Obliczanie parametrów fotografii lotniczej bezzałogowym statkiem powietrznym. Wykorzystanie przetartych dronów cywilnych do wykonywania profesjonalnych geodezyjnych zdjęć lotniczych terenu

Bieżąca korzyść z użytkowania bezzałogowe statki powietrzne w budownictwie i show-biznesie sprawia, że \u200b\u200btego typu działalność jest bardzo popularna. W tym artykule zostaną omówione główne obszary zastosowań fotografia lotnicza.

O zawiłościach fotografii lotniczej

Podanie UAV, stał się dostępny dla małych firm stosunkowo niedawno, zaledwie cztery lata temu, do wykonywania zdjęć lotniczych konieczne było wynajęcie helikoptera lub lotni, jeśli obiekt znajdował się poza miastem. Nie wszystkie organizacje mogły sobie na to pozwolić, ale dziś wszystko się zmieniło. Wraz z pojawieniem się bezzałogowych statków powietrznych produkcji chińskiej koszt zdjęć lotniczych znacznie się zmienił. Wynika to z faktu, że powietrze zaczęło być prowadzone od stosunkowo niedrogich helikoptery sterowane radiowo... Oczywiście od razu na rynku pojawiły się firmy oferujące usługi fotograficzne i wideo. Konwencjonalnie można wyróżnić dwa kierunki strzelania, od lekkiego quadkoptera i ciężkiego heksakoptera. (lub oktokopter, różnica polega na liczbie silników). Małe quadcoptery, najczęściej seria DJI Phantom, służą do reportażu zdjęć lotniczych. W efekcie uzyskuje się zdjęcia o rozdzielczości 4000 pikseli po większej stronie lub 12 megapikseli.

Takie zdjęcia nie nadają się do druku, ale można je oglądać na komputerze lub prezentacje w dobrej jakości. Jeśli fotografia lotnicza nie jest wymagany do marketingu produktów wymagających wysokiej jakości, wtedy ta opcja jest więcej niż wystarczająca.

W poniższym przykładzie zdjęcie lotnicze z quadkoptera Kamery Phantom 2 i Go Pro 4.

Do poważniejszych zdjęć zwykle używa się aparatów Canon 5D Mark III z dobrymi obiektywami, które „latają” na ciężkich dronach, takich jak DJI S1000. Na poniższym zdjęciu można przyjrzeć się sprzętowi do profesjonalnej fotografii lotniczej, który jest wykorzystywany w wyspecjalizowanych firmach.

Poziom szczegółowości obiektów na zdjęciu jest wyższy. Końcowe zdjęcia uzyskuje się w rozdzielczości 5600 po większej stronie, liczba megapikseli 23,4, liczba pikseli na cal 300 i w formacie RAW *. (RAW to nieskompresowane dane z czujnika aparatu, co daje dodatkowe korzyści podczas fotografowania).

Zdjęcia lotnicze z heksakoptera może być używany w druku: do zdjęcie z lotu ptaka do billboardów i innych reklam zewnętrznych, do drukowania broszur, do pomiarów geodezyjnych. Ta opcja strzelania będzie najdokładniejsza i droższa (zwykle cena za strzelanie z Canonem 5D Mark III jest 3-4 razy wyższa). Możliwe jest przycięcie obrazu (przycinanie niepotrzebne) i lepsze przetworzenie zdjęcia.

Fotografia lotnicza w budownictwie

Wykorzystanie fotografii lotniczej w budownictwie krok w kierunku postępu i ogólnego rozwoju. Geodezja w trakcie budowy, zdjęcia lotnicze do projektowania i katastru, badania geologiczne, zdjęcia reklamowe, wszystkie te możliwości, pozwolą w najbliższym czasie tworzyć niezwykłe i wysokiej jakości jednostki architektoniczne, w tym architekturę krajobrazu. Analiza terenu z powietrza pozwala na projektowanie na większą skalę, co daje impuls do rozwoju przemyślanej infrastruktury dzielnic, parków i stref rekreacyjnych oraz nowych miast.

• Co to są drony?
• Który UAV jest odpowiedni do Twoich zadań?
• Jaka jest różnica różne rodzaje Poza UAV?

Możliwości wykorzystania UAV są obecnie bardzo szerokie: od monitoringu wideo z powietrza i filmowania artystycznego, po inspekcję obiektów przemysłowych i mapowanie. Ponadto drony są często wykorzystywane do rozwiązywania nietrywialnych zadań, takich jak obserwacja dzikich zwierząt w ich naturalnym środowisku, eksploracja wulkanów czy lodowców, prowadzenie akcji poszukiwawczo-ratowniczych i wiele innych. UAV są klasyfikowane zgodnie z ich konstrukcją, co z kolei wpływa na ich osiągi w locie.

Na jakie cechy UAV należy zwrócić uwagę przy wyborze

Wybierając najbardziej odpowiedni typ UAV, najważniejsze jest, aby zdecydować, jakie zadania zamierzasz rozwiązać za pomocą drona, czego potrzebujesz: prędkość i duży zasięg czy zwrotność i celność. Po podjęciu decyzji, który typ UAV jest dla Ciebie odpowiedni, pozostałe kryteria wyboru zależą od rodzaju pracy, do której kupujesz drona. Przyjrzyjmy się kilku głównym cechom, na które należy zwrócić uwagę, jeśli planujesz zakup UAV.

To jedna z kluczowych cech bezzałogowych statków powietrznych, od niej zależy, ile obszaru można strzelać w jednym locie, a co za tym idzie ekonomiczna efektywność pracy. Modele tej samej klasy często mają mniej więcej taki sam czas lotu. Ważne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób przeprowadza się tę ocenę. Zwykle maksymalny czas lotu jest wskazywany w najkorzystniejszych warunkach (całkowity spokój, temperatura +20 ° C). Niektóre firmy publikują czasy lotów bez ładunku (kamer), aby przyciągnąć klientów. Po zainstalowaniu ładunku można skrócić czas lotu takich UAV nawet o 50%. Dlatego przed zakupem najlepiej poprosić producenta o demonstrację drona, aby dokładnie upewnić się, jak długo może on przebywać w powietrzu. Czas lotu należy rozpatrywać w powiązaniu z ładunkiem użytecznym i masą startową. Możliwość zainstalowania różnych ładunków i dodatkowego wyposażenia zależy od nośności. Masa pojazdu wpływa na stabilność UAV w powietrzu, dlatego im cięższy jest, tym stabilniejsza jest jego trajektoria i wyższa jakość uzyskiwanych obrazów.

UAV Geoscan latają przez długi czas

Tworząc drony Geoscan, nasi inżynierowie dążą do osiągnięcia rekordowego czasu lotu. Tak więc quadrocopter Geoscan 401, który nie ma odpowiedników w Rosji, może pozostawać w powietrzu do 60 minut. Geoscan 201 to dron typu samolotowego zdolny do lotu do 180 minut, startując w jednym locie do 22 km2.

Dron może być wyposażony w różne typy ładunku: kamerę fotograficzną lub wideo, kamerę termowizyjną, magnetometr, analizator gazu lub skaner laserowy. Rodzaj ładunku, podobnie jak typ UAV, należy wybrać na podstawie zadań i danych, które chcesz otrzymać. W przypadku prac topograficznych, geodezyjnych i geodezyjnych materiały pomiarowe muszą być zgodne z dokumentami regulacyjnymi. Aby osiągnąć pożądaną jakość, konieczne jest zastosowanie precyzyjnych odbiorników GNSS, fotografowanie aparatami z dużą matrycą i centralną migawką. Jeśli nie jest wymagana wysoka dokładność, można zastosować tańsze modele kamer i zrezygnować z wysoce precyzyjnego sprzętu nawigacyjnego.

Wiele UAV może być wyposażonych w różne ładunki, ale nie wszystkie z nich obsługują zmianę operatora. Jeśli wybierzesz UAV ze zdejmowanym ładunkiem, upewnij się, że do wymiany nie są potrzebne żadne dodatkowe narzędzia, a elektronika automatycznie wykrywa typ ładunku i może nim sterować bez dodatkowej konfiguracji lub flashowania.

Jeśli wybierzesz drona do rolnictwo, będziesz potrzebować aparatu zdolnego do fotografowania w bliskiej podczerwieni. Jest to konieczne do obliczenia wskaźników stanu roślinności, na przykład NDVI. Innym popularnym typem ładunku jest kamera termowizyjna. Pozwala uzyskać zdjęcia i obrazy wideo w zakresie termicznym. Może to być przydatne do znajdowania nieszczelności w systemach grzewczych, lokalizowania uszkodzeń linii wysokiego napięcia lub lokalizowania punktów odprowadzania ścieków.

Ładunki dla UAV Geoscan

W przypadku UAV Geoscan przedstawiono szereg ładunków, które mogą rozwiązać wiele problemów. Są to kamery do fotografowania w zakresie widzialnym i kamery wielospektralne oraz platformy stabilizowane żyroskopowo z kamerą wideo lub termowizorem oraz specjalne rozwiązania do wykonywania panoram, a nawet kanał wideo FullHD. Jeśli nie znajdziesz u nas odpowiedniego ładunku, zawsze jesteśmy gotowi zaprojektować i wyprodukować go specjalnie dla Ciebie.

Bardzo ważne jest, aby UAV był niezawodny, przenośny i nie wymagał długich przygotowań do startu. Niezawodność zależy przede wszystkim od użytych materiałów. Muszą być lekkie i wystarczająco mocne, aby wytrzymać obciążenia w locie i, co ważniejsze, obciążenia podczas lądowania.

Materiały kompozytowe zapewniają wymaganą sztywność i wytrzymałość, ale mogą nie być wystarczająco elastyczne, aby wytrzymać obciążenia udarowe. Materiały polimerowe są w stanie wytrzymać uderzenia, nie pękają podczas odkształcania i zachowują kształt, ale nie są w stanie zapewnić sztywności strukturalnej. Dlatego najbardziej optymalna jest dzielenie się polimery i materiały kompozytowe.

Mobilność UAV osiąga się dzięki rozwiązaniom takim jak składana rama lub konstrukcja modułowa. Najdogodniejsze są te drony, które można umieścić w solidnej walizce transportowej i przewozić w bagażniku samochodu. Czas przygotowania do drona przez jednego operatora nie powinien przekraczać kilku minut.

UAV Geoscan są niezawodne

Jako pierwsi w Rosji stworzyliśmy serię z wyjmowanymi błotnikami wykonanymi ze spienionego polipropylenu. Dzięki temu są odporne na wstrząsy podczas sadzenia i upraszczają naprawy w terenie. Lekka i sztywna rama quadkoptera wykonana jest z włókna węglowego. Może wytrzymać duże obciążenia i trudne warunki pracy. Jednocześnie specjalny mechanizm składania pozwala osiągnąć maksymalną zwartość podczas transportu.

UAV typu samolotowego ma dwie metody startu - z rąk i z katapulty oraz dwie metody lądowania - ze spadochronem i na kadłubie. Wystrzelenie z katapulty jest słusznie uważane za najbezpieczniejsze dla operatora, a lądowanie ze spadochronem jest najdelikatniejsze dla drona. UAV typu wielowirnikowego główna cecha to pionowy start i lądowanie. Pozwala im to na start i lądowanie na dowolnej stosunkowo równej powierzchni.

Przy wyborze UAV należy wziąć pod uwagę bezpieczeństwo operatora, ludzi i mienia, nad którym wykonywane są loty. Najlepiej wybierać drony z przemyślanymi wskazówkami dotyczącymi aplikacji i wbudowanymi funkcjami bezpieczeństwa. Funkcje te obejmują system ostrzegania o poziomie naładowania baterii i jakości komunikacji radiowej, automatyczne sprawdzanie wykonalności zadania lotniczego oraz automatyczny powrót do punktu startu w przypadku utraty łączności lub krytycznego rozładowania baterii.

Kolejną ważną funkcją jest możliwość ustawienia maksymalnej odległości od punktu startu. Pozwala stworzyć wirtualny obwód, poza którym UAV nie może latać. Zapewni to bezpieczeństwo mienia i osób na terenach sąsiadujących z miejscem kręcenia. Dostępność funkcji bezpieczeństwa znacznie zmniejszy ryzyko związane z eksploatacją bezzałogowych statków powietrznych.

UAV Geoscan są bezpieczne i wygodne

Wszystkie drony lotnicze Geoscan startują z katapulty i lądują na spadochronie, zapewniając bezpieczeństwo operatora i bezpieczeństwa UAV. Nasz autopilot i naziemna stacja kontroli obsługują funkcje przełączania awaryjnego wymienione powyżej. Wszystko to sprawia, że \u200b\u200bUAV Geoscan są jednymi z najbezpieczniejszych i najwygodniejszych w użyciu.

Kolejną istotną cechą UAV są warunki pogodowe, w jakich można wykonywać loty, a także uzyskiwać wysokiej jakości wyniki badań. Prędkość wiatru, opady i temperatura powietrza mogą znacznie ograniczyć Twoje opcje, jeśli kupiony dron jest przeznaczony tylko do lotów w niemal idealnych warunkach.

Do poważnych prac powinieneś wybrać profesjonalny sprzęt przeznaczony do użytku w szerokim zakresie temperatur i zdolny do wytrzymania znacznych prędkości wiatru.

A jeśli planujesz używać drona w trudnych warunkach, na przykład wysoko w górach, przy bardzo niskich lub wysokich temperaturach, to najprawdopodobniej będziesz potrzebować modelu UAV specjalnie przystosowanego do tych warunków.

Gdzie mogą latać UAV Geoscan

Nasz sprzęt przystosowany jest do pracy w temperaturach od -20 ° C do + 40 ° C. Maksymalna prędkość wiatru, przy której możesz latać: 12 m / s. Dlatego mamy za sobą w całej Rosji, a także w Mongolii, Kazachstanie, Grecji i Meksyku.

Najważniejszą częścią UAV jest naziemna stacja kontroli (NSC). Jego funkcjonalność w dużej mierze determinuje możliwości samego drona.

Przede wszystkim NSO powinno zapewnić wygodne narzędzia do tworzenia misji lotniczej. Tor lotu dla fotografii lotniczej powinien być tworzony automatycznie dla określonego przez użytkownika obszaru pomiarowego. Ponadto powinno być możliwe ustawienie wymaganej rozdzielczości i procentu nakładania się obrazów, prędkości lotu i punktu lądowania. Jeśli NSO nie ma takiej funkcjonalności, prawidłowe wykonanie zdjęć lotniczych będzie prawie niemożliwe.

Tymczasem naziemna stacja kontroli jest potrzebna nie tylko do stworzenia misji lotniczej, ale także do sterowania UAV podczas lotu. Za pomocą NSO operator może monitorować wykonanie zadania lotniczego, skorzystać z lotu do określonych punktów lub kontrolować ładunek, aw razie potrzeby odwołać misję. Ponadto wiele UAV do nadzoru wideo transmituje obraz z kamery na ekranie NSO w czasie rzeczywistym.

NSU Geoscan

Dzięki NSU Geoscan będziesz mógł kontrolować rozdzielczość przestrzenną obrazów, procent nakładania się, prędkość lotu i inne ważne parametry ankiety. System automatycznie sprawdzi utworzony plan lotu pod kątem wykonalności i, jeśli to konieczne, zaproponuje podzielenie go na kilka części. Będziesz także mógł zobaczyć pozycję, trajektorię i telemetrię UAV w czasie rzeczywistym i w pełni kontrolować go na wszystkich etapach lotu.

Nawet najbardziej szczegółowe i wysokiej jakości zdjęcia lotnicze pozostaną tylko pięknymi obrazami bez przetwarzania fotogrametrycznego. Do uzyskania cyfrowego modelu elewacji, chmury punktów 3D i ortomozaiki potrzebne będzie specjalistyczne oprogramowanie. Istnieją różne oprogramowanie do pracy z materiałami badawczymi UAV, wszystkie zapewniają w przybliżeniu ten sam zestaw danych wyjściowych. Jednak szybkość przetwarzania i jakość wyników mogą się znacznie różnić. Aby uniknąć frustracji związanej z niezadowalającym wyglądem ortomozaiki i szorstkim modelem 3D, najlepiej jest używać wypróbowanego i przetestowanego oprogramowania.

Aby dokładnie określić położenie przestrzenne obrazów, wykorzystuje się współrzędne centrów fotografowania zarejestrowane przez sprzęt nawigacyjny UAV. Dlatego warto zwrócić uwagę, czy oprogramowanie fotogrametryczne obsługuje import tych danych z Twojego drona. Idealnie byłoby, gdyby UAV i oprogramowanie do przetwarzania fotogrametrycznego zostały pierwotnie stworzone do współpracy i zintegrowane w ramach jednego przepływu pracy.

Oprogramowanie Geoscan

Pakiet dostawczy UAV Geoscan zawiera program do profesjonalnego przetwarzania fotogrametrycznego obrazów i tworzenia modeli 3D. Ponadto oferujemy 3D do analizy i wizualizacji pozyskanych danych. Nie musisz być ekspertem w dziedzinie GIS i fotogrametrii, aby korzystać z kompleksów Geoscan. Nasze oprogramowanie zajmie się całą złożonością przetwarzania, zapewniając wygodne narzędzia pomiarowe i analityczne.

Ważnym czynnikiem przy wyborze UAV jest jego cena. Oczywiście bardziej atrakcyjne wydają się modele o niższych cenach. Ale nie bierz pod uwagę kosztu drona oddzielnie od cech wymienionych powyżej.

Powinieneś zwrócić szczególną uwagę na to, co dokładnie otrzymujesz za swoje pieniądze. Czy producent oferuje szkolenia, pomoc techniczną i gwarancję? Czy oprogramowanie fotogrametryczne jest dołączone, czy będzie trzeba je kupić osobno?

Pamiętaj również o kosztach eksploatacji i napraw. Z tego punktu widzenia bardziej opłaca się kupować urządzenia modułowe, ponieważ wymiana lub naprawa oddzielnej części jest dość prosta i niedroga. W przypadku rozwiązania jednoczęściowego cały UAV trzeba będzie wysłać do naprawy, co pociągnie za sobą dodatkowe koszty.

Porównując ceny dronów, warto porównać ich konserwowalność, dostępność części zamiennych oraz deklarowany zasób komponentów. Jeśli niemożliwe jest samodzielne przeprowadzenie drobnych napraw w terenie, mała awaria może zakłócić dzień zdjęciowy. To zaległości i utrata pieniędzy z powodu przestojów sprzętu.

Co jest wliczone w cenę kompleksów Geoscan

Kupując u nas kompleks strzelniczy otrzymujesz wszystko, czego potrzebujesz do fotografii lotniczej: UAV, NSU, obudowy, ładowarkę, zestaw części zamiennych, oprogramowanie. W koszt kompleksu wliczone jest również indywidualne szkolenie z obsługi BSP oraz oprogramowania do obróbki fotogrametrycznej, po którym pracownik będzie mógł od razu przystąpić do pracy. Wszystkie dostawy są gwarantowane

Wniosek

Aby wybrać drona, który się opłaci i przyniesie zyski, upewnij się, że jakość wyników, niezawodność i wydajność są takie same. Idealny UAV powinien być łatwy w użyciu, przenośny i zapewniać szybkie przygotowanie do startu. Powinien oferować wybór wielu ładunków, być intuicyjny w obsłudze i zintegrowany z profesjonalnym oprogramowaniem fotogrametrycznym.

Jednego jesteśmy pewni: wysoka cena nie zawsze oznacza wysoką jakość.

Zagłębimy się w branżę i zobaczymy, jak drony radzą sobie podczas filmowania.

W tym badaniu użyto terminów i specyficznego żargonu, ale nie przeszkadzają one zrozumieć, o co chodzi. W tym badaniu dane zostały przetworzone w DroneDeploy i uzyskano wysoką dokładność ustawienia - 9 cm.

Opis

Geodezja jest integralną częścią wszystkich projektów zarządzania gruntami.

W tym przykładzie rozważymy kawałek ziemi, na którym miała powstać nowa osada. Przed rozpoczęciem prac konieczne było przeprowadzenie dokładnych pomiarów topograficznych z kilku powodów:

1. Podjęcie wstępnej rekultywacji terenu w celu zaprojektowania przepływu wody do drenażu.
2. Przeprowadź badanie topograficzne przyległej równiny zalewowej rzeki, aby zapobiec ewentualnym powodziom.

Jeśli zamierzasz otworzyć własny dział dronów, bądź przygotowany na to, że stanie się on przedmiotem dużych inwestycji, a co za tym idzie, więcej czasu można poświęcić na projekt.

Geodezja 101

Tradycyjne pomiary topograficzne wymagają gromadzenia współrzędnych punktów we wstępnie zdefiniowanej siatce. W tym przypadku zastosowano siatkę 150x150 cm:

Pomiary wykonywano co 150 centymetrów, na każdym skrzyżowaniu:

W sumie zebrano 1632 współrzędne na powierzchni badawczej 34,5 hektara.

Bez drona strzelającego z prędkością 20 punktów / godzinę (1 punkt co 3 minuty) zbieranie danych zajęłoby około 82 godzin.

82 godziny tradycyjnego badania oznacza, że \u200b\u200binżynier musi czekać co najmniej tydzień na rozpoczęcie przetwarzania danych. Następnie zajmie to kolejne 3-4 dni, zanim praca zostanie wykonana.

Przeprowadzając tę \u200b\u200bsamą ankietę za pomocą UAV, zespół terenowy był w stanie zapewnić deweloperowi szybszy widok.

Przede wszystkim nie było potrzeby zbierania 1600 punktów na całym obszarze. Zamiast tego zbadał tylko 10 znaków naziemnych znajdujących się w polu widzenia:

W przypadku większych projektów najlepiej umieścić naziemne punkty kontrolne (GCP) na siatce.

10 znaków ziemi lub 1632 punkty:

10 punktów odniesienia można wykonać w ciągu 1-2 godzin.

Osoby zaznajomione z fotogrametrią wiedzą, że punkty pobrane z powierzchni wody nie nadają się do wykorzystania w takich badaniach.

Po zakończeniu zbierania GCP punkty zbierano metodą tradycyjną na terenach ze stojącą wodą - połączenie dwóch opisanych powyżej metod.

Zebrane punkty końcowe:

W efekcie uzyskaliśmy 117 punktów (10 GCP + 107 na obszarach ze stojącą wodą).

Czas strzelania:

Teoretycznie: 10 znaków drogowych + zebranie punktów \u003d 1-2 godziny

Rzeczywiste: 117 punktów (10 GCP + 107 na stojących obszarach wodnych) przy wskaźniku zbierania 20 punktów / godzinę \u003d 5,85 godziny

Metoda tradycyjna: 1632 punkty przy wskaźniku zbierania 20 punktów / godzinę \u003d 81,6 godziny

W ciągu godziny zakończono wszystkie czynności z UAV, w tym montaż, kontrole przed lotem, start, lądowanie, demontaż i wstępne zszycie mapy.

W ten sposób otrzymaliśmy:

UAV (1 godzina) + zbieranie punktów (5,8 godziny) \u003d

Całkowity czas pracy w terenie: 6,8 godziny

Porównanie:

34,5 ha / praca w terenie z UAV \u003d 6,8 godziny

34,5 ha / prace polowe metodą tradycyjną \u003d 81,6 godz

Całkowite oszczędności: 74,8 godziny

Analiza danych

Uzyskane dane po pracach terenowych wymagają starannego przetworzenia. Znaki naziemne są przetwarzane jako pierwsze, a ich położenie należy całkowicie skorygować.

Następnie dostosowane punkty (plik .las) należy wyeksportować, aby stworzyć podstawę danych topograficznych. Jednak duża liczba punktów w pliku .las oznacza, że \u200b\u200bpoczątkowe kontury topograficzne są raczej szorstkie:

Kontury należy wygładzić, aby następnie uzyskać spójną linię bez utraty precyzji. W przeciwnym razie uzyskane dane są bezużyteczne.

Po 2 dniach dodatkowej obróbki otrzymane kontury topograficzne stały się dokładne w granicach 9 centymetrów, zarówno w poziomie (X, Y), jak iw pionie (Z):

Ogólne warunki projektu:

Metoda UAV:

Praca w terenie (6,8 godziny) + przetwarzanie danych (24 godziny) \u003d

30,8 godziny (około 4 dni)

Zwykła metoda:

Praca w terenie (81,6 godziny) + Przetwarzanie danych (24 godziny) \u003d

105,6 godziny (około 13 dni)

Wykorzystując technologię dronów, inżynier uzyskał ostateczny widok topograficzny w około 75 godzin.

Z otrzymanych danych wynika, że:

1. Wymagana jest dodatkowa rekultywacja terenu w celu wykonania drenażu na nisko położonych obszarach, gdzie woda jest zatrzymywana.

2. Pracownicy będą teraz mogli efektywnie przewidywać i planować terminy budowy dróg, domów itp. - co pomoże zakończyć prace na czas.

3. Inżynier dowiedział się o tanich i opłacalnych pomiarach UAV i planuje ponownie użyć tej metody do przeprowadzenia ostatecznego „wbudowanego” badania topograficznego w nadchodzących tygodniach.

Tutaj znajdziesz coraz więcej lepszych modeli dronów.

Obliczanie parametrów fotografii lotniczej przez bezzałogowy statek powietrzny

do. z. - x. D., doc.

(SPbGLTA, St.Petersburg, Rosja)

W artykule przedstawiono obliczenia parametrów planowania fotografii lotniczej aparatami cyfrowymi z wykorzystaniem bezzałogowych statków powietrznych.

Fotografowanie lotnicze przez bezzałogowe statki powietrzne staje się coraz bardziej rozpowszechnione, co wymusza stosowanie nowoczesnych aparatów cyfrowych, zarówno specjalnie zaprojektowanych, jak i standardowych, w połączeniu z UAV. Zdjęcia wykonane aparatem cyfrowym można przetwarzać natychmiast po ich wykonaniu. Używanie kamer lotniczych (AFA) z UAV należącymi do klasy Micro i Mini według międzynarodowej klasyfikacji jest niemożliwe, ponieważ mają one dość dużą wagę i rozmiary, a także mają szereg wad. Na przykład, aby uzyskać zdjęcia lotnicze, film musi zostać wywołany i zeskanowany. Jednocześnie główną wadą aparatów cyfrowych jest niska rozdzielczość uzyskiwanych obrazów w porównaniu z obrazami uzyskiwanymi przez AFA o rozmiarze klatki 23x23 cm.

Aby zaplanować fotografię lotniczą, należy obliczyć główne parametry. Przy obliczaniu parametrów wykonywania zdjęć lotniczych przez bezzałogowy statek powietrzny wyposażony w aparat cyfrowy będą wymagane następujące dane wstępne, które zestawiono w tabeli 1.

Tabela 1

Dane wstępne do obliczania parametrów fotografii lotniczej

Indeks	Jednostka obrót silnika.	Przeznaczenie
Wielkość działki
Rozmiar piksela terenu
Rozmiary boków obrazu
Podłużne nakładanie się obrazów na pasku
Krzyżowe nakładanie się
Prędkość UAV do fotografii lotniczej
Czas zapisu informacji w aparacie cyfrowym

Wykonując zdjęcia lotnicze aparatami cyfrowymi, aby uzyskać na ziemi obrazy o wymaganej wielkości piksela, konieczne jest wykonanie zdjęcia na określonej wysokości. Rozdzielczość obrazów cyfrowych jest zwykle określana przez liczbę punktów na cal - dpi (z angielskich punktów na cal) i rozmiar piksela na ziemi - GSD (z angielskiego. Odległość próbki na ziemi). Wysokość lotu oblicza się według następującego wzoru:

H.piętro - wysokość lotu, m;

GSD - wielkość jednego piksela na ziemi, rozdzielczość piksela, m / px;

lx - rozmiar obrazu z kamery, piksele.

Ponieważ obrazy cyfrowe mają kształt prostokąta, podczas fotografowania zaleca się umieszczenie aparatu dłuższym bokiem w kierunku fotografowania, ponieważ zwiększy to podstawę fotografowania, a tym samym poprawi przecięcie fotogrametryczne (rys. 1).

Figa. 1. Względne położenie obrazów na trasie

Na rys. 1 wyraźnie widać, że jeśli współczynnik kształtu obrazu wynosi 2: 3, to położenie obrazu dłuższym bokiem wzdłuż kierunku fotografowania pozwala na zwiększenie podstawy fotografii ( b) 1,5 raza. W związku z tym czas wzrasta 1,5 raza TRF do nagrywania informacji z aparatu cyfrowego na nośnik danych. Dlatego minimalna odległość między ramkami wynosi Bmin w przypadku aparatu cyfrowego zależy przede wszystkim od jego parametrów technicznych i prędkości bezzałogowego statku powietrznego V.

Zakładki między sąsiednimi obrazami tego samego paska nazywane są podłużnymi ( Px) ... Zakładki, które są zbyt małe lub zbyt duże, nie nadają się do produkcji. Do stereoskopowego oglądania filmowanego obszaru wystarczy 50% zakładki wzdłużnej. Jednak części brzegowe zdjęć lotniczych mają szereg wad, dlatego nie jest możliwe stereoskopowe obejrzenie całego obszaru zdjęcia lotniczego. Duże nakładanie się jest również niedopuszczalne, ponieważ drastycznie zmniejsza to objętość obrazu. Przy prawie 100% nakładaniu się uzyskuje się dwa identyczne zdjęcia lotnicze, które nie mają efektu stereoskopowego. Nakładanie się między sąsiednimi obrazami w płaskich warunkach fotografowania powinno mieścić się w granicach 56-69%, w górach - do 80-90%. Zatem odległość między obrazami ( b) biorąc pod uwagę zachodzenie podłużne, określa się następujący wzór:

Jednak podczas wykonywania zdjęć lotniczych z użyciem UAV, aby zapewnić niezbędne zachodzenie podłużne między sąsiednimi obrazami tej samej trasy (ryc. 2), należy przestrzegać następującego ograniczenia:

Figa. 2. Schemat wykonania zdjęć lotniczych obiektu

Szerokość trasy na ziemi ( LM) zależy od wysokości ramy ( ly) używany w połączeniu z aparatem cyfrowym UAV.

Pokrywanie się tras nazywane jest krzyżem ( Py). Ich wartość zwykle mieści się w przedziale 20-40%. Możesz określić odległość między sąsiednimi trasami za pomocą wzoru:

Długość przekroju Dx równa długości średniego toru w kierunku podłużnym od lewej krawędzi pierwszego zdjęcia lotniczego do prawej krawędzi ostatniego zdjęcia lotniczego. Szerokość działki Dy mierzone poprzecznie w połowie odległości od góry zdjęcia lotniczego pierwszej trasy do dołu zdjęcia lotniczego ostatniej trasy. Zatem liczba strzałów na trasę N.cn definiuje się jako stosunek długości odcinka do odległości między obrazami, biorąc pod uwagę podłużne nakładanie się.

Liczba tras będzie większa o jeden ze stosunku szerokości przekroju do odległości między sąsiednimi trasami.

Liczba zdjęć na stronę N.uch definiuje się jako całkowitą liczbę zdjęć dla wszystkich tras fotografii lotniczej.

Oceniając skuteczność i wykonalność ekonomiczną, ważne jest, aby określić, ile czasu zajmie wykonanie zdjęcia lotniczego terenu tuch... Pozwoli to również ocenić, w jakim okresie najlepiej te prace wykonać.

W rezultacie można wyciągnąć następujące wnioski:

1. W porównaniu z tradycyjnymi AFA aparaty cyfrowe są gorsze pod względem wskaźników technicznych (w rozdzielczości obrazu), co zwiększa liczbę tras i obrazów w nich do fotografii lotniczej, a co za tym idzie, komplikuje dalszą obróbkę otrzymanych materiałów.

2. Podczas wykonywania zdjęć lotniczych UAV w celu zapewnienia nakładania się obrazów należy wziąć pod uwagę charakterystykę techniczną aparaty cyfrowePożądane jest również wybranie UAV z aerodynamicznym schematem „szybowca”, który umożliwia latanie z dość niską prędkością.

3. Bezzałogowe statki powietrzne mogą być bardzo efektywnie wykorzystywane do badania małych obszarów, na przykład do sporządzania planów katastralnych małych obszarów i operacyjnego monitorowania sytuacji na obszarach problemowych.

Praca ta została wsparta grantem Prezydenta Federacja Rosyjska dla młodych rosyjskich naukowców MK-2617.2010.5.

Lista bibliograficzna

1., Wawiłow fotografii lotniczej i lotniczej. Ocena jakości zdjęć lotniczych: Wskazówki metodyczne do badań laboratoryjnych. L .: LTA, 1s.

2. Bezzałogowe statki powietrzne Nikiforowa do inwentaryzacji, mapowania i zarządzania obiektami ogrodnictwa krajobrazowego. // Lasy Rosji XXI wieku. Materiały z pierwszej międzynarodowej konferencji naukowo-praktycznej w Internecie. - SPb .: SPbGLTA, 2009. Nr 1, s. 248-251.

3. Aparaty Nikiforowa wykorzystywane do wykonywania zdjęć lotniczych przez bezzałogowe statki powietrzne w leśnictwie // Lasy Rosji XXI wieku. Materiały z pierwszej międzynarodowej konferencji naukowo-praktycznej w Internecie. - SPb .: SPbGLTA, 2010. Nr 4, s. 65-70

4., samolot Kadegrov produkcja rosyjskastosowany w przemyśle leśnym // Lasy Rosji w XXI wieku. Materiały trzeciej międzynarodowej konferencji naukowo-praktycznej w Internecie. - SPb .: SPbGLTA, 2010. Nr 3, s. 144-149.

5., Munimaev zagranicznych bezzałogowych statków powietrznych // Materiały z wydziału inżynierii leśnej PetrSU. - Petrozavodsk .: Wydawnictwo PetrSU, 2010. Nr 8, s. 97-99.

6. Podstawowe przepisy dotyczące fotografii lotniczej, wykonywane na potrzeby tworzenia i aktualizacji map topograficznych i planów SCINP. –M .: Nedra, 1982, -16 s.

7. Suche metody w leśnictwie i budownictwie krajobrazu: Podręcznik. - Yoshkar-Ola: MarSTU, 20p.

UAV do fotografii lotniczej mogą znacznie obniżyć koszty fotografii lotniczej. Z doświadczenia zawodowego wynika, że \u200b\u200bwykonanie zdjęć lotniczych w celu obliczenia objętości skały w odkrywce o powierzchni 2 km2 zajmie 1 godzinę. Tradycyjna metoda pracy, w tym naziemne badanie instrumentalne, wymaga co najmniej trzech dni.

Opis:

UAV do fotografii lotniczej mogą znacznie obniżyć koszty fotografii lotniczej. UAV, specjalizujący się w rozwiązywaniu problemów geodezji i kartografii, reprezentowany jest przez aparat DELTA-M, który pod względem parametrów technicznych nie ma odpowiednika wśród innych lekkich rosyjskich UAV do użytku cywilnego i jest w istocie niezależnym narzędziem kartograficznym.

Charakterystyczną cechą UAV DELTA-M do fotografii lotniczej jest obecność bardzo precyzyjnego odbiornika globalnego systemu nawigacji satelitarnej oraz obrotowego wspornika ze stabilizacją żyroskopu, który stabilizuje oś optyczną. Dzięki temu podczas wykonywania zdjęć lotniczych nie występuje tzw. „Jodełka”, która powstaje w przypadku używania UAV z kamerą sztywno przymocowaną do korpusu na skutek drgań korpusu szybowca.

Brak „choinki” pozwala na zwiększenie odległości między trasami, co prowadzi do zwiększenia obszaru zdjęć lotniczych wykonywanych jednym lotem. Ponadto liczba zdjęć zaangażowanych w obróbkę jest znacznie zmniejszona, co znacznie skraca czas przetwarzania pierwotnego materiały aby uzyskać wysokiej jakości ortomozaikę.

Korzyści:

- obniżenie kosztów fotografii lotniczej,

– wysoka wydajność. Z doświadczenia zawodowego wynika, że \u200b\u200bwykonanie zdjęć lotniczych w celu obliczenia objętości skały w odkrywce o powierzchni 2 km2 zajmie 1 godzinę. Uzyskanie ortomozaiki i DEM zajmuje nie więcej niż 4 godziny automatycznego przetwarzania, które można wykonać w nocy bez udziału operatora. Tradycyjna metoda pracy, w tym naziemne badanie instrumentalne, będzie wymagała co najmniej trzech dni,

- wykorzystanie bezzałogowych statków powietrznych pozwala na wykonanie zdjęć trudno dostępnych miejsc, z wyłączeniem obecności w nich pracowników przedsiębiorstwa oraz bez narażania ich życia i zdrowia.

Charakterystyka techniczna UAV do fotografii lotniczej DELTA-M:

Specyfikacje:	Wartość:
Prędkość samolotu	65-80 km / h
Wysokość lotu	100-3000 m
Rozdzielczość zdjęć	3-10 cm / piks. w zależności od wysokości (odpowiednio 300-1000 m)
Wydajność strzelania	do zadań monitoringu - do 80 km 2 / odlot; dla rozdzielczości 10 cm / punkt - do 30 km 2 / wysięg; dla rozdzielczości 3 cm / punkt - do 10 km 2 / wysięg.
Zasięg komunikacji radiowej	30 km
Czas lotu	Do 200 minut
Dopuszczalna prędkość wiatru	15 m / s
Odlecieć	katapultować
Lądowanie	spadochron
Zakres temperatury pracy	od -35 ° C do + 40 ° C
Zakres kątów ruchu stabilizowanego żyroskopowo urządzenia nośno-obrotowego	kąt przechyłu ± 45 °; kąt pochylenia ± 25 °; kąt znoszenia ± 50 °.
Dokładność centrowania zdjęć	konfiguracja podstawowa: średni kwadratowy błąd (RMS) w planie 2 m, wysokość 3 m wraz z odbiornikiem GPS \\ GLONASS o podwyższonej dokładności (tryb różnicowy fazy - RTK): rms w planie 0,1 m, wysokość 0,2 m
Konfiguracja kamery	Sony RX-1 pełnowymiarowa matryca 35 mm; centralna migawka; Rozdzielczość 6000 x 4000; (Dostępny Canon EOS-M z opcją obiektywu EF 50 mm f1 / 1,4 USM)
Gwarantowane zasoby płatowca	50 lądowań
Złożony zasób akumulatory	50 cykli do zmniejszenia wydajności o 20%

Etapy fotografii lotniczej:

Pod względem technologicznym fotografia lotnicza z UAV odbywa się w kilku etapach: przygotowawcza praca biurowa i przygotowanie zadania lotniczego; oznaczanie punktów kontrolnych na ziemi i wykonywanie misji lotniczej (prace terenowe); obróbka biurowa otrzymanych materiałów.

Aby uzyskać bardzo precyzyjne dane, wymagane jest wstępne instrumentalne powiązanie sieci punktów kontrolnych i umieszczenie na nich znaków identyfikacyjnych, którymi w idealnym przypadku są krzyże z wyznaczonym środkiem, zaznaczone na ziemi. Ich liczba może zależeć od rodzaju ulgi, celu badania i warunków badania. Przykładowo, aby uzyskać wysokiej jakości ortofotomapę w skali 1: 1000 za pomocą obrotowego urządzenia nośnego ze stabilizacją żyroskopową, wystarczy 8 punktów kontrolnych i 2 punkty kontrolne na 1 km2 terenu.

Przed startem UAV w interfejsie naziemnej stacji kontroli (NSO) ustawiane są: obszar badania, wymagane wartości nachylenia podłużnego i poprzecznego oraz wysokość lotu, od której zależy rozdzielczość przestrzenna obrazów. Zgodnie z zadanymi parametrami naziemna stacja kontroli automatycznie wyznacza trasę, po której UAV wykonuje zdjęcia lotnicze z ustaleniem współrzędnych każdego punktu fotografowania.

Uzyskanie wysokiej jakości efektów fotografowania zapewnia obróbka obrazów cyfrowych w specjalistycznych pakietach programowych, takich jak: Pix4Dmapper, Photoscan, PHOTOMOD, które znacznie upraszczają i automatyzują proces obróbki materiałów źródłowych (wyznaczanie punktów wiązania na sąsiednich obrazach i korekta przez określone punkty kontrolne). Przetwarzanie materiałów do fotografii lotniczej jest w pełni zautomatyzowane, w tym celu konieczne jest załadowanie do programu uzyskanych zdjęć lotniczych, położenia centrów fotograficznych oraz ustawienie współrzędnych punktów kontrolnych, po czym oprogramowanie stworzy dokładny cyfrowy model terenu.