Beneficiile actuale ale utilizării vehicule aeriene fără pilotîn industria construcțiilor și show-business face ca acest tip de activitate să fie foarte popular. Acest articol va acoperi principalele domenii de aplicare fotografie aeriană.

Despre complexitățile fotografiei aeriene

Aplicație UAV, a devenit relativ recent la dispozitia firmelor mici, in urma cu doar patru ani, pentru a efectua sondaje aeriene, era necesar sa se angajeze un elicopter sau un deltaplan daca obiectul se afla in afara orasului; Nu toate organizațiile și-ar putea permite acest lucru, dar astăzi totul s-a schimbat. Odată cu apariția UAV-urilor fabricate în China, costul efectuării inspecțiilor aeriene s-a schimbat semnificativ. Acest lucru se datorează faptului că din aer a început să fie efectuat cu relativ ieftin coptere controlate radio. Firește, imediat au apărut pe piață companii care oferă servicii de filmări foto și video. În mod convențional, se pot distinge două direcții de tragere: de la un quadcopter ușor și un hexacopter greu. (sau octocopter, diferența este în numărul de motoare). Quadcoptere mici, cel mai adesea seria DJI Phantom, sunt folosite pentru raportarea fotografiilor aeriene. Rezultatul sunt fotografii cu o rezoluție de 4000 pixeli pe partea mai mare sau 12 megapixeli.

Astfel de fotografii nu sunt potrivite pentru imprimare, dar pot fi vizionate pe computer sau prezentare la calitate bună. Dacă fotografie aeriană nu este necesar pentru comercializarea produselor care necesită calitate înaltă, atunci această opțiune este mai mult decât suficientă.

În exemplul de mai jos fotografie aeriană de pe quadcopter Camere Phantom 2 și Go Pro 4.

Pentru filmări mai serioase, se folosesc de obicei camere Canon 5D Mark III cu lentile bune, care „zboară” pe aeronave grele precum DJI S1000. În fotografia de mai jos, puteți arunca o privire asupra echipamentelor pentru fotografia aeriană profesională care sunt utilizate în companiile specializate.

Nivelul de detaliu al obiectelor din fotografie este mai mare. Imaginile finale se obtin cu o marire de 5600 pe latura mai mare, numarul de megapixeli este de 23,4, numarul de pixeli pe inch este de 300 si in format RAW*. (RAW reprezintă date necomprimate de la senzorul camerei, ceea ce oferă avantaje suplimentare la fotografiere.).

Fotografie aeriană de pe un hexacopter poate fi folosit în materiale tipărite: do fotografie aeriană pentru panouri publicitare și alte reclame exterioare, pentru tipărirea broșurilor, pentru topografie geodezică. Această opțiune de fotografiere va fi cea mai precisă și mai mare ca preț (de obicei prețul pentru fotografierea cu un Canon 5D Mark III este de 3-4 ori mai mare). Este posibil să decupați imaginea (decupați excesul) și să procesați mai bine fotografia.

Fotografie aeriană în construcții

Utilizarea fotografiei aeriene în construcții un pas spre progres și dezvoltare în general. Filmări în timpul construcției, fotografii aeriene pentru proiectare și cadastru, explorare geologică, fotografii publicitare, toate aceste oportunități vor permite oamenilor să creeze în curând unități arhitecturale neobișnuite și de înaltă calitate, inclusiv arhitectura peisagistică. Analiza din aer a zonei permite proiectarea la scară mai mare, ceea ce dă un impuls dezvoltării unei infrastructuri bine gândite a districtelor, parcurilor și zonelor de agrement și noilor orașe.

Prima parte a articolului „VEHICULE AERIENE NU PENTRU MANAGEMENT: APLICARE PENTRU FOTOGRAFIE AERIANĂ PENTRU HARTĂ” a tratat probleme de teorie generală: au fost revizuite tipurile existente de UAV, au fost oferite explicații cu privire la termenii principali asociați cu utilizarea lor și o prezentare generală a mai multor UAV. au fost date modele utilizate cu succes în fotografia aeriană în scopuri cartografice.

În a doua parte a articolului, vor fi luate în considerare caracteristicile prelucrării fotogrammetrice a fotografiilor aeriene fără pilot, se vor da recomandări cu privire la implementarea acesteia și la instalarea echipamentelor de bază și suplimentare la bordul UAV pentru a obține acuratețe maximă.

A.Yu. Sechin, M.A. Drakin, A.S. Kiseleva, „Rakurs”, Moscova, Rusia, 2011.

Caracteristici ale datelor de fotografiere aeriană de la un UAV

Fotografia aeriană de la un UAV nu este fundamental diferită de fotografierea cu „aeronava mare”, dar are anumite caracteristici, pe care le vom lua în considerare în continuare. Zborul unui UAV, de regulă, se efectuează la o viteză de croazieră de 70-110 km/h (20-30 m/s) în intervalul de altitudine de 300-1500 m Pentru fotografiere, camere de uz casnic nemetrice cu o dimensiune a matricei de 10-20 megapixeli se folosesc de obicei. Camerele au, de obicei, o distanță focală de aproximativ 50 mm (echivalentul 35 mm), ceea ce corespunde unei dimensiuni a pixelului la sol (GSD) de 7 până la 35 cm.

Adesea, imaginile de la UAV-uri sunt procesate folosind metode simple, neriguroase (transformarea afină a imaginilor într-un plan). Ca rezultat, utilizatorul primește montaje de layout, care, pe lângă precizia scăzută, pot conține întreruperi de contur la joncțiunile imaginilor adiacente.

În acest articol, când luăm în considerare caracteristicile topografiei de la un UAV și elaborăm recomandări pentru implementarea acestuia, vom proceda de la o prelucrare strictă a datelor fotogrammetrice, în urma căreia ne putem aștepta la o acuratețe a rezultatelor obținute (de obicei ortofotomozaice) ale ordinul unui GSD. Cu parametrii de fotografiere specificați mai sus, rezultatele corespund în acuratețe ortomosaicelor scalelor de la 1:500 la 1:2000, în funcție de înălțimea de fotografiere.

Pentru procesarea riguroasă fotogrammetrică a datelor de sondaj aerian și obținerea celor mai precise rezultate, este necesar ca imaginile dintr-un singur traseu să aibă o suprapunere triplă, iar suprapunerea între imaginile rutelor adiacente în timpul studiului de zonă să fie de cel puțin 20%. În practică, la fotografierea de pe un UAV, acești parametri nu sunt întotdeauna menținuți. Zborul unui UAV nu este stabil este afectat de rafale de vânt, turbulențe și alți factori perturbatori. Dacă topografia de la aeronave convenționale este planificată cu o suprapunere de-a lungul rutei de 60% și între rute 20-30%, atunci topografia de la un UAV ar trebui proiectată cu o suprapunere de-a lungul rutelor de 80% și între rute - 40%, pentru a elimina, dacă este posibil, golurile din blocul de fototriangulare

UAV-urile sunt de obicei echipate cu camere digitale Canon. Acest lucru se datorează ușurinței controlului electronic al camerelor acestei companii. Utilizarea camerelor de uz casnic are atât avantaje (cost redus, ușurință de înlocuire în timpul unei „aterizări grele”), cât și dezavantaje.

Principalul dezavantaj este că camerele de uz casnic nu sunt calibrate inițial - distanța focală exactă, punctul principal și distorsiunea lor sunt necunoscute. În același timp, distorsiunile optice neliniare (distorsiunea), acceptabile pentru fotografia de zi cu zi, se pot ridica la câteva zeci de pixeli, ceea ce reduce acuratețea rezultatelor procesării cu un ordin de mărime. Cu toate acestea, astfel de camere pot fi calibrate în condiții de laborator, ceea ce permite obținerea unor precizii de procesare aproape la fel ca și pentru camerele fotogrametrice profesionale de format mic.

Este de preferat să instalați obiective cu distanță focală fixă ​​pe astfel de camere. Când fotografiați, ar trebui să setați focalizarea la infinit și să dezactivați funcția de focalizare automată.

Al doilea dezavantaj al camerelor utilizate pe UAV-uri se aplică în mod specific camerelor Canon - spre deosebire de camerele fotogrametrice profesionale, acestea folosesc un obturator cu fantă, drept urmare expunerea diferitelor părți ale imaginii se face în momente diferite și corespunde diferitelor poziții ale suportului. . Deci, dacă viteza obturatorului la fotografiere este de 1/250 s, atunci la o viteză UAV de 20 m/s, deplasarea camerei la fotografierea unui cadru este de 8 cm, ceea ce este comparabil cu rezoluția fotografierii la altitudini joase și provoacă o eroare sistematică suplimentară în imagine. Astfel de erori se pot acumula în timpul procesului de îngroșare fotogrammetrică (egalizare) atunci când sunt supuse suprafețelor extinse. Pentru a reduce influența acestui efect și pentru a elimina imaginile neclare, ar trebui să fotografiați de la un UAV cu cele mai mici viteze de expunere posibile (nu mai mult de 1/250 s, viteza maximă a obturatorului depinde de altitudine). Parțial, problema obturatorului cu fante ar putea fi rezolvată de camerele cu obturator central, care au o calitate a obiectivului și a matricei comparabilă cu camerele Canon. Cu toate acestea, pentru a evita estomparea, viteza obturatorului ar trebui să fie în continuare limitată.

Imaginile realizate de camerele digitale, atât amatoare, cât și profesionale, au formă dreptunghiulară. Este „mai avantajos” să poziționați camera astfel încât partea lungă a imaginii să fie situată peste zbor - acest lucru vă permite să fotografiați o zonă mai mare cu aceeași lungime a traseului. Fotografierea trebuie făcută cu o calitate maximă - cu cea mai mică compresie jpeg sau în RAW, dacă aceasta din urmă este posibilă.

Nivelul actual de dezvoltare a ajutoarelor de navigație face posibilă măsurarea elementelor de orientare externă (EOE) direct în timpul procesului de sondaj. Preciziile tipice ale unor astfel de măsurători ajung la câțiva centimetri în coordonatele spațiale X, Y și Z și 0,005 grade în unghiuri de rostogolire, înclinare și rotire pentru cele mai precise sisteme ApplanixPOSAV instalate pe „aeronave mari”. Adesea, acest lucru este suficient pentru a procesa fără a utiliza puncte de referință. În orice caz, disponibilitatea unor astfel de date simplifică foarte mult prelucrarea și permite ca unele etape de prelucrare să fie efectuate complet automat. Progresele moderne în microelectronică fac posibilă asamblarea unui giroscop mecanic (mai precis MEMS - electronic-mecanic) într-o carcasă de câțiva mm, care costă de la 250 USD. Astfel de giroscoape nu oferă acuratețea celor profesionale și necesită întreținere semnificativă (de ordinul unui grad pe oră) în timpul funcționării, dar simplifică semnificativ prelucrarea ulterioară a datelor. Cu livrările standard de Ptero E4, Dozor 50, astfel de sisteme inerțiale de dimensiuni mici - IMU poate fi instalat la bord (IMU dezvoltat de LLC este instalat pe Dozor-50

„Transaz Telematics”) și GPS dual band de înaltă precizie (TOPCONeuro160 pe Ptero-E4, receptor GLONASS/GPS încorporat pe Dozor-50). Precizia nominală a acestor dispozitive GPS este de 10 mm + 1,5 mm × B (B – distanța până la stația de bază în km) în plan și 20 mm + 1,5 mm × B în înălțime. Din păcate, la bordul UAV-urilor sunt instalate de obicei receptoare GPS mai ieftine, iar senzorii IMU nu sunt instalați. Datele despre centrele de proiecție ale imaginilor în informațiile de telemetrie sunt preluate prin protocolul NMEA și în acest caz au o precizie de până la 20-30 m, iar unghiurile de înclinare, rostogolire și rotire sunt calculate prin vectorul viteză al măsurătorilor GPS. Precizia unghiului de rotire în astfel de informații de telemetrie este scăzută și poate depăși 10 grade, iar valorile însele conțin erori sistematice, ceea ce complică prelucrarea ulterioară a datelor.

Dacă în timpul fotografierii a fost utilizat un receptor GPS cu bandă duală în modul diferențial (sau procesarea PPP a datelor GPS), atunci este necesar un număr minim de puncte de control pentru a obține cele mai precise rezultate de procesare, de obicei, 1-2 puncte la 100 de imagini; ; în unele cazuri, prelucrarea poate fi efectuată fără puncte de control. În cazul în care nu există centre de proiecție exacte, cerințele pentru justificarea plan-cotă sunt standard: un punct plan-cotă pentru 6-10 baze de sondaj.

Specificul prelucrării fotogrammetrice a datelor de fotografiere aeriană de la UAV

Prelucrarea fotografiilor aeriene de la UAV-uri în sistemele fotogrametrice digitale (DPS) este în general similară cu prelucrarea fotografiilor aeriene de la „aeronave mari”. Cu toate acestea, particularitățile datelor de la un UAV nu permit adesea utilizarea procedurilor automate ale pachetelor standard - unele operațiuni (de exemplu, plasarea punctelor de legătură) trebuie efectuate manual. Mai jos vom analiza caracteristicile procesării fotografiilor aeriene de la un UAV în sistemul de fișiere digital PHOTOMOD5.2. În această versiune a PHOTOMOD au fost introduse funcții speciale pentru prelucrarea unor astfel de date, simplificând și automatizând semnificativ producția de produse finale.

Ca și în cazul procesării altor date, mai întâi este creat un proiect în CFS, imaginile și informațiile de telemetrie sunt introduse în el. Pe baza datelor despre centrele și unghiurile de proiecție, se creează un aspect de bloc și se împarte în trasee. Imaginile surprinse la virajele UAV sunt șterse manual. Elementele de colț inexacte de orientare exterioară duc la o instalare destul de grosieră a blocului (Fig. 1):

Orez. 1. Dispunerea blocului bazată pe informații telemetrice

Căutarea automată a punctelor de legătură în astfel de cazuri este dificilă sau necesită timp semnificativ de calculator. Pentru a clarifica aspectul blocului în astfel de cazuri, PHOTOMOD CFS folosește așa-numitul. „Dispunerea automată a blocurilor”, care specifică poziția relativă a imaginilor (Fig. 2).

Orez. 2. Dispunerea blocului după rafinare automată

După cum am observat anterior, filmarea de pe un UAV se realizează cu o suprapunere crescută. Instabilitatea zborului aeronavei poate duce uneori la suprapuneri foarte mari între imaginile adiacente, ceea ce provoacă dificultăți în pachetele fotogrammetrice standard.

Orez. 3. „Confuzie” de imagini cu o bază mică de fotografiere

Unghiurile și înălțimile diferite ale cadrelor adiacente de fotografiere duc la o creștere a zonei de căutare a punctelor de legătură și la o creștere a numărului de erori grosolane în comparație cu zborurile aeriene standard. După crearea unui aspect de bloc rafinat, se efectuează procedura de măsurare automată a punctelor de legătură. La primele treceri, aspectul blocului este din nou specificat:

Orez. 4. Dispunerea blocului după primele treceri de măsurare automată a punctelor de legătură

La trecerile ulterioare, se fac măsurători suplimentare ale punctelor de legătură. Sunt necesare mai multe treceri atunci când informația de telemetrie nu conține toate unghiurile de orientare, sau unghiurile sunt cunoscute cu o precizie de 10-30 de grade. Dacă informațiile telemetrice conțin elemente de orientare unghiulară cu o precizie de câteva unități de grade, atunci o trecere este suficientă - fiabilitatea măsurătorilor automate în acest caz crește. Pentru a combate eventualele erori grosolane în timpul măsurătorilor automate, PHOTOMOD5.2 a introdus conceptul așa-numitului. „grup de încredere a punctelor de legătură”, când programul caută cel mai mare număr de puncte de legătură pentru perechile stereo cu cea mai mică paralaxă transversală, punctele de legătură rămase care nu sunt incluse în grup sunt considerate eronate.

După măsurarea punctelor de legătură și de control, se efectuează procedura de reglare. În DFS PHOTOMOD, puteți utiliza aproximarea inițială pentru algoritmul de ajustare atât conform diagramei bloc rafinate, cât și construit prin alte metode. Începând cu versiunea 5.2, pentru reglarea fotografiei aeriene de pe un UAV, vă recomandăm să folosiți un nou mod - reglare 3D. Când reglați în PHOTOMOD și un număr suficient de puncte de control, poate fi utilizată autocalibrarea. Acest lucru face posibilă utilizarea camerelor necalibrate. Precizia așteptată a rezultatelor de ieșire cu procesare fotogrammetrică riguroasă este de aproximativ 1-2 GSD pe orizontală și 2-4 GSD pe verticală. După ajustarea fotogrammetrică, ale cărei rezultate determină acuratețea produselor de ieșire, se construiește automat un relief (DEM). Dacă este necesar, după reglare, se poate face vectorizarea stereo - desen manual al clădirilor, structurilor, podurilor, digurilor și altor obiecte. Relieful construit este folosit pentru ortorectificarea imaginilor. În ultima etapă, se creează un mozaic fără sudură din imagini ortorectificate - se calculează liniile tăiate, se egalizează luminozitatea și se unesc obiectele de contur. Autocalibrarea poate fi activată și în absența punctelor de referință, totuși, în acest caz pot fi calculați doar coeficienții de distorsiune radială k1, k2. Când utilizați camere cu obturator cu fante, puteți activa opțional calculele de distorsiune afină. Dacă unghiurile de orientare sunt stabile în timpul topografiei, o astfel de autocalibrare poate crește precizia ajustării.

Dacă se folosește o cameră necalibrată și nu există puncte de referință, atunci putem vorbi despre o precizie de câteva zeci de metri, care va fi determinată de precizie

Centrele de proiecție GPS și distorsiunea lentilelor (până la câteva zeci de pixeli). În astfel de cazuri, poate fi utilizată o secvență simplificată de procesare automată. Instalarea fără sudură a blocului cu precizia specificată se obține prin transformarea imaginilor originale în modulul PHOTOMODGeoMosaic În acest caz, sunt utilizate cele mai simple metode de transformare care nu țin cont de teren, iar îmbinarea contururilor se realizează folosind legătura calculată automat. puncte de-a lungul liniilor de tăiere construite automat.

Exemple de procesare fotogrammetrică a datelor din fotografiile aeriene de la UAV

Să ne uităm la câteva exemple de procesare a fotografiilor aeriene de la un UAV. În toate exemplele, pentru procesare a fost folosit sistemul de fișiere digital PHOTOMOD. Trebuie remarcat faptul că diverse organizații au transferat peste 20 de unități de fotografie aeriană de la UAV-uri către compania Rakurs pentru testare. Din păcate, pentru multe blocuri nu au existat puncte de referință și/sau sondajul a fost efectuat cu camere necalibrate. În astfel de cazuri, a fost imposibil să se evalueze acuratețea rezultatelor finale ale procesării.

Primul bloc pe care îl vom lua în considerare a fost scos din UAV-ul ZALA421-04f. Datele cercetării au fost furnizate de Gazprom Space Systems OJSC. Blocul era format din 26 de trasee. Numărul total de fotografii din bloc a fost de 595. A fost folosită o cameră digitală Canon EOS500D precalibrată. Altitudinea zborului deasupra terenului a fost de aproximativ 500 m, dimensiunea pixelilor pe teren a fost de aproximativ 8 cm au fost măsurate și marcate pe teren 25 de puncte de referință, precizia coordonatelor punctelor de referință nu a depășit 10 cm. Diferența totală de înălțime a terenului pe o lungime de aproximativ 3 kilometri este destul de mare ~ 70 de metri.

În primul rând, același bloc de fotografie aeriană a fost procesat automat folosind o schemă simplificată, fără ajustare și utilizarea punctelor de control. Legarea s-a realizat la centrele proiecției, transformarea imaginilor s-a realizat imediat în modulul GeoMosaic fără a ține cont de relief. Monitorizarea ulterioară a „pseudo” ortomosaicelor rezultate folosind puncte de referință a arătat discrepanțe la punctele de referință care depășesc 17 m. O astfel de precizie scăzută a ortomosaicului se datorează atât diferenței mari de înălțime, cât și inexactității măsurării centrelor proiecțiilor în zbor.

Blocul a fost apoi supus unei prelucrări fotogrammetrice riguroase. În timpul ajustării, trei dintre punctele de control măsurate au fost considerate puncte de control. Eroarea pătratică medie a ajustării a fost de 15 cm, 16 cm, 12 cm la punctele de control, 23 cm, 29 cm și 57 cm la punctele de control. Discrepanțele la punctele de legătură au fost de 8 cm, 14 cm și 69 cm Vederea generală a blocului este prezentată în figura următoare.

Orez. 5. Vedere generală a „blocului 1”

În timpul procesului de ajustare, s-a descoperit că coordonatele centrelor de proiecție din informațiile telemetrice conțin o eroare sistematică, a cărei componentă principală este de 10,5 metri înălțimea Z. Erorile rădăcină-pătratică medie la centrele de proiecție după scăderea eroarea sistematică a fost de 84 cm, 239 cm și 75 cm. În mod semnificativ, o eroare mare în Y (de-a lungul zborului) se datorează cel mai probabil determinării inexacte a momentelor de tragere în telemetrie. Erorile mari în Z la punctele de legătură se datorează probabil calibrării incorecte a camerei și erorii acumulate la fotografierea cu o cameră cu obturator cu fante. Cele mai mari erori la punctele de legătură sunt observate la marginile și colțurile imaginilor.

Orez. 6. Valorile erorilor la punctele de egalitate

Prelucrarea ulterioară a blocului a fost efectuată conform schemei standard. Relieful a fost construit în mod automat și ortotransformarea s-a făcut ținând cont de relieful construit. Un fragment al ortofotografiei construite este prezentat în figura următoare. La construirea acestui fragment, funcția de egalizare a luminozității nu a fost inclusă în mod specific pentru a demonstra coincidența contururilor imaginilor adiacente.

Orez. 7. Fragment ortomozaic fără egalizare de luminozitate

În aprilie 2011, Departamentul de Fotogrammetrie al Universității de Stat de Geodezie și Cartografie din Moscova (MIIGAiK) a efectuat cercetări asupra materialelor de fotografie aeriană obținute cu ajutorul UAV-ului Ptero pentru a evalua calitatea fotografiei aeriene și a prelucrării fotogrammetrice. Fotografierea a fost efectuată de la o înălțime de aproximativ 900 m deasupra planului mediu al zonei fotografiate de pe UAV-ul Ptero folosind o cameră digitală CanonEOS5D. Camera a fost pre-calibrată. Pentru evaluarea calității materialelor s-a folosit un fragment de bloc, format din 2 trasee a câte 6 imagini. S-au folosit ca puncte de referință 14 puncte, coordonatele planului XY ale cărora au fost preluate din planuri la scară 1:1000, iar înălțimea Z a fost determinată din materialele de scanare laser aeropurtată, realizată cu o precizie de aproximativ 20-30 cm. După ajustarea fotogrammetrică, erorile rădăcină-pătratică medie ale coordonatelor la punctele de referință s-au ridicat la 20 cm, 21 cm și, respectiv, 50 cm au fost 6 cm, 6 cm, 15 cm Dimensiunea pixelului de pe sol pentru acest bloc GSD este de aproximativ 12 cm. Diagrama generală a blocului este prezentată în figura următoare.

Orez. 8. Schema „blocului 2” cu puncte de referință și de legătură

Probleme de suport metrologic

În general, utilizarea UAV-urilor pentru fotografierea aeriană și pentru obținerea de materiale cu acuratețe cartografică arată rentabilitate și este operațională. Implementarea pe scară largă a unei astfel de fotografii aeriene necesită coordonarea eforturilor atât ale producătorilor de UAV, cât și ale utilizatorilor care le operează, precum și ale dezvoltatorilor de sisteme fotogrametrice digitale.

Unul dintre factorii limitativi în implementarea UAV-urilor pentru rezolvarea problemelor enumerate mai sus este lipsa experienței practice în utilizarea acestora în rândul majorității organizațiilor, precum și lipsa recomandărilor bazate teoretic cu privire la selecția echipamentelor de sondaj pentru UAV-uri și a parametrilor fotografii aeriene realizate cu ajutorul lor.

Să remarcăm aici un proiect interesant al MIIGAiK - în vederea dezvoltării și studierii tehnologiilor de monitorizare și cartografiere a zonei pe baza fotografiei aeriene fără pilot, s-au început lucrările la crearea unui site de cercetare specializat. Acest depozit, cu o suprafață de aproximativ 50 de metri pătrați. km, este creat în districtul Zaoksky din regiunea Tula, pe baza sitului geologic de antrenament MIIGAiK, situat la 110 km de Moscova.

Teritoriul poligonului reprezintă o varietate unică de obiecte cartografice. Acest teritoriu conține o varietate de așezări: așezări de tip urban, sate, așezări de țară și cabane; rețea de drumuri sub formă de căi ferate, autostrăzi, drumuri de țară și drumuri de câmp; linii electrice de diferite tensiuni; conducte. Pe teritoriul gropii de gunoi se află păduri, diverse obiecte hidrografice, diverse forme de relief, terenuri agricole și instalații de producție.

Pentru a asigura dezvoltarea și cercetarea tehnologiilor bazate pe utilizarea UAV-urilor, pe teritoriul locului de testare au început lucrările pentru crearea unei rețele de înaltă precizie de marcaje plan-altitudine (sub formă de contururi și marcaje naturale ale terenului) ; Sondajele topografice la sol ale zonelor caracteristice ale terenului sunt realizate la scara 1: 500 și 1: 2000. Pentru același teritoriu au fost create ortofotohărți și modele digitale de teren pe baza fotografiilor aeriene și a imaginilor satelitare de înaltă rezoluție. Pe măsură ce noi materiale de filmare devin disponibile, se așteaptă ca aceste lucrări să fie efectuate în regim de așteptare.

Pentru a evalua proprietățile vizuale ale imaginilor obținute folosind un UAV, lumi radiale vor fi desfășurate la locul de testare.

Primele teste sunt planificate să fie efectuate la mijlocul lunii iulie 2011. Se preconizează efectuarea de fotografii aeriene de testare a locului de testare la diferite scări folosind UAV-ul intern „PTERO” pentru a testa și studia tehnologia fotogrammetrică pentru crearea hărților diferitelor cântare folosind materialele de fotografie aeriană obţinute. Prelucrarea fotogrammetrică a imaginilor rezultate este de așteptat să fie efectuată pe sistemul fotogrametric digital PHOTOMOD. În septembrie, este planificată testarea UAV-ului X100 de la compania belgiană Gatewing și a UAV-ului MIIGAiK X8, dezvoltat la MIIGAiK.

Prin crearea unui site de testare și testarea UAV-urilor și tehnologiilor pe baza utilizării acestora, MIIGAiK intenționează să ajute potențialii utilizatori să stăpânească și să implementeze noi tehnologii, iar dezvoltatorii de avioane și sisteme de camere să le adapteze pentru a rezolva problemele actuale de producție.

Utilizarea UAV-urilor ca platformă de inspecție aeriană are perspective mari atunci când fotografiați obiecte cu suprafață mică și când fotografiați obiecte liniare. Datele de la UAV vă permit să obțineți materiale cartografice de înaltă calitate (date spațiale) în următoarele condiții:

· îndeplinirea anumitor cerințe (destul de fezabile) pentru echipamentele de filmare și procesul de filmare (garanția suficienței plafoanelor);

· Prelucrare fotogrammetrică strictă. În acest caz, precizia crește de zeci de ori și poate fi aproximativ GSD, ca și în cazul fotografiei aeriene convenționale și al imaginilor din satelit.

Recomandările noastre pentru obținerea unei acuratețe maxime a rezultatelor sondajului sunt destinate atât utilizatorilor care operează UAV-uri, cât și proiectanților care instalează echipamente pe drone și sunt următoarele.

· Utilizați camere calibrate pe UAV-uri.

· Înregistrați cu o viteză de expunere care nu depășește 1/250s.

· Folosiți lentile cu distanță focală fixă. Dacă acest lucru nu este posibil, ar trebui să remediați creșterea (Zoom). Fotografierea ar trebui să se facă cu focalizarea la infinit și cu modul de focalizare automată dezactivat.

· Proiectare topografie cu suprapunere crescută (80% de-a lungul, 40% pe traseu).

· Este recomandabil să folosiți camere cu obturator central.

· Este recomandabil să folosiți receptoare GPS cu bandă duală la bord și modul de măsurare diferențială.

· Este recomandabil să folosiți un IMU la bord, chiar dacă nu are o precizie ridicată.

Mulțumiri

Mulțumim următoarelor companii: „Unmanned Systems ZALA AERO”, OJSC „Gazprom Space Systems”, „AFM-Servers”, SRL „Geometer-Center”, NPI și CC „Zeminform”, CJSC „Transas”, CJSC „Limb” pt. asistență în pregătirea materialelor, furnizarea de date și discuții utile.

Literatură

1. Cibunichev A.G., Mihailov A.P., Govorov A.V. Calibrarea camerelor digitale: A doua conferință științifică și practică a ROFDZ. Rezumate ale rapoartelor. M., 2001, p. 38-39.

2. Skubiev S.I., Institutul de cercetare și producție a tehnologiilor informaționale funciare al Universității de Stat pentru Managementul Terenurilor „Zeminform” (Rusia), Utilizarea vehiculelor aeriene fără pilot în scopuri cartografice. Rezumate ale Conferinței internaționale științifice și tehnice de a 10-a aniversare „De la imagine la hartă: tehnologii fotogrametrice digitale”. Gaeta, Italia, 2010.

3. Rezultatele cercetărilor de teren ale UAV-ului Ptero

Tehnologia de fotografiere aeriană bazată pe UAV constă în următorii pași:

1) munca pregătitoare;

2) munca de teren;

3) munca de birou.

2.1 Lucrări pregătitoare pentru fotografierea aeriană folosind UAV-uri

Lucrările pregătitoare includ:

primirea și clarificarea specificațiilor tehnice;

colectarea și sistematizarea datelor - materiale cartografice sau fotografice, liste de coordonate ale punctelor GHS sau ale rețelei de delimitare etc.;

analiza caracteristicilor fizice si geografice ale zonei de lucru - padure, munte, apa, temperatura medie etc.;

elaborarea unui proiect tehnic și a unei hărți (scheme), care afișează limitele zonelor de lucru, termenul de finalizare, programat pentru determinarea punctului de plan-altitudine în câmp pregătirea imaginilor;

calculul și introducerea datelor la stația de control de la sol: înălțimi de sondaj, suprapunere longitudinală și transversală, limite de sondaj, poziția poziției de plecare față de obiectele de cea mai mare altitudine, selectarea unui loc de aterizare;

selectarea punctelor de pregătire plan-altitudine pentru imagini (puncte de referință și de control), precum și selectarea unei metode de determinare a coordonatelor acestor puncte;

obținerea permisiunii de a efectua un zbor;

inspecția tehnică și pregătirea instrumentelor și echipamentelor pentru lucru;

inspectia si incarcarea bateriilor.

2.2 Lucrări pe teren de fotografiere aeriană folosind UAV-uri

Munca pe teren include:

lucrari geodezice (planificare si pregatire altitudine) - determinarea coordonatelor statiilor de baza temporare si punctelor de aparare aeriana;

lucrare de fotografiere aeriană – pregătirea unei misiuni de zbor, fotografiere aeriană, controlul calității API.

2.2.1 Justificare plan-altitudine pentru fotografierea aeriană

Cerințele pentru justificarea planului-altitudine (PVO) pentru fotografierea aeriană folosind UAV-uri sunt prezentate în Tabelul 2.1.

Tabelul 2.1. Cerințe pentru justificarea planului-altitudine pentru fotografierea aeriană folosind UAV-uri

2.2.2 Lucrări pe teren de fotografiere aeriană

Operatorul, folosind o stație de control la sol (GCS), stabilește zona de inspecție și rezoluția spațială necesară. Programul calculează misiunea de zbor și verifică fezabilitatea acesteia. Un exemplu de calcul al unei sarcini de zbor în software-ul Geoscan Planner 2.1 este prezentat în Figura 2.1.

Programul de control al zborului UAV vă permite să efectuați următoarele funcții:

desenarea zonei de lucru pe o hartă personalizată;

calcularea rutelor de zbor UAV pe baza datelor inițiale;

pe baza scarii centrului de control central creat și a înălțimii secțiunii de teren, calculul altitudinii de zbor a UAV;

în funcție de parametrii unei camere digitale, cantitatea de suprapunere longitudinală și transversală a fotografiilor aeriene, înălțimea maximă și minimă a reliefului în zona de fotografiere, viteza și direcția vântului - calculul timpului de zbor, numărul de imagini pe zonă de fotografiere, Viteza de mișcare a UAV, intervale de tragere;

dacă este necesar să se efectueze mai multe zboruri pentru a acoperi întreaga zonă de inspecție și, de asemenea, dacă lansarea și aterizarea UAV trebuie efectuate din poziții de pornire diferite, atunci împărțiți zona de inspecție în secțiuni separate.

Misiunea de zbor este încărcată în pilotul automat al dronei.

Figura 2.1 – Exemplu de calcul al unei sarcini de zbor în software-ul Geoscan Planner 2.1

Procedura de selectare a unui punct de lansare și aterizare a UAV este următoarea:

punctul de plecare trebuie să fie situat la o distanță minimă de obiectele studiate;

determinați direcția traseului în raport cu stația de control de la sol și asigurați-vă că nu există obstacole în această direcție pentru a asigura vizibilitatea radio directă;

determinați direcția de lansare și asigurați-vă că nu există obstacole în această direcție;

asigurați-vă că nu există obstacole în zona de aterizare; în acest caz, trebuie luat în considerare faptul că dispozitivul aterizează împotriva vântului, punctul de captare a coordonatelor este punctul de deschidere a parașutei în modul de aterizare automată și aterizare de urgență în caz de pierdere a comunicării;

pentru lansarea și aterizarea în siguranță a unui UAV nu trebuie să existe obstacole: clădiri, catarge, turnuri, coșuri de fabrică cu o înălțime mai mare de 50 m la o distanță de 500 m;

locul de aterizare este selectat în apropierea punctului de lansare, ținând cont de posibilitatea controlului vizual de către operator al apropierii și aterizării UAV;

pentru aterizarea UAV, este selectată o zonă plată de teren cu un diametru de cel puțin 50 m cu o suprafață de iarbă de cel mult 1 m înălțime; nu ar trebui să existe obiecte pe șantier care ar putea deteriora sursa de alimentare atunci când aterizează pe ele

Vehiculul aerian fără pilot este lansat dintr-o catapultă (Fig. 2.2), și decolează automat, atinge altitudinea predeterminată a unității de control și începe să execute misiunea de zbor.

În timpul zborului, fotografia este realizată automat și centrele de fotografiere sunt determinate cu ajutorul unui receptor GPS/GLONASS. Operatorul de la sol primește online date de telemetrie (coordonate, altitudine, rostogolire, înclinare etc.). Toți parametrii sunt afișați pe ecranul laptopului, iar operatorul monitorizează progresul lucrării online și poate schimba sarcina în orice moment.

Figura 2.2 – Lansarea unui UAV

La finalizarea misiunii de zbor, vehiculul aerian fără pilot coboară la altitudinea specificată de unitatea de control și eliberează o parașută (Fig. 2.3) și are loc o aterizare moale. Din punct de vedere tehnic, folosirea unei parașute este cea mai sigură modalitate de a ateriza pe un loc nepregătit, asigurând siguranța planorului și a echipamentului de bord și poate crește semnificativ durata de viață a planorului.

Figura 2.3 – Aterizare UAV

Imediat după aterizare, este posibil să obțineți un rezultat preliminar al lucrării efectuate. Fotografiile aeriene sunt încărcate într-un laptop cu software-ul PhotoScan instalat și se realizează preprocesarea și construcția unui model de teren 3D, model ortomosaic și digital de teren (Fig. 2.4).

Figura 2.4. Preprocesarea datelor primite

La crearea unui aspect bloc, fiecare fotografie aeriană este afișată pe o hartă digitală. Locația fotografiilor aeriene pe hartă și scara acestora sunt determinate de coordonatele punctului central al fotografiei aeriene, unghiul de azimut și altitudinea obținute în momentul fotografierii conform datelor receptorului GPS de la bord.

Pe baza rezultatelor instalării blocului, sunt evaluați următorii parametri:

prezența golurilor în fotografiile aeriene de pe traseu (o fotografie aeriană este considerată lipsă dacă suprapunerea longitudinală a fotografiilor aeriene adiacente este mai mică decât cea specificată);

abaterea scarii fotografiilor aeriene de la cea specificată (nu mai mult de 5%);

suprapunerea longitudinală și transversală a fotografiilor aeriene;

rectitudinea traseelor ​​(pentru a controla rectitudinea traseelor, fiecare traseu este montat de-a lungul direcțiilor inițiale; punctele principale ale fotografiilor aeriene situate la capetele traseului sunt conectate printr-o linie dreaptă de la care se măsoară săgeata de deviere (distanța de la linia dreaptă până la punctul principal cel mai îndepărtat de acesta). Rectitudinea este determinată ca procent de raportul dintre săgeata de deviere a traseului și lungimea acesteia.

Mărimea unghiurilor longitudinale de înclinare a două cadre adiacente ale traseului și a unghiurilor transversale reciproce de înclinare pe partea suprapusă a două fotografii aeriene adiacente ale rutelor adiacente este următoarea: unghiurile de înclinare nu trebuie să depășească 3° (numărul a fotografiilor aeriene cu un unghi de înclinare de 3° nu este permisă mai mult de 10% din numărul total de fotografii aeriene de pe locul sondajului);

eroare la instalarea camerei digitale la unghiul de deriva (nu mai mult de 6°).

UAV-urile pentru fotografierea aeriană pot reduce semnificativ costul fotografierii aeriene. Experiența de lucru arată că va dura 1 oră pentru a efectua fotografii aeriene pentru a calcula volumul de rocă într-o carieră cu o suprafață de 2 km2. Metoda tradițională de lucru, inclusiv sondajul instrumental la sol, va necesita cel puțin trei zile

Descriere:

UAV-urile pentru fotografierea aeriană pot reduce semnificativ costul fotografierii aeriene. UAV, specializată în rezolvarea problemelor de geodezie și cartografie, este reprezentată de dispozitivul DELTA-M, care în caracteristicile sale tehnice nu are analogi între alte UAV-uri ușoare rusești de uz civil și, în esență, este un instrument cartografic independent.

O caracteristică distinctivă a UAV-ului de fotografiere aeriană DELTA-M este prezența unui receptor de sistem global de navigație prin satelit de înaltă precizie și a unui dispozitiv de sprijin rotativ cu girostabilizare care stabilizează axa optică. Datorită acestuia din urmă, atunci când se efectuează fotografii aeriene, nu există așa-numitul „herringbone”, care se formează în cazul utilizării unui UAV cu o cameră atașată rigid de corp din cauza vibrației corpului planorului.

Absența unei oase de pește vă permite să măriți distanța dintre rute, ceea ce duce la o creștere a zonei fotografiei aeriene efectuate într-un singur zbor. În plus, numărul de fotografii implicate în procesare este redus semnificativ, ceea ce reduce semnificativ timpul de procesare pentru imaginile primare. materiale pentru a obține o ortofotohartă de înaltă calitate.

Avantaje:

– reducerea costurilor pentru fotografierea aeriană,

– performanta ridicata. Experiența de lucru arată că va dura 1 oră pentru a efectua fotografii aeriene pentru a calcula volumul de rocă într-o carieră cu o suprafață de 2 km2. Obținerea unei ortofotohărți și a DEM nu necesită mai mult de 4 ore de procesare automată, care se poate face noaptea fără participarea operatorului. Metoda tradițională de lucru, inclusiv sondajul instrumental la sol, va necesita cel puțin trei zile,

– utilizarea vehiculelor aeriene fără pilot face posibilă fotografiarea locurilor greu accesibile, excluzând prezența angajaților întreprinderii în acestea și fără a-i expune la riscuri pentru viață și sănătate.

Caracteristicile tehnice ale UAV-ului pentru fotografiere aeriană DELTA-M:

Caracteristici:	Sens:
Viteza aeronavei	65-80 km/h
Altitudinea de zbor	100-3000 m
Rezoluție foto	3-10 cm/pixel in functie de inaltime (respectiv 300-1000 m)
Capturați performanța	pentru sarcini de monitorizare - până la 80 km 2 / plecare; pentru o rezoluție de 10 cm/punct - până la 30 km2/plecare; pentru o rezoluție de 3 cm/punct - până la 10 km 2 / plecare.
Gama radio	30 km
Durata zborului	Până la 200 de minute
Viteza admisă a vântului	15 m/s
Scoate	ejectie
Aterizare	paraşuta
Interval de temperatură de funcționare	de la -35°С până la +40°C
Gama de unghiuri de mișcare ale rulmentului de rotire cu girostabilizare	unghi de rulare ± 45°; unghi de pas ± 25°; unghi de deriva ± 50°.
Precizia referințelor centrului de fotografiere	configurație de bază: eroare pătratică medie (RMS) în plan 2 m, înălțime 3 m configurație cu receptor GPS\GLONASS de precizie sporită (mod diferențial de fază - RTK): RMSE în plan 0,1 m, înălțime 0,2 m
Configurarea camerei	Sony RX-1 matrice full-size 35 mm; oblon central; Rezoluție 6000 x 4000; (Opțiune Canon EOS-M cu obiectiv disponibil EF50mm f1/1.4 USM)
Durată de viață garantată a corpului aeronavei	50 de aterizări
Resursa complexa baterii	50 de cicluri până când capacitatea este redusă cu 20%

Etapele fotografierii aeriene:

Din punct de vedere tehnologic, fotografia aeriană de pe un UAV se realizează în mai multe etape: lucrări pregătitoare de birou și întocmirea unei misiuni de zbor; marcarea punctelor de referință la sol și efectuarea unei misiuni de zbor (lucru de teren); prelucrarea la birou a materialelor primite.

Pentru a obține date de înaltă precizie, este necesară mai întâi georeferențiarea instrumentală a unei rețele de puncte de control și atașarea acestora marcaje de identificare, care în cazul ideal sunt cruci cu un centru desemnat, marcate pe sol. Numărul acestora poate depinde de tipul de teren, de scopuri și de condițiile de fotografiere. De exemplu, pentru a obține un ortomozaic de înaltă calitate la o scară de 1:1000 folosind un dispozitiv de sprijin rotativ cu girostabilizare, sunt suficiente 8 puncte de referință și 2 puncte de control la 1 km2 de teren.

Înainte de lansarea UAV, în interfața stației de control la sol (GCS) sunt specificate următoarele: zona de inspecție, valorile necesare ale suprapunerii longitudinale și transversale și altitudinea de zbor, de care depinde rezoluția spațială a imaginilor. . Pe baza parametrilor specificați, stația de control de la sol creează automat o rută, în urma căreia UAV-ul realizează fotografii aeriene, înregistrând coordonatele fiecărui punct de fotografiere.

Obținerea rezultatelor fotografice de înaltă calitate este asigurată prin prelucrarea imaginilor digitale în pachete software specializate, precum: Pix4Dmapper, Photoscan, PHOTOMOD, care fac posibilă simplificarea și automatizarea semnificativă a procesului de prelucrare a materialelor sursă (determinarea punctelor de legătură în imaginile adiacente și ajustarea). folosind punctele de referință specificate). Prelucrarea materialelor de fotografie aeriană este complet automatizată pentru aceasta este necesar să încărcați fotografiile aeriene rezultate în software, poziția centrelor de fotografiere și să setați coordonatele punctelor de referință, după care software-ul va crea un model digital precis; a zonei.

Selectarea unei drone

Mai întâi, să definim problema care trebuia rezolvată în această lucrare. Prima sarcină este de a construi un model 3D (ortofotohartă) a unei suprafețe destul de mari de teren agricol pentru unul dintre clienți, ale cărui câmpuri sunt în esență înconjurate de păduri, sau așa cum am glumit mai târziu - câmpuri care se găsesc în pădure. Aceasta este o situație tipică pentru agricultura din regiunea Tomsk, care este extrem de împădurită. Doar caută-ți singur - totul va deveni clar fără cuvinte.

Un teritoriu mare și datele complet învechite privind alocările de terenuri nu oferă o evaluare obiectivă a stării terenului, așa că devine nu numai interesant pentru proprietarii de terenuri, ci și benefic să înțelegem ce resurse dețin de fapt (sau nu dețin).

Proprietarii de terenuri au acces la aceste hărți tablete antediluviane, lipite între ele de pe hârtie cu date despre alocarea terenului în urmă cu 30-40 de ani. Datele despre conținutul de nutrienți din sol sunt chiar imprimate color, ceea ce este cea mai importantă informație pentru un agronom, care, de asemenea, în cele mai multe cazuri nu mai corespunde realității. Pe scurt, chiar dacă este secolul 21, trăim în esență cu date și hărți de la mijlocul secolului trecut. Desigur, obținerea de informații obiective și actualizate despre starea terenului este utilă nu doar pentru inventarierea terenurilor existente, ci și pentru punerea în circulație a terenurilor noi, pentru care puteți primi subvenții decente de la stat. Rămâne doar să găsim aceste pământuri printre mlaștini și păduri. Începem căutarea.

Pentru a supraveghea zone atât de mari, se folosesc echipamente industriale speciale de zbor - UAV-uri de tip aeronave (design de tip aripă). Aceste dispozitive vă permit să acoperiți până la 1500 km 2 de teritoriu într-o singură sesiune de zbor și să obțineți imagini cu calitatea necesară pentru o postprocesare ulterioară. Alegerea UAV-urilor de pe piață este destul de mare. Atât UAV-uri importate, cât și autohtone pentru fiecare buzunar. Este adevărat, dragilor, și în opinia mea este complet nejustificat. Dar se pare că piața dictează acest lucru. Prețuri de la 1 milion pentru un dispozitiv decent. Vă propun să luați o scurtă pauză și să vizionați un scurt videoclip (2 minute 30 de secunde), pe care l-am filmat special pentru cititorii Habr pentru acest articol, pentru a înțelege imediat ce fel de UAV industrial este acesta și cum arată.

Topografie folosind un UAV

Avionul în sine nu va zbura nicăieri decât dacă este lansat în zbor și face ceea ce ar trebui să facă. Ce ar trebui să facă mai exact un UAV? El trebuie să urmeze cu strictețe instrucțiunile de zbor și să efectueze sondajul în deplină conformitate cu planul de inspecție conținut în misiunea de zbor.

Misiune de zbor

Misiune de zbor– instrucțiuni de specialitate, constând în instrucțiuni către operatori pentru desfășurarea procesului de fotografiere, cuprinzând toate cerințele necesare, inclusiv aprobarea scalei de fotografiere și a distanței focale a echipamentului fotografic, formatul fotografiei aeriene, procentele specificate de suprapunere longitudinală și transversală; , și dimensiunile zonei de tragere. Pe baza acestor date inițiale se determină înălțimea și baza sondajului, intervalul dintre expuneri, numărul de fotografii aeriene de-a lungul traseului și per loc de sondaj, precum și timpul estimat necesar pentru fotografiarea aeriană a întregului sit. Este important să nu uitați că imaginile trebuie să fie în strictă conformitate cu scara de fotografiere selectată.

Ce este scara de fotografiere?

După scară, fotografia aeriană este împărțită în mod convențional în scară ultra-mare (mai mare de 1:2000, rezoluție de până la 20 cm), scară mare (de la 1:2000 la 1:10000), scară medie (de la 1:10000). la 1:30000), la scară mică (de la 1:30000 la 1:100000) și la scară ultra-mică (mai mică de 1:100000). Aici și mai departe vorbim despre corespondența dimensiunilor obiectelor în realitate, corelate cu imaginea lor pe o imagine digitală pentru 1 pixel. Adică, de exemplu, într-o imagine la scară super-mare 1:2000, o imagine de 1 pixel corespunde unui obiect care măsoară 20 cm.

Teren de fotografiere cu suprapunere

Pentru a obține informații cartografice de înaltă calitate și pentru a construi un model 3D al zonei, este necesar să se studieze zona cu suprapunere, i.e. fotografiați o bucată de pământ atât de des încât următoarea fotografie pare să se „suprapună” pe cea anterioară, prin analogie cu acoperișul unui acoperiș, unde fiecare țiglă acoperă o parte din cea anterioară. Adică, fotografierea de la un UAV se efectuează așa cum se arată în figură - cu suprapunere.

Și întregul teritoriu trebuie împărțit în rute, adică. obținem n-număr de imagini de-a lungul și, respectiv, transversal, cu suprapunere longitudinală și transversală, așa cum se arată în figura următoare

Cantitatea de suprapunere longitudinală între fotografiile aeriene adiacente ale aceluiași traseu este de obicei între 55-70%, iar suprapunerea transversală este de cel puțin 20%.

Suprapunerile au propriile lor particularități. Grebla numărul unu

Suprapunerile dintre imaginile adiacente ale aceluiași traseu, numite longitudinale (Px), au propriile lor specificități. Suprapunerile prea mici și prea mari ale imaginilor nu sunt potrivite pentru sarcina de a construi modele 3D ale teritoriului. Pentru a obține o imagine stereoscopică (volumetrică), teoretic, este suficient să existe o suprapunere longitudinală de 50%. Cu toate acestea, din cauza efectelor de margine și a aberațiilor (distorsiuni ale imaginii) ale imaginilor, suprapunerea longitudinală este ușor crescută. Suprapunerile mari sunt, de asemenea, inacceptabile, deoarece acest lucru reduce brusc volumul imaginii și, ca urmare, deteriorează calitatea construcției modelelor 3D. Cu o suprapunere de aproape 100%, se obțin două imagini identice care nu au efect stereoscopic și acest lucru este inacceptabil. Suprapunerea dintre imaginile adiacente în condiții de fotografiere plată ar trebui să fie între 55-70% în condiții de munte și în prezența unor diferențe semnificative de teren, suprapunerea poate fi crescută semnificativ până la 80-90% fără a pierde calitatea construcției; Model 3D de teren.

Acest tip de sondaj, care este utilizat în cele mai multe cazuri, se referă la sondaj de zonă cu suprapunere.

Înainte de începerea lucrărilor, toate echipamentele necesare, materialele și hărțile de zbor sunt verificate, echipajele sunt instruite și se întocmește un program de zbor (rute de sondaj) în conformitate cu sarcinile de zbor, apoi sunt verificate toate calculele necesare ale parametrilor de inspecție.

Tabelul conține toate datele inițiale necesare pentru realizarea fotografiilor aeriene și calcularea tuturor parametrilor acesteia. Desigur, aceste date sunt introduse automat, dar voi oferi formule de calcul pentru a avea o idee generală, care este întotdeauna utilă.

Pentru a obține rezoluția necesară a imaginii, fotografierea de pe un UAV trebuie efectuată la o altitudine H de zbor strict definită.

unde H etaj este altitudinea de zbor, m; GSD - rezoluție pixeli, m/px; l x - dimensiunea matricei camerei (de-a lungul abscisei), px.

Distanța dintre imaginile adiacente (B) pentru calcularea ulterioară a numărului lor de-a lungul traseului longitudinal este determinată ca

unde P x ​​​​– suprapunere longitudinală, %; GSD – dimensiunea pixelilor pe sol.

Lățimea traseului pe sol (L M) depinde de dimensiunea matricei (în direcția ordonatelor) (l y) utilizată împreună cu camera digitală UAV și este determinată de următoarea relație:

unde l y este lățimea matricei de-a lungul axei „y”, px.

Determinarea distanței dintre traseele de sondaj adiacente L y cu condiția de suprapunere transversală P y poate fi calculată folosind formula

unde lungimea secțiunii D x este egală cu lungimea traseului mediu pe direcția longitudinală de la marginea stângă a primei fotografii aeriene până la marginea dreaptă a ultimei fotografii aeriene cu o marjă de 1 fotografie.

Numărul de trasee N m se calculează ținând cont de lățimea secțiunii D y, care se măsoară în direcția transversală la mijloc de la partea de sus a primei imagini de traseu până la partea de jos a ultimei imagini de traseu cu o marjă de 1 traseu.

Numărul total de imagini pe zonă de studiu N uch este determinat ca numărul total de imagini de-a lungul tuturor rutelor de anchetă și timpul minim de zbor al studiului, care, în special, poate fi utilizat pentru calculele economice corespunzătoare ale costurilor muncii; se calculeaza prin formula:

unde V este viteza medie a UAV în timpul studierii teritoriului.
Desigur, acesta este timpul estimat de fotografiere și nu are nimic de-a face cu timpul efectiv de lucru, care, în funcție de numărul de greble împrăștiate pe care trebuie să mergi, poate diferi cu câteva ordine de mărime față de cel calculat. , dar inca)

După cum am menționat mai sus, toți parametrii necesari de fotografiere menționați mai sus sunt setați automat, ținând cont de utilizarea echipamentelor UAV moderne echipate cu controlere specializate și software modern. Cu toate acestea, atunci când se asigură controlul intern al muncii, este necesar să se controleze acuratețea introducerii datelor inițiale, iar imaginile rezultate trebuie controlate selectiv (sau în întregime) pentru calitate. Pentru a face acest lucru, este necesar să se păstreze (în formă de hârtie sau digitală) hărți de defecte ale sondajelor efectuate (evaluarea imaginilor se realizează pe o scară de 5 puncte). Depanarea se efectuează la fața locului, astfel încât, dacă este necesar, secțiunile nereușite să fie refilmate, pentru a nu repeta călătoria de afaceri din nou.

Și puțin despre vreme. Încă o greblă

Fotografia suprafeței pământului se realizează prin grosimea atmosferei, ale cărei caracteristici sunt variabile. Starea atmosferei determină condițiile de fotografiere și rezultatele. Starea fizică a atmosferei se caracterizează prin transparența și refracția razelor în ea, temperatura aerului, presiunea atmosferică, umiditatea aerului, înnorabilitatea și mișcarea maselor de aer. Gradul de transparență al atmosferei, iluminarea și nebulozitatea au cea mai mare influență asupra performanței imaginii în intervalele spectrale vizibile și aproape IR.

Stratul atmosferic dintre suprafața pământului și sistemul de imagistică instalat pe un UAV conține întotdeauna, într-un grad sau altul, particule minuscule (0,01-1 mm) de gaze, vapori de apă, praf și fum. Acestea fac ca lumina să se împrăștie în atmosferă și provoacă o luminozitate suplimentară în aerul însuși, reducând astfel contrastul detaliilor suprafeței pământului. Strălucirea sau tulbureala atmosferei datorată împrăștierii luminii din particulele suspendate în aer se numește ceață. Când în atmosferă predomină moleculele de gaz și vaporii de apă, razele cu lungimi de undă scurte sunt împrăștiate mai puternic, iar ceața atmosferică are o culoare predominant albastră sau albastră. Dacă predomină particulele în suspensie de praf, fum și alte corpuri străine, ceața împrăștie în mod egal razele de toate culorile spectrului și ea însăși capătă o culoare gri sau albicioasă. O astfel de ceață este mai probabil să apară în zonele cu fum de la incendiile forestiere și întreprinderile industriale sau în zonele în care sunt distribuite particule de praf și nisip.

Fotografia aeriană este posibilă și în nori înalți, continui, situati deasupra UAV-ului care efectuează sondajul. Nebulozitatea continuă ridicată vă permite să obțineți fotografii aeriene fără umbre, cu tonuri de umbră atenuate, în urma cărora coronamentul pădurii este vizibil mai adânc, părțile sale umbrite sunt mai bine vizibile.

În scopul descifrării vegetației forestiere, influența înălțimii Soarelui la momentul sondajului este importantă: cu cât aceasta este mai mare, cu atât raportul dintre laturile iluminate și cele umbrite ale coroanelor din baldachin iese în evidență. De asemenea, umbrele sunt proiectate mai clar.

Când înălțimea solară este mai mare de 30 °, aspectul general al imaginii baldachinului este luminos și variat, deoarece plantațiile închise constau din coroane luminoase și un fundal întunecat din spațiile umbrite dintre coroane.

De obicei, filmarea începe nu mai devreme de 2 ore după răsăritul soarelui și se termină cu 3 ore înainte de apus. În cele mai multe cazuri, timpul fotografic aerian al zilei este limitat la trei până la patru ore, deoarece după ora 9-10, în special în zonele împădurite, apar norii cumuluși, atingând cea mai mare dezvoltare până la ora 13-15 Nu este o dogma , o observație din propria experiență.

O limitare directă pentru topografie este prezența ploilor abundente, zăpezii, furtunilor sau rafale bruște de vânt cu viteze orizontale mai mari de 10-15 m/s și rafale verticale de peste 3 m/s. Cu toate acestea, în ciuda faptului că UAV-urile industriale moderne pot fi operate în condiții de încărcare semnificativă a vântului, este recomandabil să existe sisteme de monitorizare meteorologică a condițiilor de zbor, care să fie însoțite de controlul vitezei vântului pe orizontală și verticală și al umidității aerului, deoarece umiditatea aerului. afectează semnificativ densitatea aerului și, ca urmare, proprietățile aerodinamice ale UAV. În ciuda faptului că producătorii de UAV scriu în reclamă că dispozitivele lor zboară în aproape orice vreme, este mai bine să desfășoare activități de zbor pe vreme normală. Pierderea unui UAV este mult mai costisitoare decât așteptarea unor condiții meteo potrivite. La urma urmei, majoritatea acestor dispozitive mor din două motive - nepăsarea operatorilor și vremea nepotrivită. Ambele sunt o bunătate pentru producătorii de UAV, deoarece reparațiile scumpe de UAV sunt, de asemenea, o afacere foarte profitabilă. Prin urmare, nu puteți să vă zgâriți cu pregătirea operatorilor și să grăbiți lucrurile cu dorința de a face totul rapid. Este exact cazul când graba și râsul sunt în cea mai directă relație.

Atenție, legi dure!

Să ne imaginăm că ai echipamente excelente, UAV-uri industriale și operatori excelenți, clienți ai muncii, dar ajungi totuși în închisoare. Da, așa este, deoarece nerespectarea cerințelor legale pentru organizarea de evenimente de zbor și deschiderea spațiului aerian poate duce cu ușurință la astfel de consecințe. Nu poți face nimic în acest sens, în Rusia totul a fost inventat în așa fel încât, chiar dacă toate regulile sunt respectate, ceva poate să nu fie luat în considerare. În general, procesul de obținere a permisiunii oficiale de zbor (deschiderea spațiului aerian) este încă un concert. Fiecare caz este specific. Principiile generale sunt următoarele. Pentru a desfășura activități de zbor folosind UAV-uri, este necesar să respectați cu strictețe cerințele legale. Documentul principal pentru lucrările de deschidere a spațiului aerian este Decretul Guvernului Federației Ruse din 11 martie 2010 N 138 „Cu privire la aprobarea Regulilor federale pentru utilizarea spațiului aerian al Federației Ruse”. Al doilea paragraf din Reguli conține definiția unui UAV: ​​un vehicul aerian fără pilot este o aeronavă care efectuează un zbor fără pilot (echipaj) la bord și este controlată în zbor automat, de către un operator dintr-un punct de control, sau o combinație a acestor metode.

Astfel, pentru a respecta cerințele Legislației pentru asigurarea activităților de zbor (în cazul general), este necesar să se efectueze o serie de măsuri obligatorii. Este necesar să se pregătească un Mesaj privind planul de zbor al unui vehicul aerian fără pilot (denumit în continuare mesajul privind planul de lansare). Mesajul este o informație despre activitatea planificată în utilizarea spațiului aerian, care este transmisă de către utilizatorul spațiului aerian sau reprezentantul acestuia către autoritatea serviciilor de trafic aerian (controlul zborului) prin intermediul rețelei terestre de aviație pentru transmiterea de date și mesaje telegrafice, prin internet sau pe hârtie, inclusiv un mesaj de fax.

Un mesaj despre planul de lansare prin intermediul rețelei terestre de aviație pentru transmiterea de date și mesaje telegrafice, precum și pe hârtie, inclusiv un mesaj de fax, este trimis sub forma unei telegrame formalizate formată din trei părți: adresă, informații și abonament.

Părțile de adresă și semnătură ale telegramei sunt completate în conformitate cu regulile stabilite pentru adresarea și transmiterea mesajelor telegrafice.

Partea informativă a telegramei este completată în ordinea și în conformitate cu regulile definite de Tabelul de mesaje privind mișcarea aeronavelor în Federația Rusă și cerințele legislației.

Un mesaj despre planul de lansare prin Internet este trimis prin completarea părții informative a planului de zbor al aeronavei de pe site-ul web al unității ATS în ordinea și conform regulilor definite de această Fișă de mesaje.

Textul mesajului despre planul de lansare este completat cu majuscule, în cazurile corespunzătoare ale alfabetului latin sau rus. Având în vedere evoluția dinamică a legislației în domeniul utilizării spațiului aerian, aceste reguli se schimbă. Nerespectarea sau respectarea parțială a acestor reguli poate duce la răspunderea administrativă a persoanelor fizice sau juridice, iar în cazul unor consecințe grave - la răspunderea penală în modul prevăzut de lege.

Cerințe pentru operatorii UAV și directorul de zbor

UAV-urile profesionale moderne sunt vehicule extrem de periculoase. Prezența motoarelor de propulsie, greutatea semnificativă a UAV și complexitatea funcționării impun anumite cerințe privind calificările operatorilor. Filmarea unei zone împădurite din regiunea siberiană este asociată cu pericolul căderii în zona incendiilor forestiere, un factor de pericol suplimentar este prezența căpușelor și a mușchiului. Personalul trebuie să respecte cu strictețe cerințele instrucțiunilor de siguranță ale operatorului; lucrarea va fi efectuată de cel puțin doi operatori. Persoanele care efectuează lucrări de zbor pe teren trebuie să fie vaccinate împotriva encefalitei transmise de căpușe, să aibă îmbrăcăminte specială de protecție, licență de operator UAV și pașaport civil, un set de permise pentru deschiderea spațiului aerian, o trusă de prim ajutor și echipament de comunicații. În zonele în care nu există comunicare sau este instabilă de la operatorii de telefonie mobilă, utilizați stații radio VHF și HF. Atunci când organizează filmări de pe un UAV în locuri în care apar animale periculoase, directorul de zbor trebuie să aibă mijloace pentru a le speria (cartușe de zgomot și echipamente speciale) sau o armă de foc (dacă are licență). În cazul în care este necesară folosirea armelor, acest fapt este raportat organelor de drept și (sau) specialiștilor forestieri pentru a acționa în caz.

Dacă în zona de zbor apar fenomene periculoase, acestea trebuie oprite imediat, iar directorul de zbor trebuie să depună toate eforturile rezonabile pentru a asigura siguranța operatorilor și să părăsească de urgență locul periculos, de exemplu, dacă se apropie un incendiu forestier.

Ei bine, cam așa au loc pregătirile pentru efectuarea de sondaje UAV folosind echipamente de zbor industriale. În serii (articole) ulterioare vom avea în vedere tehnologiile de procesare și interpretare a imaginilor UAV obținute pentru a obține informații cartografice de înaltă calitate și modele de teren 3D. Vom vorbi, de asemenea, despre descifrarea diferitelor obiecte interesante în imaginile UAV. Va fi mai interesant! Să aveţi o zi bună!