Средства аэрофотосъемки пилотируемые. Аэрофотосъёмка бпла в геодезии. Съемка с использованием бпла

Владельцы патента RU 2644630:

Изобретение относится к устройствам для получения изображений, специально предназначенным для фотографической съемки местности. Заявленный способ аэрофотосъемки наземных объектов в условиях недостаточной освещенности (ночью) с помощью беспилотных воздушных судов предусматривает использование беспилотного воздушного комплекса (БВК), включающего в себя два совершающих совместный полет беспилотных воздушных судна (БВС) с разнородными синхронно работающими нагрузками: БВС-1 - с цифровой фотокамерой; БВС-2 - с фотовспышкой. Технический результат заключается в обеспечении сохранения продолжительности потенциально полезного полетного времени БВС с цифровой фотокамерой (БВС-1), увеличении высоты полета, с которой проводится фотосъемка, в повышении достоверности дешифрирования фотоснимков за счет использования демаскирующих признаков объектов - теней объектов с камуфлированной раскраской (при условии совпадения в видимом диапазоне величин альбедо объектов и подстилающей поверхности), в избежании возможности возникновения засветки приемника излучения (матрицы) цифровой фотокамеры отраженным в обратном направлении излучением фотовспышки, вследствие его рассеяния на аэрозолях и гидрометеорах, в обеспечении возможности применении его как для плановой, так и перспективной аэрофотосъемки. 5 ил.

Изобретение относится к устройствам для получения изображений, специально предназначенным для фотографической съемки местности.

Известно достаточно много типов беспилотных воздушных судов (БВС), применяющихся для решения различных прикладных задач путем ведения аэрофотосъемки и видеонаблюдения подстилающей поверхности с помощью размещенной на их борту оптико-электронной аппаратурый видимого диапазона (фото- и телекамер) и (или) длинноволнового инфракрасного диапазона (тепловизоров). Среди них можно выделить БВС, разработанные в интересах проведения аэрофотосъемки, например, описанные в статье (Зинченко О.Н. Беспилотный летательный аппарат: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования / О.Н. Зинченко. // (www.racurs.ru/www_download/articles/UAV_1.pdf)).

Как правило, аэрофотосъемка и видеонаблюдение подстилающей поверхности в условиях недостаточной освещенности (ночью) осуществляется с использованием оптико-электронной аппаратуры длинноволнового инфракрасного диапазона (тепловизоров). Недостатками этого способа аэрофотосъемки и видеонаблюдения являются:

Невозможность получения контрастных изображений объектов и (или) участков подстилающей поверхности, отличающихся от основного типа подстилающей поверхности величиной альбедо в видимом диапазоне, в случае, если все они характеризуются одинаковыми значениями температуры и одинаковыми излучательными способностями в длинноволновом инфракрасном диапазоне;

Возможность получения только монохромных или псевдоцветовых изображений объектов и подстилающей поверхности, что существенно затрудняет, а иногда делает невозможным их дешифрирование (в случае отсутствия базы эталонных изображений искомых объектов или отсутствия достаточного опыта у оператора).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ аэрофотосъемки подстилающей поверхности в условиях недостаточной освещенности (ночью) с помощью БВС семейства «Птеро» (Валиев А.В. Опыт применения БЛА «Птеро-Е» для поиска мест аварии на ЛЭП / А.В. Валиев // Кабель-news. - 2009. - №11. - С. 20-22.; Валиев А. Возможности диагностики состояния ВЛ с использованием беспилотной авиационной системы Птеро-G0 / А. Валиев // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение. - 2015. - №3. - С. 72-75.; Зинченко О.Н. Беспилотный летательный аппарат: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования / О.Н. Зинченко. // (www.racurs.ru/www_download/articles/UAV_1.pdf)), заключающийся в том, что дополнительно к основной нагрузке (цифровой фотокамере) БВС оснащается фотовспышкой, работа которой синхронизирована с электронным затвором цифровой фотокамеры.

Недостатки данного способа аэрофотосъемки заключаются в:

Необходимости поиска компромисса между высотой полета БВС, зависящей от мощности фотовспышки (определяемой достаточной для фотосъемки величиной освещенности подстилающей поверхности) и потенциально полезным полетным временем БВС, зависящим от величины потребляемой энергии фотовспышкой от бортового источника питания (аккумуляторной батареи), так как:

а) малые высоты полета БВС приводят к появлению «смазов» на фотоснимках, делая их непригодными для поиска изображений малоразмерных объектов или неоднородностей подстилающей поверхности ввиду того, что диапазон возможных скоростей полета БВС характеризуется некоторым минимальным значением, при котором еще возможен стабильный, управляемый полет. Для получения «несмазанных» фотоснимков подстилающей поверхности при съемке с БВС (фиг. 1) перемещение поля зрения фотокамеры за время экспонирования не должно превышать средней линейной величины протяженности элементарного участка подстилающей поверхности в центре кадра , то есть должно выполняться условие:

где V БВС - скорость полета БВС;

t э - время экспонирования фотокамеры;

Протяженность участка подстилающей поверхности (в направлении полета БВС), изображение которого формируется на половине кадра матрицы;

N v - размерность матрицы фотокамеры (в направлении полета БВС);

h - высота полета БВС;

Протяженность элементарного участка подстилающей поверхности (в направлении полета БВС), изображение которого формируется одним субпикселем матрицы фотокамеры;

α v - величина углового поля зрения фотокамеры (в направлении полета БВС);

б) исходя из выражения для оценки величины энергетической освещенности подстилающей поверхности E пп, создаваемой размещенной на борту БВС фотовспышкой:

где I вс =Φ вс /Ω - сила света, создаваемая импульсной лампой фотовспышки;

h - высота полета БВС;

Φ вс =Q вс /t вс - световой поток;

Ω=2π(1-cos 0,5α) - телесный угол, образованный вращением плоского угла α, в котором распространяется световой поток от вспышки;

Q вс - энергии вспышки, создаваемая импульсной лампой фотовспышки;

t вс - длительность вспышки,

можно сделать вывод, что увеличение высоты полета БВС от некоторого значения, при котором фотовспышкой создается величина освещенности подстилающей поверхности, достаточная для фотосъемки, например, в 2 раза, ведет к необходимости увеличения энергии фотовспышки в 4 раза. Вследствие этого возрастает величина потребляемой фотовспышкой энергии от бортового источника питания (аккумуляторной батареи), чтобы обеспечить величину освещенности подстилающей поверхности, достаточную для фотосъемки. Следовательно, потенциально полезное полетное время БВС уменьшится ввиду более быстрого разряда аккумуляторной батареи;

Относительно малом расстоянии между оптическими системами цифровой фотокамеры и фотовспышки (определяемом геометрическими размерами БВС и особенностями их конструкции), что приводит к:

а) практически полному отсутствию на фотоснимках теней от объектов, имеющих незначительное превышение над уровнем подстилающей поверхности, затрудняющему обнаружение изображений объектов с камуфлированной раскраской (при условии совпадения величин альбедо объектов и подстилающей поверхности в видимом диапазоне);

б) возможности возникновения засветки приемника излучения (матрицы) цифровой фотокамеры отраженным в обратном направлении излучением фотовспышки вследствие его рассеяния на аэрозолях и гидрометеорах;

Возможности его использования, в основном, при проведении плановой аэрофотосъемки, обусловленной тем, что большинство подстилающих поверхностей характеризуются квазиортотропным характером отражения (фиг. 2) (Тимофеев Ю.М., Васильев А.В. Теоретические основы атмосферной оптики [Текст] / Тимофеев Ю.М., Васильев А.В. - СПб.: Наука, 2003. - 474 с. С. 248), так как при проведении перспективной аэрофотосъемки большая часть падающего излучения переотражается не в направлении фотокамеры: следовательно, при прочих равных условиях величина высоты, с которой получены фотоснимки при плановой аэрофотосъемке, будет превосходить величину наклонной дальности, при которой могут быть получены фотоснимки такого же качества при перспективной аэрофотосъемке.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка свободного от указанных недостатков способа аэрофотосъемки наземных объектов в условиях недостаточной освещенности с помощью БВС.

Техническим результатом, который достигается при решении данной задачи, является: возможность осуществления аэрофотосъемки наземных объектов с больших, чем у прототипа (100-150 м), высот; увеличение продолжительности потенциально полезного полетного времени БВС, осуществляющего аэрофотосъемку в условиях недостаточной видимости (ночью); повышение достоверности дешифрирования фотоснимков за счет использования демаскирующих признаков объектов - теней; увеличение наклонной дальности перспективной аэрофотосъемки, при которой могут быть получены фотоснимки такого же качества, как и при плановой аэрофотосъемке.

Данная задача решается за счет того, что часть полезной нагрузки БВС (прототипа), включающую в себя цифровую фотокамеру 1 и фотовспышку 2, разделяют и размешают (фиг. 3):

На БВС-1 - цифровую фотокамеру 1;

На БВС-2 - фотовспышку 2,

в результате чего получают беспилотный воздушный комплекс (БВК), включающий в себя два БВС с размещенными на их бортах разнородными нагрузками, совместное использование которых обеспечивает проведение аэрофотосъемки наземных объектов в условиях недостаточной освещенности (ночью).

Принцип работы изобретения (фиг. 4).

Задают высоту полета БВС-1 h 1 , исключающую появление «смазов» на фотоснимках. Задают высоту полета БВС-2 h 2 , обеспечивающую создание фотовспышкой необходимый для аэрофотосъемки съемки уровень освещенности подстилающей поверхности (с учетом величины альбедо подстилающей поверхности и планируемой высоты полета БВС-1 h 1).

При этом величина h 1 может существенно превосходить величину h 2 , так как при выполнении условия существенного превосходства значением высоты полета h 1 значения фокусного расстояние объектива ƒ":

справедливо выражение, связывающее освещенность в плоскости матрицы цифровой камеры Е м с величиной освещенности подстилающей поверхности Е пп (Князев М.Г., Бондаренко А.В., Докучаев И.В. Расчет пороговых значений потока излучения и освещенности для ПЗС матриц Kodak KAI-1003M, Kodak KAI-1020 и Philips FTF3020M / М.Г. Князев, А.В. Бондаренко, И.В. Докучаев // (www.rastr.net/Download/Doc/KAI1003_KAI1020_FTF3020_v2.pdf)):

где τ атм - коэффициент пропускания атмосферы на дистанции наблюдения h 1 ,

τ об - коэффициент пропускания объектива цифровой камеры;

ρ пп - альбедо подстилающей поверхности;

k - диафрагменное число объектива цифровой камеры,

из которого следует, что освещенность в плоскости матрицы цифровой камеры Е м не зависит от величины h 1 - высоты полета БВС-1.

С помощью системы управления БВК в полете задают такое взаимное расположение БВС-1 и БВС-2 в пространстве, при котором обеспечивается их нахождение в одной плоскости, проходящей через оптическую ось цифровой фотокамеры (O 1), оптическую ось фотовспышки (O 2) и нормаль N к подстилающей поверхности в точке пересечения этих осей, а также обеспечивают синхронизацию работы затвора цифровой фотокамеры и фотовспышки.

Величины углов наклона оптических осей цифровой фотокамеры (γ) и фотовспышки (-γ) относительно планеров, одинаковые по абсолютной величине, устанавливают перед запуском БВК или задают в процессе полета с помощью системы управления нагрузками БВК. При малых величинах углов наклона оптических осей цифровой фотокамеры (γ) и фотовспышки (-γ) осуществляют плановую аэрофотосъемку, при больших - перспективную: в обоих случаях на полученных фотоснимках присутствует изображение тени объекта (Об) (фиг. 5).

Таким образом, использование данного способа аэрофотосъемки наземных объектов с помощью БВК в условиях недостаточной освещенности (ночью) позволяет:

Увеличить высоту полета, с которой проводится фотосъемка;

Повысить достоверность дешифрирования фотоснимков за счет использования демаскирующих признаков объектов - теней объектов с камуфлированной раскраской (при условии совпадения в видимом диапазоне величин альбедо объектов и подстилающей поверхности);

Избежать возможности возникновения засветки приемника излучения (матрицы) цифровой фотокамеры отраженным в обратном направлении излучением фотовспышки вследствие его рассеяния на аэрозолях и гидрометеорах;

Применять его как для плановой, так и перспективной аэрофотосъемки.

Способ аэрофотосъемки наземных объектов в условиях недостаточной освещенности (ночью) с помощью беспилотных воздушных судов, отличающийся тем, что предусматривает использование беспилотного воздушного комплекса (БВК), включающего в себя два совершающих совместный полет беспилотных воздушных судна (БВС) с разнородными синхронно работающими нагрузками: БВС-1 - с цифровой фотокамерой; БВС-2 - с фотовспышкой.

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам коррекции изображений, связанных со сложной траекторией движения носителя сенсора относительно исследуемой поверхности, например, при авиасъемке.

Изобретение относится к приборам, используемым в горной промышленности для съемки сечения выработанного пространства. Устройство для съемки сечений горных камерных выработок состоит из пластины, лазерных дальномеров, закрепленных на пластине и соединенных между собой и с механизмом регулирования, а также трубы, расположенной выше центра тяжести пластины и навешанной на горизонтальную направляющую из троса.

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано при оценке динамики глобальных климатических изменений в Арктике. Согласно способу проводят спектрометрические измерения в переходной зоне 69°…70° с.ш., содержащей тестовые участки в диапазоне 0,55…0,68 мкм и 0,73…1,1 мкм, а также синхронные радиометрические измерения в диапазоне СВЧ на длине волны ~30 см.

Фотоприемник предназначен для получения единых цифровых фотоизображений мозаичного типа. Фотоприемник включает оптическую систему, содержащую, по меньшей мере, два объектива, и расположенный на ее фокальной поверхности фоточувствительный прибор в виде соответствующих числу объективов групп цифровых фоточувствительных матриц.

Способ включает фотографирование поверхности несколькими оптико-электронными фотоприемниками с частичным перекрытием получаемых субкадров, образующих кадр центральной проекции в виде полосы, ориентированной длинной стороной поперек направления движения носителя, получение кадров по мере движения носителя с их частичным перекрытием между собой и последующее объединение кадров в единое изображение.

Изобретение относится к устройствам для получения изображений, специально предназначенным для фотографической съемки местности. Заявленный способ аэрофотосъемки наземных объектов в условиях недостаточной освещенности с помощью беспилотных воздушных судов предусматривает использование беспилотного воздушного комплекса, включающего в себя два совершающих совместный полет беспилотных воздушных судна с разнородными синхронно работающими нагрузками: БВС-1 - с цифровой фотокамерой; БВС-2 - с фотовспышкой. Технический результат заключается в обеспечении сохранения продолжительности потенциально полезного полетного времени БВС с цифровой фотокамерой, увеличении высоты полета, с которой проводится фотосъемка, в повышении достоверности дешифрирования фотоснимков за счет использования демаскирующих признаков объектов - теней объектов с камуфлированной раскраской, в избежании возможности возникновения засветки приемника излучения цифровой фотокамеры отраженным в обратном направлении излучением фотовспышки, вследствие его рассеяния на аэрозолях и гидрометеорах, в обеспечении возможности применении его как для плановой, так и перспективной аэрофотосъемки. 5 ил.

Выбор беспилотника

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

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

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

Для съемки таким больших территорий используется специальное промышленное летное оборудование - БПЛА самолетного типа (конструкция тип «крыло»). Эти аппараты позволяют за 1 полётную сессию покрывать до 1500 км 2 территории и получать снимки с необходимым качеством для дальнейшей постобработки. Выбор БПЛА на рынке достаточно большой. Как импортные, так и отечественные БПЛА на любой карман. Правда, дорогие и по моему мнению совершенно не оправдано. Но видно так диктует рынок. Цены от 1 млн. за достойный аппарат. Предлагаю немного прерваться и посмотреть короткое видео (2 мин 30 сек), которое я специально снял для читателей Хабра для этой статьи, чтобы сразу понять, что это за промышленный БПЛА и как это выглядит.

Съемка с использованием БПЛА

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

Летное задание

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

Что такое масштаб съемки?

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

Съемка местности с перекрытием

Для того, чтобы получить качественную картографическую информацию и построить 3D модель местности, необходимо провести съемку территории с перекрытием, т.е. снимать участок земли так часто, чтобы последующий снимок как-бы «перекрывал» предыдущий, по аналогии с кровлей крыши, где каждая плитка накрывает часть предыдущей. То есть, съемка с БПЛА осуществляется так, как показано на рисунке - с перекрытием.

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

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

Перекрытия имеют особенности. Грабли номер раз

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

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

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

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

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

где H пол - высота полета, м; GSD - разрешение пикселя, м/пкс; l х - размер матрицы камеры (по оси абсцисс), пкс.

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

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

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

где l y – ширина матрицы по оси «y», пкс.

Определить расстояние между смежными маршрутами L y съемки с условием поперечного перекрытия P y можно рассчитать по формуле

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

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

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

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

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

И немного о погоде. Очередные грабли

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

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

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

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

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

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

Прямым ограничением проведения съемок является наличие сильного дождя, снега, грозовых явлений, либо резких порывов ветра с горизонтальной скоростью более 10-15 м/с и вертикальными порывами более 3 м/с. Однако, не смотря на то, что современные промышленные БПЛА могут эксплуатироваться в условиях значительной ветровой нагрузки, целесообразно иметь системы метеорологического мониторинга полетных условий, которые должны сопровождаться контролем горизонтальной и вертикальной скорости ветра и влажности воздуха, так как влажность существенно влияет на плотность воздуха и, как следствие, на аэродинамические свойства БПЛА. Не смотря на то, что производители БПЛА пишут в рекламе, что их аппараты летают при практически любой погоде - лучше летные мероприятия проводить в нормальную погоду. Потерять БПЛА намного дороже, чем выждать подходящие метеоусловия. Ведь бОльшая часть таких аппаратов гибнут по двум причинам - раздолбайство операторов и неподходящая погода. То и другое является для производителей БПЛА «золотым дном», ведь дорогостоящие ремонты БПЛА тоже ооооочень доходный бизнес. Поэтому нельзя экономить на подготовке операторов и торопить события с желанием все быстро сделать. Это как раз тот случай, когда спешка и смех находятся в самой прямой зависимости.

Осторожно, суровые законы!

Представим, что вы имеете отличное оборудование, промышленные БПЛА и великолепных операторов, заказчиков работ, но все равно попали в тюрьму. Да, именно так, ведь несоблюдение требований законодательства к организации летных мероприятий и открытия воздушного пространства совершенно спокойно может привести к таким последствиям. Ничего не попишешь, в этом смысле в России придумано всё так, чтобы даже при условии соблюдения всех правил можно что-то не учесть. Вообще процесс получения официального разрешения на полеты (открытия воздушного пространства) еще тот концерт. Каждый случай специфичен. Общие же принципы таковы. Для осуществления летных мероприятий с использованием БПЛА необходимо строго руководствоваться требованиями законодательства. Основным документом для работы по открытию воздушного пространства является постановление Правительства РФ от 11 марта 2010 г. N 138 «Об утверждении Федеральных правил использования воздушного пространства Российской Федерации». Второй параграф Правил содержит определение БПЛА: беспилотный летательный аппарат - летательный аппарат, выполняющий полет без пилота (экипажа) на борту и управляемый в полете автоматически, оператором с пункта управления или сочетанием указанных способов.

Таким образом, для выполнения требований Законодательства для обеспечение полетных мероприятий (в общем случае) необходимо выполнить ряд обязательных мероприятий. Необходимо подготовить Сообщение о плане полета беспилотного летательного аппарата (далее - сообщение о плане запуска). Сообщение представляет собой сведения о планируемой деятельности по использованию воздушного пространства, которые направляются пользователем воздушного пространства или его представителем в орган обслуживания воздушного движения (управления полетами) по авиационной наземной сети передачи данных и телеграфных сообщений, по сети Интернет или на бумажном носителе, включая факсимильное сообщение.

Сообщение о плане запуска по авиационной наземной сети передачи данных и телеграфных сообщений, а также на бумажном носителе, включая факсимильное сообщение, направляется в виде формализованной телеграммы, состоящей из трех частей: адресной, информационной и подписной.

Адресная и подписная части телеграммы заполняются в соответствии с установленными правилами адресования и передачи телеграфных сообщений.

Информационная часть телеграммы заполняется в последовательности и по правилам, определенным Табелем сообщений о движении воздушных судов в Российской Федерации и требованием Законодательства.

Сообщение о плане запуска по сети Интернет направляется путем заполнения информационной части плана полета воздушного судна на веб-сайте органа ОВД в последовательности и по правилам, определенным настоящим Табелем сообщений.

Текст сообщения о плане запуска заполняется печатными буквами в соответствующих случаях латинского или русского алфавита. В виду динамично развивающего Законодательства в области использования воздушного пространства, указанные правила изменяются. Невыполнение или частичное выполнение указанных правил может привести к административной ответственности физических или юридических лиц, а в случае тяжких последствий – к уголовной ответственности в установленном в Законодательстве порядке.

Требования к операторам БПЛА и руководителю полетов

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

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

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

В деловых целях данные аппараты применяются для аэросъемки объектов, территорий, земельных площадей, последствий от стихийных бедствий и т.д. С помощью данной техники имеется возможность проводить землеустроительные работы, планирование размещений наземных инженерных коммуникаций. Проводить анализ на основании данных, полученных со съемки с воздуха по проектированию дорог, мостов, развязок. Беспилотники для аэрофотосъемки полезны и незаменимы практически в любой отрасли экономики. Так в дорожных ситуациях, в условиях плохой видимости или на незнакомой местности, транспортная компания может использовать беспилотные аппараты для наблюдения и получения данных о состоянии ближайших отрезков пути. Съемка с беспилотников сельскохозяйственных угодий позволяет контролировать посевные работы, мелиорацию, выявлять зоны низкой урожайности.

Беспилотники для воздушной съемки в гражданских целях решают следующие задачи:

Съемка свадеб и корпоративов.
Охрана личных вещей, домов, отдельно стоящих зданий на участке.
Доставка и перевозка различных ценностей.
Использование аппаратов для охоты и наблюдения.
Помощь в разведке труднопроходимых дорог, в незнакомой местности.
Интерьерная и экстерьерная съемка фасадов домов, коттеджей, зданий.
Панорамная съемка городов, районов города.
Аэросъемка спортивных соревнований (велогонок, заплывов, айронмен и т.д.

Купить БПЛА для аэрофотосъемки Вы можете с нужными целевыми нагрузками.

Для качественной съемки видео, фото требуются технические изделия с определенными параметрами. К примеру, аэрофотосъемка коммерческой недвижимости требует наличия у беспилотника камер высокой четкости HD для создания продающих видов объектов сверху. Аэросъемка и обследование трубопроводов, коммерческих объектов требует наличия мультиспектральных камер, тепловизоров. Конечно же, мониторинг мобильных, движущихся объектов требует установки специальных целевых нагрузок, таких как – камеры с 10,20,30,40 кратным увеличением, камеры с возможностью захвата и автоматического отслеживания цели. Более 30 целевых нагрузок имеется в продаже в нашем специализированном центре.

Стоимость беспилотника для аэрофотосъемки начинается от 80 000 рублей.

Для проведения любительской съемки с воздуха мы рекомендуем покупать дроны компании DJI . Для решения специализированных бизнес задач – мы рекомендуем обратить внимание на серии беспилотных аппаратов Geoscan и Supercam . Цена профессиональных БПЛА зависит от комплектации, подключаемых целевых нагрузок, установки доп. программного обеспечения. Имеются в продаже также БПЛА коптерного типа, серия Supercam X6M2 и Geoscan 401. Подробнее об их ТТХ, возможностях читайте в соответствующих разделах нашего сайта.
В стоимость БПЛА для аэросъемки входят:

Сам беспилотный аппарат.
Наземная станция управления.
Комплект запасных частей.
Программное обеспечение (уже установлено).
Инструкция, полетные формуляры.

За более подробными консультациями по условиям поставки БПЛА, получения коммерческих предложений и

Технология аэрофотосъемки на основе БПЛА состоит из следующих этапов:

1) подготовительные работы;

2) полевые работы;

3) камеральные работы.

2.1 Подготовительные работы аэрофотосъемки с использованием бпла

Подготовительные работы включают:

получение и уточнение технического задания;

сбор и систематизацию данных – картографических или фотографических материалов, списков координат пунктов ГГС или межевой сети и т.п.;

анализ физико-географических характеристик района работ – лесной, горный, водный, средняя температура и т.п.;

разработку технического проекта и карты (схемы), в которой отображается граница участков работ, срок выполнения, намеченные к определению точки планово-высотной полевой подготовки снимков;

расчет и ввод данных на наземной станции управления: высоты съемки, продольного и поперечного перекрытия, границы съемки, положение стартовой позиции относительно максимально высотных объектов, выбор посадочной площадки;

выбор точек планово-высотной подготовки снимков (опорных и контрольных точек), а также выбор метода определения координат этих точек;

получение разрешения на проведение полета;

технический осмотр и подготовка приборов и техники к работе;

осмотр и зарядка аккумуляторных батарей.

2.2 Полевые работы аэрофотосъемки с использованием бпла

Полевые работы включают:

геодезические (планово-высотная подготовка) работы – определение координат временных базовых станций и точек ПВО;

аэрофотосъемочные работы – подготовка полетного задания, аэрофотосъемка, контроль качества АФС.

2.2.1 Планово-высотное обоснование аэросъемки

Требования к планово-высотному обоснованию (ПВО) для аэрофотосъемки с помощью БПЛА приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Требования к планово-высотному обоснованию для аэрофотосъемки с помощью БПЛА

2.2.2 Аэрофотосъемочные полевые работы

Оператор с помощью наземной станции управления (НСУ) задаёт территорию съёмки и требуемое пространственное разрешение. Программа рассчитывает полетное задание, проверяет его выполнимость. Пример расчета полетного задания в ПО Geoscan Planner 2.1 представлен на рисунке 2.1.

Программа управления полетом БПЛА позволяет выполнять следующие функции:

нанесение района проведения работ на пользовательскую карту;

расчет маршрутов полета БПЛА по исходным данным;

по масштабу создаваемого ЦТП и высоте сечения рельефа местности расчет высоты полета БПЛА;

по параметрам цифровой камеры, величине продольного и поперечного перекрытия аэрофотоснимков, максимальной и минимальной высоте рельефа в районе съемки, скорости и направление ветра – расчет времени выполнения полета, количества снимков на район съемки, скорость движения БПЛА, интервалы съемки;

в случае если для покрытия всего района съемки необходимо производить несколько полетов, а также, если старт и посадку БПЛА необходимо выполнять с разных стартовых позиций, - осуществить разбивку района съемки на отдельные участки.

Полётное задание загружается в автопилот беспилотника.

Рисунок 2.1– Пример расчета полетного задания в ПО Geoscan Planner 2.1

Порядок выбора точки старта и посадки БПЛА следующий:

точка старта должна находиться с минимальным удалением от исследуемых объектов;

определить направление маршрута относительно наземной станции управления и убедиться в отсутствии препятствий в этом направлении для обеспечения прямой радиовидимости;

определить направление запуска и убедится в отсутствии препятствий в этом направлении;

убедиться в отсутствии препятствий в зоне посадочной площадки; при этом следует учесть, что на посадку аппарат заходит против ветра, точка захвата координат является точкой открытия парашюта в режиме автоматической посадки и аварийной посадки в случае потери связи;

для безопасного запуска и посадки БПЛА необходимо отсутствие препятствий: строений, мачт, вышек, заводских труб высотой более 50 м на удалении 500 м;

площадка посадки выбирается вблизи точки старта из учета возможности визуального контроля оператором захода на посадку и посадки БПЛА;

для посадки БПЛА выбирается ровный участок местности диаметром не менее 50 м с травяным покрытием высотой не более 1 м; на площадке не должно быть предметов, при приземлении на которые возможно повреждение БП

Производится запуск беспилотного летательного аппарата с катапульты (рис. 2.2), и он в автоматическом режиме осуществляет взлёт, выход на заданную НСУ высоту и начинает выполнять полётное задание.

Во время полёта автоматически выполняется фотосъёмка и определение центров фотографирования с помощью GPS/ГЛОНАСС приёмника. Оператор на земле в режиме онлайн получает данные телеметрии (координаты, высота, крен, тангаж и др.). Все параметры отображаются на экране ноутбука, и оператор в онлайн режиме контролирует процесс выполнения работ, а также может в любой момент изменить поставленную задачу.

Рисунок 2.2 – Запуск БПЛА

По завершению выполнения полётного задания беспилотный летательный аппарат снижается до заданной НСУ высоты и выпускает парашют (рис. 2.3), происходит мягкая посадка. С технической точки зрения, использование парашюта является наиболее безопасным способом посадки на неподготовленную площадку, обеспечивая сохранность планера и бортового оборудования, позволяет значительно увеличить ресурс использования планера.

Рисунок 2.3– Посадка БПЛА

Непосредственно после приземления, есть возможность получить предварительный результат выполненной работы. Аэрофотоснимки загружаются в ноутбук с установленным программным обеспечением PhotoScan, и осуществляется предварительная обработка и построение 3D модели местности, ортофотоплана и цифровой модели местности (рис. 2.4).

Рисунок 2.4. Предварительная обработка полученных данных

При создании накидного монтажа каждый аэрофотоснимок отображается на цифровой карте. Расположение аэрофотоснимков на карте и их масштаб определяются координатами центральной точки аэрофотоснимка, углом азимута и высотой, полученными в момент фотографирования по данным бортового GPS-приемника.

По результатам накидного монтажа оцениваются следующие параметры:

наличие пропусков аэрофотоснимков в маршруте (пропущенным считается аэрофотоснимок, если продольное перекрытие смежных аэрофотоснимков меньше заданного);

отклонение масштаба аэрофотоснимков от заданного (не более 5 %);

продольное и поперечное перекрытие аэрофотоснимков;

прямолинейность маршрутов (для контроля прямолинейности маршрутов производится монтаж каждого маршрута по начальным направлениям; главные точки аэрофотоснимков, расположенных на концах маршрута, соединяются прямой, от которой измеряется стрелка прогиба (расстояние от прямой до наиболее удаленной от нее главной точки). Прямолинейность определяется в процентах отношением стрелки прогиба маршрута к его длине. Стрелка прогиба не должна превышать 2 % от длины маршрута.);

величина продольных углов наклона двух смежных кадров маршрута и взаимных поперечных углов наклона на перекрывающейся части двух смежных аэрофотоснимков соседних маршрутов следующие: углы наклона не должны превышать 3° (число аэрофотоснимков с углом наклона 3° допускается не более 10 % от общего количества аэрофотоснимков на съемочном участке);

ошибка установки цифровой камеры на угол сноса (не более 6°) .

БПЛА для аэрофотосъемки позволяет существенно снизить затраты на производство аэрофотосъемочных работ. Опыт работ показывает, что для проведения аэрофотосъемки с целью подсчёта объёмов горной породы на карьере площадью 2 км2, потребуется 1 час. Традиционная же методика работ, включающая наземную инструментальную съёмку, потребует не менее трёх дней

Описание:

БПЛА для аэрофотосъемки позволяет существенно снизить затраты на производство аэрофотосъемочных работ. БПЛА , специализированный для решения задач геодезии и картографии, представлен аппаратом DELTA-M, который по своим техническим характеристикам не имеет аналогов среди других лёгких российских БПЛА гражданского назначения и, по существу, представляет собой самостоятельный картографический инструмент.

Отличительной особенностью БПЛА для аэрофотосъемки DELTA-M является наличие высокоточного приёмника глобальной навигационной спутниковой системы и опорно-поворотного устройства с гиростабилизацией, стабилизирующего оптическую ось. Благодаря последнему при выполнении аэрофотосъемки отсутствует так называемая «ёлочка», которая образуется в случае применения БПЛА с жёстко прикрепленным к корпусу фотоаппаратом из-за колебания корпуса планера.

Отсутствие «ёлочки» позволяет увеличить расстояние между маршрутами, что ведет к увеличению площади аэрофотосъемки, выполняемой за один полет. Кроме того, существенно уменьшается количество фотографий, вовлекаемых в обработку, что существенно сокращает сроки обработки первичных материалов для получения качественного ортофотоплана.

Преимущества:

– снижение затрат на производство аэрофотосъемочных работ,

– высокая производительность. Опыт работ показывает, что для проведения аэрофотосъемки с целью подсчёта объёмов горной породы на карьере площадью 2 км2, потребуется 1 час. Получение ортофотоплана и ЦМР занимает не более 4-х часов автоматической обработки, которую возможно производить в ночное время без участия оператора. Традиционная же методика работ, включающая наземную инструментальную съёмку, потребует не менее трёх дней,

– применение беспилотных летательных аппаратов позволяет выполнять съёмку труднодоступных мест, исключая нахождение в них работников предприятия, и не подвергая их риску для жизни и здоровья.

Технические характеристики БПЛА для аэрофотосъемки DELTA-M:

Характеристики:	Значение:
Скорость летательного аппарата	65-80 км/ч
Высота полёта	100-3000 м
Разрешение фотоснимков	3-10 см/пикс. в зависимости от высоты (300-1000 м соответственно)
Производительность съёмки	для задач мониторинга - до 80 км 2 / вылет; для разрешения 10 см/точку - до 30 км 2 / вылет; для разрешения 3 см/точку - до 10 км 2 / вылет.
Дальность действия радиосвязи	30 км
Продолжительность полёта	До 200 минут
Допустимая скорость ветра	15 м/с
Взлёт	катапультный
Посадка	парашютная
Диапазон рабочих температур	от -35°С до +40°C
Диапазон углов перемещения гиростабилизированного опорно-поворотного устройства	по углу крена ± 45°; по углу тангажа ± 25°; по углу сноса ± 50°.
Точность привязки центра фотографирования	базовая комплектация: средняя квадратическая ошибка (СКО) в плане 2 м, по высоте 3 м комплектация с GPS\ГЛОНАСС приёмником повышенной точности (фазовый дифференциальные режим – RTK): СКО в плане 0.1 м, по высоте 0.2 м
Конфигурация фотоаппаратуры	Sony RX-1 полноразмерная матрица 35 мм; центральный затвор; Разрешение 6000 х 4000; (имеется опция Canon EOS-M c объективом EF50мм f1/1.4 USM)
Гарантированный ресурс планера	50 посадок
Ресурс комплекса аккумуляторных батарей	50 циклов до снижения ёмкости на 20%

Этапы аэрофотосъемки:

Технологически аэрофотосъёмка с БПЛА производится в несколько этапов: подготовительные камеральные работы и составление лётного задания; маркирование опорных точек на местности и выполнение лётного задания (полевые работы); камеральная обработка полученных материалов.

Для получения высокоточных данных необходима предварительная инструментальная привязка сети опорных точек и закрепление на них опознавательных знаков, которые в идеальном случае представляют собой кресты с обозначенным центром, маркированные на местности. Их количество может зависеть от типа рельефа, целей проведения и условий съёмки. Например, для получения качественного ортофотоплана масштаба 1:1000 с применением опорно-поворотного устройства с гиростабилизацией достаточно 8 опорных и 2 контрольных точек на 1 км2 местности.

Перед запуском БПЛА в интерфейсе наземной станции управления (НСУ) задаются: область съёмки, требуемые значения продольного и поперечного перекрытия и высота полета, от которой зависит пространственное разрешение снимков. По указанным параметрам наземная станция управления автоматически создает маршрут, следуя по которому, БПЛА совершает аэрофотосъёмку с фиксацией координат каждой точки фотографирования.

Получение качественных результатов фотосъёмки обеспечивается обработкой цифровых снимков в специализированных программных пакетах, таких как: Pix4Dmapper, Photoscan, PHOTOMOD, позволяющих существенно упростить и автоматизировать процесс обработки исходных материалов (определение связующих точек на соседних снимках и уравнивание по указанным опорным точкам). Обработка материалов аэрофотосъемки полностью автоматизирована, для этого необходимо загрузить в программное обеспечение полученные аэрофотоснимки, положение центров фотографирования и задать координаты опорных точек, после чего программное обеспечение создаст точную цифровую модель местности.

Статьи по теме