Высокоточная аэрофотосъемка беспилотным Орланом в видимом диапазоне спектра


Продолжение ...


Солнце - главный источник энергии для Земли, излучает огромное количество энергии именно в видимом световом диапазоне, а в земной атмосфере волны этой части спектра практически беспрепятственно распространяются.



Видимый диапазон - это участок спектра с длинной электромагнитных волн в пределах от восьми до четырех тысяч атомных диаметров (800–400 нм).


С физической точки зрения в диапазоне видимых электромагнитных лучей ничего особенного нет. Он представляет собой всего лишь узкую полоску в широком спектре излучаемых волн. Но мозг человека и животных оснащен инструментом для выявления и анализа электромагнитных волн именно этой части спектра.



Поэтому, глаз человека, а также большинства птиц и животных в процессе эволюции сформировался таким образом, чтобы улавливать и распознавать именно эту часть спектра электромагнитных излучений. Их глаз представляет собой идеальный инструмент для регистрации и анализа электромагнитных волн видимого светового диапазона.


На вопрос, что есть общего между беспилотным самолетом ОРЛАН и птицей чье имя он носит, ответ уже был дан - первое и главное что их объединяет это зрение.



Паря в сотнях метров над землей, орлан-птица может заметить движение маленькой полевой мыши. Орлан-беспилотник также обладает схожими параметрами, его глаз - это специальная цифровая фотокамера.




В отличие от сверхлегких беспилотников с подъемным весом максимум до килограмма, беспилотный ОРЛАН имея вес полезной нагрузки до пяти килограммов, может осуществлять аэрофотосъемку серьезными профессиональными оптическими приборами - среднеформатными специализированными промышленными фотокамерами PhaseOne iXA-180 и PhaseOne iXU-150, не говоря уже об узкоформатном зеркальном Canon EOS 5D Mark II с объективом Canon EF 50 f/1.2L USM.


Варианты комплектации фотокамерами бортового комплекса аэрофотосъемки в зависимости от решаемых задач




Модель фотокамеры/основные параметры

Phase One IXA 180

Phase One IXU 150

Canon EOS 5D SR

Sony ILCE-5100

Sony RX-1 rm2

Sony ILCE 7RM2

Разрешение, МП

80

50

50

24,7

42

43,6

ISO, единиц

35-800

100-6400

50-3200

100-3200

50-3200

50-3200

Тип затвора

Центральный

Центральный

Шторный

Шторный

Шторный

Центральный

Скорость съемки, кадров/в секунду

1,42

1,25

5

6

5

5

Особенности

-

-

-

Съемка в NIR диапазоне

Перспективная съемка

-



Главный бортовой комплекс аэрофотосъемки для целей геодезии


  • - Среднеформатная камера Phase One iXU 150 с объективом Cshneider-Kreuznach;

  • - Контроллер автоматического управления камерой при аэрофотосъемке;

  • - Спутниковый бортовой приемник JAVAD TRE-G3T для геодезической привязки снимков в ГЛОНАСС/GPS;


Параметры основной аэрофотосъемочной камеры Phase One iXU 150


Объектив

Schneider-Kreuznach 55 мм, F/2.8

Затвор

Центральный, в объективе

Матрица

CCD

Размер матрицы, мм

53.7 x 40.4

Разрешение, пикс.

10 320x7 752 (80 Мп)

ISO

80-800


Высококачественная аэрофотосъемка в целях создания цифровых карт местности выполняется фотоаппаратами с калиброванной оптической системой от 24 до 80 МП, с возможностью автоматической корректировки курсового угла фотографирования.



Особенности технологии аэрофотосъемки беспилотным Орланом


  • Аэрофотосъемка производимая ОРЛАНОМ полностью автоматизирована и производится камерами высокого разрешения на высотах от 100 до 5000 метров, с непрерывной продолжительностью съемки до 10 часов и скоростью от 70 до 150 км/час.


  • Получаемые фотоснимки автоматически привязываются к местности бортовыми спутниковыми приемниками JAVAD TRE-G3T при помощи глобальной спутниковой системы позиционирования ГЛОНАСС/GPS .


  • Коэффициент перекрытия задается при планировании аэрофотосъемки по заданным параметрам масштаба, перекрытия и региона съемки.


  • Планово-высотная подготовка района аэрофотосъемки на территории Северо-Запада России производится с помощью сети геодезических базовых станций ГЕОСПАЙДЕР.


Технология аэрофотосъемки Орланами с высоким разрешением имеет Сертификат соответствия № ВР 17.2.0670-2015.
Данная технология соответствует требованиям «Инструкции по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов» ГКИНП (ГНТА)-02-36-02, М., 2002г., «Основных положений по аэрофотосъемке, выполняемой для создания и обновления топографических карт и планов» ГКИНП-09-32-80, М., 1982г. (ФСВТС России, РОССТАНДАРТ, Госкорпорация «РОСАТОМ», РСПП , АНО «ВОЕННЫЙ РЕГИСТР»)





Основные данные производительности аэрофотосъемочного комплекса ОРЛАН-10


Высота полета, м

Продолжительность полёта, ч

Количество снимков

Базис фотографиро-вания, м

Межмаршрутное расстояние, м

Размер снимка на местности, м

Разрешение (размер пикселя на поверхности земли), м/пикс.

300

0.16

150

43

130

216 х 144

0.04

600

0.07

40

86

259

432 х 288

0.08

900

0.05

30

130

389

648 х 432

0.12

1200

0.03

10

173

518

864 х 576

0.15

1500

0.02

6.9

216

648

1080 х 720

0.19






Получаемые материалы


  1. Цифровые фотоснимки высокого разрешения.

  2. Ортофотопланы.

  3. Цифровая модель местности (ЦМР).

  4. Цифровая модель рельефа (ЦМР).




Порядок выполнения комплексных аэрофотосъемочных работ


Порядок выполнения комплексных аэрофотосъемочных работ показан на примере кадастровой экспертизы земель сельскохозяйственного назначения площадью 120 кв. километров в Гатчинском районе Ленинградской области, с созданием топографических планов М 1:1000 и матрицы высот.


Для выполнения технических условий этого задания было признано целесообразным применение сертифицированной технологии беспилотной аэрофотосъемки по созданию ортофотопланов масштаба 1: 1000, на базе БПЛА «Орлан-10» и среднеформатном АФС «Phase One iXU 150» высокого разрешения.
Применение БПЛА среднего класса для получения указанного масштаба позволяет оптимизировать в интересах заказчика временные, финансовые и организационно-технические затраты на выполнение данного вида работ. А полученные ортофотопланы масштаба 1: 1000 для кадастровой экспертизы необходимы и важны, в случае наличия множественных спорных ситуаций между владельцами на данном участке территории.


Этапы выполнения подготовительных и аэрофотосъемочных работ


Работы выполняются полетной, полевой, камеральной и кадастровой группами специалистов - комплексно и поэтапно в установленной очередности, в зависимости от условий задания.


Первый этап: Подготовительный


Согласование условий работы и подписание договора с заказчиком.
На этом этапе проводится уточнение и согласование технического задания, подготовка текста договора и его подписание. Разрабатываются и согласовываются приложения к договору: план-график финансирования (платежей), план-график выполнения работ, схема взаимодействия и другие необходимые документы.


Второй этап: Разрешительно-подготовительный


После получения авансового финансирования в рамках договора, производится подготовка пакета необходимых рабочих документов для выполнения самих работ и подготовки условий их выполнения.


  • Полевая рекогносцировка района работ
  • Открытие разрешений на выполнение геодезических работ и получение выписки координат исходных геодезических пунктов (ГГС) для района работ.
  • Обследование пунктов ГГС в районе работ.
  • Получение задания на планово-высотное обеспечение района аэрофотосъемки
  • Разработка проекта планово-высотного обоснования (ПВО) аэросъемочных работ и его согласование с полетной группой.
  • Создание полевой группой планово-высотного обоснования (ПВО) аэросъемочных работ (не менее 100 опознаков) на местности – в районе работ, с точностью определения координат опознаков не хуже 0,05 м в плане и по высоте.
  • Запрос и согласование использования воздушного пространства (ИВП) для аэрофотосъемки в районе работ (параллельно с пунктами 2-7).

Третий этап: Исполнительно-полевой


Производство непосредственно летных и полевых работ.

  • Залет района - аэрофотосъемка в границах объекта (12 кв. км) с помощью беспилотного аэрофотосъемочного комплекса Орлан-10, оснащенного фотокамерой PhaseOne с оптическим сенсором (матрицей), имеющим разрешение не менее 50 Мп и объективом с фокусным расстоянием 55 мм, оснащенным центральным затвором.
  • Технические условия полета: высота полета БЛА при выполнении аэрофотосъемочных работ – 500-800 м, оптическое разрешение получаемых фотоматериалов – не хуже 7 см на пиксель. Время выполнения: 1-2 рабочих дня (с учетом фактора погоды и ожидания)
  • Предварительная оценка и оперативное уточнение планово-высотного обоснования (ПВО) по результатам аэрофотосъемки.

Четвертый этап: Камеральный-фотограмметрический


Обработка результатов аэрофотосъемки с помощью фотограмметрического ПО Agisoft Photoscan Pro (ПО Photomod).

  • Создание ортофотопланов, удовлетворяющих требованиям предъявляемым к масштабу 1:1000 (точность в плане – 0.2 м), в форматах: - растровый файл – в формате GeoTIFF; - файл таблицы привязки растра - Mapinfo, *.tab; в системе координат – МСК 47-2 (либо СК 63 по согласованию с Заказчиком), разрешение ортофотоплана на местности - не хуже 7 см/пиксель.
  • Создание облака точек, цифровой модели местности (ЦММ), матрицы высот: - файлы форматов - *.txt, Sputnik KMZ, Sputnik KML, GeoTIFF.

Пятый этап: Камерально-кадастровый


Подготовка результатов аэрофотосъемки для оформления кадастрового пакета документов. 

Создание цифровых топографических планов (ЦТП) масштаба 1:1000 (без высотных отметок и горизонталей, без согласования подземных коммуникаций) - оцифровка ортофотопланов в ГИС MapInfo (либо подобных, по согласованию с Заказчиком), создание векторных ЦТП в стандартных условных знаках.


Шестой этап: Кадастровый


Подготовка и оформление кадастрового пакета документов.


  • Анализ исходных материалов и правоустанавливающих документов предоставленных заказчиком.
  • Подготовка Межевого плана.
  • Подача Межевого плана в ФГБУ «Кадастровая палата».
  • Получение кадастровых паспортов на земельные участки.

Седьмой этап: Сдаточный


Передача материалов заказчику


Аэрофотосъемка песчаного карьера в зимнее время