах. LiDAR — это сокращение от "обнаружение света и дальности". Датчики LiDAR работают, испуская импульсы света и измеряя время, необходимое им для отражения от Земли, а также интенсивность, с которой они это делают. На лидаре для БПЛА устанавливается лазерный дальномер для измерения высоты точек местности или объекта. В чем, собственно, и состоит суть лидара (используется активный дальномер оптического диапазона). Лидарные дальномеры могут покрывать сотни квадратных километров в день. При измерении 10-80 точек на квадратный метр, можно создать очень подробную цифровую модель местности.

Важно понимать, что в то время как фотограмметрия опирается на определение координат для создания точного 3D-изображения, лидар строит топографию, измеряя время, за которое световая волна отражается от земли и возвращается к дрону. Этот геодезический метод невероятно точен, но и является более затратным.

Имеет ли смысл для вас фотограмметрия или лидар, зависит от конкретной задачи, навыков оператора БПЛА и бюджета. Лидар идеально подходит для рабочих мест с низким освещением, которое может повлиять на качество фотографического изображения. Топографические осложнения возникают не только в виде низкой освещенности или волнистости рельефа. Растительность также может блокировать методы съемки на основе фотограмметрии от получения детализированных данных на уровне земли. Световые импульсы LiDAR проникают в промежутки лесного покрова и растительности, достигая земли внизу и повышая точность измерений. Наконец, LiDAR позволяет захватывать детали небольшого диаметра. Отличный пример тому — линии электропередач. Благодаря высокой плотности точечной выборки и прямому измерительному подходу вы можете использовать LiDAR для точного картирования кабельной сети.

Вы должны понимать, что LiDAR — это безусловная детализация и точность, но это также более высокая стоимость. Для съемки с помощью лидарного датчика необходимо иметь соответствующие навыки оператора БПЛА, который будет способен не только управлять дроном, но и уметь извлекать и обрабатывать данные. В то же время основным преимуществом работы с фотограмметрией является ее доступность. Планирование полета и построение наземных контрольных точек, выполнение картографической миссий и обработка данных занимает меньше времени; результаты доступны и интуитивно понятны за счет привычных изображений с узнаваемыми цветами и данными о местности или об объекте.

Как беспилотные летательные аппараты поддерживают аэрофотограмметрию?

Использование беспилотной фотограмметрии может сэкономить время и деньги по сравнению с классическими наземными методами съемки или использованием управляемых воздушных судов. Это означает, что картографические беспилотники — стоящая инвестиция как для геодезистов, так и для людей, которые их нанимают. Чтобы беспилотник был способен к фотограмметрии, он также должен уметь делать аэрофотоснимки, поскольку фотографические изображения являются основой этой техники.

Одним из готовых решений может стать система Matrice 300 RTK + P1. Эта комбинация является флагманским решением DJI для фотограмметрии. P1 — это новейшая, усовершенствованная камера для фотограмметрии с полнокадровым датчиком и сменными объективами с фиксированным фокусом. Глобальный механический затвор и программные функции, включая интеллектуальный косой захват, делают его идеальным для крупномасштабных фотограмметрических полетов. Благодаря использованию модуля RTK, DJI M300 позволяет геодезистам покрыть от 3 до 5 квадратных километров за один полет и получить результаты сантиметровой точности без GCPs. Сам беспилотник сочетает в себе интеллект и производительность, включая шесть датчиков направления и позиционирования, а также способность удерживать до трех полезных нагрузок одновременно.

Другим решением выступает связка Matrice 300 RTK + L1. Она сочетает в себе модуль LiDAR halifax, высокоточный IMU и камеру с 1-дюймовым CMOS на 3-осевом стабилизаторе. С точностью 5 см по вертикали и 10 см по горизонтали, а также способностью покрыть до 3 квадратных километров за один полет, M300 RTK, L1 и DJI Terra вместе образуют комплексное геодезическое решение, которое предлагает 3D-данные, детали сложных структур и точные визуальные реконструкции.

Интуитивно понятное программное обеспечение для картографирования дронов DJI Terra — это универсальное картографическое решение для беспилотных летательных аппаратов, которое объединяет изображения и облегчает процессы съемки и обработки данных. Независимо от того, нужна ли вам 2D- или 3D-карта, это программное обеспечение может обрабатывать ваши данные и визуализировать точные изображения.

Современные беспилотные летательные аппараты равно как и аэрофотосъемка произвели революцию в научных исследованиях и картографии; они послужили чрезвычайно ценным дополнением к инструментам геодезистов и все чаще дополняют или заменяют вовсе методы наземной съемки и использования управляемой авиации. Но если же вы рассчитываете на получение максимально точных данных, необходимых для проведения работ, важно не только использовать правильные методы съемки с помощью дронов, но и самое лучшее программное обеспечение. С пониманием этих процессов, использования технологий, беспилотных летательных аппаратов и программного обеспечения, никакая работа не будет для вас сложной.

Если отвлечься от съемки с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) свадеб, торжеств и юбилеев, то становится очевидным, что в арсенале специалистов по картографированию территорий, экологов и военных появился мощный инструмент в работе — промышленные беспилотные аппараты, которые способны решать различные задачи по построению качественной картографической информации, подробных ортофотопланов территорий, лесов, сельскохозяйственных угодий и городских территорий. Учитывая тот факт, что получить качественный фотографический материал для построения 3D моделей местности только с первого взгляда кажется простым делом, в действительности — задача имеет массу всяческих особенностей. Захотелось поделиться собственным опытом организации промышленной аэрофотосъемки, местом расположения граблей, на которые пришлось наступить, а вернее — на которые пришлось налететь. За всеми подробностями прошу под кат.

Выбор беспилотника

Для начала определимся с задачей, которую пришлось решать в этой работе. Первая задача — построение 3D модели (ортофотоплана) достаточно большой территории сельскохозяйственных угодий одного из заказчиков, у которого по сути поля находятся в окружении лесов, или как мы шутили в последствии — полей, которые встречаются в лесу. Эта характерная ситуация для сельского хозяйства в Томской области, которая является чрезвычайно залесённой. Да посмотрите сами — всё станет понятно без слов.

Большая территория и совершенно устаревшие данные по земельным отводам не дают объективной оценки состояния земель, поэтому собственникам земельных угодий становится не только интересно, но и выгодно понимать, какими ресурсами они владеют (или не владеют) на самом деле.

Собственникам земель доступны вот такие допотопные карты-планшеты, склеенные из бумаги с данными по отводу земель 30-40 летней давности. Цветным даже нанесены данные по содержанию в земле питательных веществ, что является важнейшей для агронома информацией, которая также в большинстве случаев уже не соответствует действительности. Короче, век хоть XXI, по сути живем данными и картами середины прошлого века. Конечно, получить объективную и актуализированную информацию о состоянии угодий полезно не только для инвентаризации имеющейся земли, но и для ввода новых земель в оборот, за которые можно получить приличные субсидии от государства. Осталось только найти эти земли среди болот и лесов. Начинаем поиски.

Съемка с использованием БПЛА

Самолет сам по себе никуда не полетит, если его не запустить в полет и не сделает того, что должен сделать. А что, собственно, должен делать БПЛА? Он должен строго следовать полётной инструкции и провести съемку в полном соответствие с планом съемки, который содержится в летном задании.

Летное задание

Летное задание – специализированная инструкция, состоящая из указаний операторам по проведению процесса съемки, содержит все необходимые требования, включая утверждение масштаба фотографирования и фокусного расстояния фотооборудования, формат аэрофотоснимка, заданные проценты продольного и поперечного перекрытий, размеры съемочного участка. По этим исходным данным определяют высоту и базис съемки, интервал между экспозициями, число аэрофотоснимков в маршруте и на съемочный участок, а также ориентировочное время, необходимое для аэрофотосъемки всего участка. При этом важно не забывать, что снимки должны быть в строгом соответствие с выбранным масштабом съемки.

По масштабу аэросъемки условно подразделяют на сверхкрупномасштабные (крупнее 1:2000, разрешение до 20 см), крупномасштабные (от 1:2000 до 1:10000), среднемасштабные (от 1:10000 до 1:30000), мелкомасштабные (от 1: 30000 до 1:100000) и сверхмелкомасштабные (мельче 1:100000). Здесь и далее речь идет о соответствие размеров объектов в действительности, соотнесенные их изображению на цифровом снимке для 1 пикселя. То есть, к примеру, на сверхкрупномасштабном снимке 1:2000 изображение 1 пикселя соответствует объекту размером 20 см.

Съемка местности с перекрытием

А всю территорию надо разбить на маршруты, т.е. мы получаем n-количество снимков вдоль и поперек, соответственно с продольным и поперечным перекрытием, так как показано на следующем рисунке

Величина продольного перекрытия между соседними аэрофотоснимками одного маршрута как правило в пределах 55-70 %, а поперечное — не менее 20%.

Перекрытия между соседними снимками одного маршрута, которые называются продольными (Px), имеют свою специфику. Слишком малые, так и слишком большие перекрытия снимков для задач построения 3D моделей территории не пригодны. Для получения стереоскопического (объемного) изображения в теории достаточно иметь продольное перекрытие в 50%. Однако из-за краевых эффектов и аберраций (искажений изображений) снимков продольное перекрытие несколько увеличивают. Большие перекрытия также недопустимы, так как это резко снижает объемность изображения, и, как следствие, ухудшают качество построение 3D моделей. При почти 100% перекрытии получаются два одинаковых снимка, у которых нет стереоскопического эффекта и это является не допустимым. Перекрытия между соседними снимками в равнинных условиях съемки должны находиться в пределах 55-70%, в горных условиях и при наличии существенных перепадов в рельефе местности перекрытие можно значительно увеличить вплоть до 80-90% без потери качества построения 3D модели местности.

Такой вид съемки, который используется в большинстве случаев, относится к площадной съемкой с перекрытием.

Перед началом работ проверяют все необходимое оборудование, материалы и полетные карты, проводят тренировку экипажей и составляют график полетов (прохождения маршрутов съемки) в соответствие с летными задачами, затем проверяют все необходимые расчеты параметров съемки.

Таблица содержит все необходимые исходные данные для проведения аэрофотосъемки и расчета всех её параметров. Конечно, ввод этих данных идет в автоматическом режиме, но я приведу формулы расчета, чтобы иметь общее представление, что всегда полезно.

Для получения необходимо разрешения снимков, съемку с БПЛА необходимо вести на строго определенной высоте полета H_пол.

где H_пол - высота полета, м; GSD - разрешение пикселя, м/пкс; l_х - размер матрицы камеры (по оси абсцисс), пкс.

Расстояние между соседними снимками (В) для последующего расчета их количества по продольному маршруту определяется как

где P_x – продольное перекрытие, %; GSD – размер пикселя на местности.

Ширина маршрута на местности (L_M) зависит от размера матрицы (в направлении ординат) (l_y) применяемой в комплексе с БПЛА цифровой камеры и определяется следующим соотношением:

Определить расстояние между смежными маршрутами L_y съемки с условием поперечного перекрытия P_y можно рассчитать по формуле

Далее необходимо вычислить количество снимков в маршруте N_сн , которое определяется как отношение длины участка к расстоянию между снимками с учетом продольного перекрытия

где длина участка D_x равна длине среднего маршрута в продольном направлении от левого края первого аэрофотоснимка до правого края последнего аэрофотоснимка с запасом на 1 снимок.

Количество маршрутов N_м вычисляют с учетом ширины участка D_y, который измеряют в поперечном направлении посередине от верхней стороны снимка первого маршрута до нижней стороны снимка последнего маршрута с запасом в 1 маршрут.

Суммарное количество снимков на исследуемый участок N_уч определяют как общее количество снимков по всем маршрутам съемки, а минимальное полетное время съемки, которое, в частности, может использоваться для соответствующих экономических расчетов затрат на проведение работ, вычисляется по формуле:

где V – средняя скорость БПЛА в процессе съемки территории.
Конечно, это расчетное время съемки и оно никак не связано со временем реальной работы, которое в зависимости от количества разбросанных граблей по которым приходится шагать, может и на на пару порядков отличаться от расчетного, но все-же)

Как говорилось выше, все необходимые вышеуказанные параметры съемки задаются в автоматическом режиме с учетом использования современного БПЛА оборудования, оснащенного специализированными контроллерами и современным программным обеспечением. Однако, при обеспечении внутреннего контроля работ необходимо проконтролировать точность введения исходных данных, а полученные снимки должны быть выборочно (либо целиком) проконтролированы на качество. Для этого необходимо вести (в бумажном или цифровом виде) дефектовочные карты проведенных съемок (оценка снимков проводится по 5-бальной шкале). Дефектовка проводится на месте, чтобы при необходимости переснять неудачные участки, чтобы не повторять командировку вновь.

И немного о погоде. Очередные грабли

Съемку земной поверхности осуществляют через толщу атмосферы, характеристики которой непостоянны. Состояние атмосферы определяет условия и результаты съемки. Физическое состояние атмосферы характеризуют ее прозрачность и рефракции лучей в ней, температура воздуха, атмосферное давление, влажность воздуха, облачность, перемещение воздушных масс. Наибольшее влияние на результативность съемки в видимом и ближнем ИК диапазонах спектра оказывают степень прозрачности атмосферы, освещенность и облачность.

В слое атмосферы между земной поверхностью и съемочной системой, установленной на БПЛА, всегда в той или иной степени содержатся мельчайшие (0,01-1 мм) частицы газов, водяных паров, пыли, дыма. Они вызывают рассеяние света в атмосфере и обусловливают дополнительную яркость самого воздуха, чем снижают контрастность деталей земной поверхности. Свечение или мутность атмосферы за счет рассеяния света от взвешенных в воздухе частиц называют дымкой. При преобладании в атмосфере молекул газов и водяного пара сильнее рассеиваются лучи с короткой длиной волн и атмосферная дымка имеет преимущественно голубой или синий цвет. Если же преобладают взвешенные частицы пыли, дыма и других посторонних тел, дымкой в равной степени рассеиваются лучи всех цветов спектра и сама она принимает серый или белесый цвет. Такая дымка чаще бывает в районах с задымленностью от лесных пожаров и промышленных предприятий или в зонах распространения частиц пыли и песка.

Аэросъемки обычно выполняют в яркие, солнечные, безоблачные дни. Перистые и перисто-слоистые облака им не препятствуют. При проведении съемки следует выбирать направление запад-восток. Это требование обусловлено, в частности, исключением паразитного влияния солнечного света.

Аэрофотосъемка возможна и при высокой сплошной облачности, расположенной выше БПЛА, выполняющего съемку. Высокая сплошная облачность позволяет получать бестеневые аэрофотоснимки со смягченными тонами теней, в результате чего полог лесных насаждений просматривается глубже, лучше видны его затененные части.

Для целей дешифрования лесной растительности, важное значение имеет влияние высоты Солнца в момент проведения съемки: чем оно выше, тем контрастнее выделяется соотношение между освещенными и затененными сторонами крон в пологе насаждений. Также более отчетливо отбрасываются тени.

При высоте Солнца более 30° общий вид изображения полога насаждений яркий и пестрый, так как сомкнутые насаждения состоят из светлых крон и темного фона от затененных промежутков между кронами.

Обычно съемку начинают не ранее чем через 2 ч после восхода Солнца и заканчивают за 3 часа до его захода. В большинстве случаев аэрофотосъемочное время дня ограничивается тремя-четырьмя часами, поскольку после 9-10 ч, особенно в лесных районах, появляется кучевая облачность, достигающая наибольшего развития к 13-15 ч. Не догма, наблюдение из собственного опыта.

Осторожно, суровые законы!

Требования к операторам БПЛА и руководителю полетов

Современные профессиональные БПЛА представляют собой средства повышенной опасности. Наличие маршевых двигателей, существенный вес БПЛА и сложность эксплуатации накладывают определенные требования к квалификации операторов. Съемки залесенной территории в Сибирском регионе связана с опасностью попадания в зону действия лесных пожаров, дополнительным фактором опасности является наличие клещей и гнуса. Персонал должен строго соблюдать требования инструкции по ТБ оператора, работы выполнятся как минимум двумя операторами. Люди, выполняющие полевые летные работы, должны быть привиты от клещевого энцефалита, иметь специальную защитную одежду, удостоверение оператора БПЛА и гражданский паспорт, комплект разрешительных документов на открытие воздушного пространства, аптечку и средства связи. В зонах отсутствия или неустойчивости связи сотовых операторов – радиостанции УКВ и КВ диапазонов. При организации съемок с БПЛА в местах появления опасных животных руководитель полетов должен иметь средства для их отпугивания (шумовые патроны и спецсредства) или огнестрельное оружие (при наличии лицензии). В случае необходимости применения оружия данный факт сообщается правоохранительным органам и(или) специалистам лесного хозяйства для актирования случая.

При появлении любых опасных явлений в зоне проведения полетов, они должны быть незамедлительно прекращены, а руководитель полетов должен предпринять все разумные усилия для обеспечения безопасности операторов и срочно покинуть опасное место, к примеру, при приближении очага лесного пожара.

Ну вот примерно так происходит подготовка к проведению БПЛА съемки с помощью промышленного лётного оборудования. В последующих сериях (статьях) рассмотрим технологии обработки и интерпретации полученных БПЛА снимков с целью получения качественной картографической информации и 3D моделей местности. Также поговорим о дешифровке различных интересных объектов на снимках с БПЛА. Будет интересней! Хорошего дня!

Читайте также: