Përdorimi i UAV-ve për fotografim në shkallë të gjerë. Mjete ajrore pa pilot për fotografim ajror

Llogaritja e parametrave të fotografimit ajror duke përdorur një mjet ajror pa pilot

k.s.-kh. Sc., Profesor i Asociuar

(SPbGLTA, Shën Petersburg, Rusi)

Në artikull është paraqitur llogaritja e parametrave për planifikimin e fotografimit ajror me kamera dixhitale me përdorimin e mjeteve ajrore pa pilot.

Fotografimi ajror nga mjetet ajrore pa pilot po bëhet gjithnjë e më i përhapur, gjë që çon në përdorimin e kamerave dixhitale moderne, të dizajnuara posaçërisht dhe standarde, në kombinim me UAV-të. Fotografitë e marra me një aparat fotografik dixhital mund të përpunohen menjëherë pas shkrepjes. Përdorimi i kamerave ajrore (AFA) me UAV që i përkasin klasave Micro dhe Mini sipas klasifikimit ndërkombëtar është i pamundur, pasi ato kanë një peshë dhe madhësi mjaft të madhe, dhe gjithashtu kanë një sërë disavantazhesh. Për shembull, për të marrë materiale fotografike ajrore, filmi duhet të zhvillohet dhe të skanohet. Në të njëjtën kohë, disavantazhi kryesor i kamerave dixhitale është rezolucioni i ulët i imazheve që rezultojnë në krahasim me imazhet e marra nga AFA me një madhësi kornizë 23x23 cm.

Për të planifikuar fotografimin nga ajri, është e nevojshme të llogariten parametrat bazë. Gjatë llogaritjes së parametrave të fotografimit ajror me një mjet ajror pa pilot të pajisur me një aparat fotografik dixhital, do të kërkohen të dhënat fillestare të mëposhtme, të cilat janë përmbledhur në tabelën 1.

Tabela 1

Të dhënat fillestare për llogaritjen e parametrave të fotografimit ajror

Gjatë kryerjes së fotografimit nga ajri me kamera dixhitale, për të marrë imazhe me madhësinë e kërkuar të pikselit në tokë, është e nevojshme të shkrepni në një lartësi të caktuar. Rezolucioni i imazheve dixhitale zakonisht karakterizohet nga numri i pikave për inç - dpi (nga pikat angleze për inç) dhe madhësia e pikselit në tokë - GSD(nga anglishtja Distanca e mostrës së tokës). Lartësia e fluturimit llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme:

Hkat- lartësia e fluturimit, m;

GSD- madhësia e një piksel në tokë, rezolucion pixel, m/px;

lX- madhësia e imazhit të kamerës, px.

Meqenëse fotografitë dixhitale kanë formën e një drejtkëndëshi, rekomandohet që gjatë shkrepjes ta vendosni kamerën me anën e gjatë përgjatë drejtimit të shkrepjes, pasi kjo do të rrisë bazën fotografike dhe, për rrjedhojë, do të përmirësojë shkallën fotogrametrike (Fig. 1). .

Oriz. 1. Pozicioni relativ i fotove përgjatë rrugës

Në Fig. 1 është qartë e dukshme se nëse raporti i pamjes së figurës është 2:3, atëherë pozicionimi i figurës me anën e gjatë përgjatë drejtimit të shkrepjes ju lejon të rritni bazën fotografike ( b) 1.5 herë. Prandaj, koha rritet me 1.5 herë TRF për regjistrimin e informacionit nga një aparat fotografik dixhital në një pajisje ruajtëse. Prandaj, distanca minimale midis kornizave Bmin për një aparat fotografik dixhital varet kryesisht nga karakteristikat e tij teknike dhe shpejtësia e mjetit ajrore pa pilot V.

Mbivendosjet midis imazheve ngjitur të së njëjtës rrugë quhen gjatësore ( Px) . Të dyja mbivendosjet shumë të vogla dhe shumë të mëdha janë të papërshtatshme për prodhim. Për shikimin stereoskopik të zonës së filmuar, mjafton të ketë një mbivendosje gjatësore prej 50%. Por pjesët skajore të fotografive ajrore kanë një sërë defektesh, kështu që nuk është e mundur të shihet e gjithë zona e fotografisë ajrore në mënyrë stereoskopike. Mbivendosjet e mëdha janë gjithashtu të papranueshme, pasi kjo zvogëlon ndjeshëm volumin e imazhit. Me mbivendosje pothuajse 100%, merren dy fotografi identike ajrore që nuk kanë efekt stereoskopik. Mbivendosja midis imazheve ngjitur në kushtet e shkrepjes së sheshtë duhet të jetë në intervalin 56-69%, në kushte malore - deri në 80-90%. Kështu, distanca midis imazheve ( B) duke marrë parasysh mbivendosjen gjatësore përcaktohet me formulën e mëposhtme:

Por gjatë kryerjes së fotografimit nga ajri duke përdorur UAV-të, për të siguruar mbivendosjen e nevojshme gjatësore midis imazheve ngjitur të së njëjtës rrugë (Fig. 2), duhet të respektohet kufizimi i mëposhtëm:

Oriz. 2. Skema e fotografimit ajror të kantierit

Gjerësia e rrugës në tokë ( L.M.) varet nga lartësia e kornizës ( ly) aparat fotografik dixhital i përdorur në lidhje me një UAV.

Mbivendosjet ndërmjet rrugëve quhen tërthore ( Py). Vlera e tyre zakonisht vendoset në intervalin 20-40%. Ju mund të përcaktoni distancën midis rrugëve ngjitur duke përdorur formulën:

Gjatësia e seksionit Dx e barabartë me gjatësinë e rrugës mesatare në drejtimin gjatësor nga buza e majtë e fotografisë së parë ajrore në skajin e djathtë të fotografisë së fundit ajrore. Gjerësia e zonës Dy matet në një drejtim tërthor në mes të rrugës nga maja e fotografisë ajrore të rrugës së parë deri në fund të fotografisë ajrore të rrugës së fundit. Kështu, numri i fotografive në rrugë Nsn përcaktohet si raport i gjatësisë së seksionit me distancën midis imazheve, duke marrë parasysh mbivendosjen gjatësore.

Numri i itinerareve do të jetë më i madh për një raport të gjerësisë së seksionit me distancën ndërmjet rrugëve ngjitur.

Numri i goditjeve për zonë Nuch përkufizohet si numri i përgjithshëm i imazheve përgjatë të gjitha rrugëve të fotografimit ajror.

Kur vlerësohet efektiviteti dhe fizibiliteti ekonomik, është e rëndësishme të përcaktohet se sa kohë do të duhet për të bërë fotografi ajrore të vendit. tuch. Kjo do t'ju lejojë gjithashtu të vlerësoni se në cilën periudhë kohore është më mirë të kryeni këtë punë.

Si rezultat, mund të nxirren përfundimet e mëposhtme:

1. Krahasuar me AFA-të tradicionale, kamerat dixhitale janë inferiore në treguesit teknikë (në rezolucionin e imazhit), gjë që rrit numrin e rrugëve dhe imazheve në to gjatë fotografimit ajror dhe si rrjedhojë e ndërlikon përpunimin e mëtejshëm të materialeve të marra.

2. Gjatë kryerjes së fotografimit nga ajri të UAV-ve, për të siguruar mbivendosjen midis imazheve, është e nevojshme të merren parasysh karakteristikat teknike të kamerave dixhitale, si dhe këshillohet të zgjidhni një UAV me një konfigurim aerodinamik "glider", i cili e lejon atë. për të fluturuar me një shpejtësi mjaft të ulët.

3. UAV-të mund të përdoren në mënyrë shumë efektive për rilevimin e zonave të vogla, për shembull, për hartimin e planeve kadastrale të zonave të vogla dhe monitorimin operacional të situatës në zonat problematike.

Kjo punë u mbështet nga një grant nga Presidenti i Federatës Ruse për shkencëtarët e rinj rusë MK-2617.2010.5.

Bibliografi

1. , fotografim ajror dhe aviacion Vavilov. Vlerësimi i cilësisë së fotografimit ajror: Udhëzime për ushtrimet laboratorike. L.: LTA, 1s.

2. Mjetet ajrore pa pilot Nikiforov për inventarin, hartën dhe menaxhimin e objekteve të kopshtarisë së peizazhit // Pyjet e Rusisë në shekullin e 21-të. Materialet e konferencës së parë shkencore dhe praktike ndërkombëtare në internet. - Shën Petersburg: SPbGLTA, 2009. Nr. 1, f. 248-251.

3. Kamerat Nikiforov të përdorura për fotografim ajror nga mjete ajrore pa pilot në pylltari // Pyjet e Rusisë në shekullin XXI. Materialet e konferencës së parë shkencore dhe praktike ndërkombëtare në internet. - Shën Petersburg: SPbGLTA, 2010. Nr. 4, f. 65-70

4. , Kadegrov, avion i prodhuar nga Rusia i përdorur në industrinë pyjore // Pyjet e Rusisë në shekullin XXI. Materialet e konferencës së tretë ndërkombëtare shkencore dhe praktike në internet. - Shën Petersburg: SPbGLTA, 2010. Nr. 3, f. 144-149.

5. , Munimaev i mjeteve ajrore të huaja pa pilot // Procedurat e Fakultetit të Inxhinierisë Pyjore të PetrSU. - Petrozavodsk: Shtëpia Botuese PetrSU, 2010. Nr. 8, f. 97-99.

6. Dispozitat bazë për fotografimin ajror të kryera për krijimin dhe përditësimin e hartave dhe planeve topografike të Komitetit Shtetëror të Burimeve Natyrore dhe Peizazheve. –M.: Nedra, 1982, -16 f.

7. Metodat e thata në pylltarinë dhe ndërtimin e peizazhit: Teksti mësimor. - Yoshkar-Ola: MarSTU, 20s.

Të dhënat e sondazhit të UAV-ve të shfaqura në këtë faqe sigurohen nga . Teknologjia për përpunimin e materialeve të shkrepjes në softuerin Agisoft PhotoScan është siguruar nga Plaza LLC.

Përdorimi i mjeteve ajrore pa pilot (UAV) mund të ulë ndjeshëm koston e fotografimit nga ajri. Nga pikëpamja e fotogrametrisë tradicionale, cilësia e një shkrepjeje të tillë ka shumë të ngjarë të vlerësohet si e papranueshme, pasi UAV-të, si rregull, janë të pajisura me kamera të segmentit të konsumatorit, pajisjet xhiro-stabilizuese nuk përdoren, dhe gjatë xhirimit, devijimet e akseve optike nga vertikali prej disa gradësh nuk janë të rralla, gjë që e ndërlikon ndjeshëm procesin e përpunimit parësor të imazhit. Megjithatë, për softuerin modern fotogrametrik, këto disavantazhe nuk paraqesin probleme të rëndësishme. Për më tepër, zhvillimi i metodave dixhitale të përpunimit fotogrametrik ka çuar tashmë në shfaqjen e programeve dhe sistemeve softuerike të afta për të përpunuar edhe të dhëna të tilla "me cilësi të ulët" të fotografimit ajror në një mënyrë shumë të automatizuar, me pjesëmarrje minimale të operatorit.

Le të shqyrtojmë zinxhirin teknologjik për marrjen e një harte topografike duke përdorur komponentët e mëposhtëm:

• UAV për fotografim ajror;
• Softueri Agisoft PhotoScan si mjet për përpunimin e materialeve të xhirimit;
• Mjete GIS Panorama për vektorizimin e ortofotove dhe marrjen e hartave topografike.

Fotografi ajrore duke përdorur UAV

Në terma teknikë, procesi i fotografimit ajror duke përdorur UAV përbëhet nga tre faza: përgatitore, studimi aktual dhe pas-përpunimi i të dhënave të marra.

Faza përgatitore
Në këtë fazë bëhet si më poshtë:

• studimi i materialeve në dispozicion; formimi ose grumbullimi i kërkesave për materialet që duhet të merren nga rezultatet e anketimit - lloji dhe shkalla e hartës, kufijtë e objektit të studimit; duke i sjellë ato në kërkesat teknike për materialet e xhirimit: rezolucioni, koordinatat e konturit të zonës së xhirimit, mbivendosja e imazheve, saktësia e përcaktimit të koordinatave të qendrave të fotografimit, kërkesat për një rrjet referimi tokësor (për xhirimet e kombinuara, për shembull, kur fotoplani është i lidhur me pikat e një rrjeti referimi tokësor, përkufizimet e kërkesave të saktësisë së CCF nuk janë paraqitur fare);
• formimi i një misioni fluturimi për një UAV. Ajo kryhet nga programi i planifikuesit të fluturimit të përfshirë në kompleks. Operatori duhet të zgjedhë kompleksin UAV të përdorur (nëse programi ju lejon të punoni me disa konfigurime të UAV dhe pajisjeve fotografike), të vendosni konturin e zonës së xhirimit dhe pozicionin e përafërt të vendit të nisjes në hartë, të vendosni rezolucionin e kërkuar dhe mbivendosje, pas së cilës programi llogarit planin e fluturimit dhe kontrollon fizibilitetin e tij.

Kryerja e fotografimit nga ajri
Pas mbërritjes në vendin e nisjes:

• sqarimi i pozicionit të vendit të nisjes, vendosja e pikës së kthimit dhe futja e të dhënave për shpejtësinë dhe drejtimin e erës në lartësinë e funksionimit, nëse dihet;
• përditësimi automatik i planit të fluturimit dhe ri-kontrolli i fizibilitetit të tij;
• lëshimi i një UAV nga një lëshues;
• xhirimi në modalitetin automatik;
• ulje.

Kryerja e studimit të terrenit duke përdorur një UAV

Kur përdorni metodën e kombinuar, përcaktohen koordinatat e pikave të kontrollit të zgjedhura për këputje.

Pas-përpunimi i të dhënave
Përbëhet nga:

• marrja e të dhënave (fotot dhe regjistri i fluturimit) nga mediumet e ruajtjes në bord;
• vlerësimi vizual i cilësisë së fotografive dhe refuzimi i shkrepjeve "teknike", nëse ka të regjistruara. Pozat teknike nënkuptojnë fotografitë e bëra jashtë zonës së xhirimit - kur i afrohemi zonës, në harqe kthese etj.;
• gjenerimi i një skedari për lidhjen e qendrave fotografike. Gjatë fluturimit, pajisjet e kontrollit regjistrojnë parametra të ndryshëm, duke përfshirë koordinatat, shpejtësinë dhe parametrat e orientimit të avionit. Pas përfundimit të xhirimit, është e nevojshme të zgjidhni koordinatat që korrespondojnë me momentet e fotografimit nga skedari i regjistrit të fluturimit dhe t'i caktoni ato në imazhe specifike. Një përpunim i tillë, si rregull, kryhet në të njëjtin program - planifikuesi i misionit të fluturimit.

Në përputhje me kërkesat e udhëzimeve të industrisë, për të marrë harta topografike në shkallën 1:2000, kërkohet një bazë fotografike me rezolucion 15 cm/piksel dhe me një gabim në përcaktimin e koordinatave në çdo pikë jo më të lartë se 60. cm Kjo rezolucion arrihet lehtësisht kur shkrepni nga një UAV duke përdorur kamera kompakte. Për shembull, shkrepja me kamera si Canon S-95 ose Sony NEX-5 (me lente SEL30M35) nga një lartësi prej rreth 200-300 m prodhon imazhe me një rezolucion prej 5 cm/pixel.

Referencimi i saktësisë së kërkuar arrihet duke matur koordinatat e qendrave të fotografimit duke përdorur marrës GNSS me precizion të lartë brenda rrjetit të referencës, ose duke përdorur një rrjet referimi tokësor, pikat e të cilit referohen me një gabim jo më shumë se 30 cm.

Përpunimi i fotografive ajrore në softuerin Agisoft PhotoScan

Programi Agisoft PhotoScan është një mjet universal për gjenerimin e modeleve tredimensionale të sipërfaqeve të objekteve të shkrepjes nga imazhet fotografike të këtyre objekteve. PhotoScan përdoret me sukses si për ndërtimin e modeleve të objekteve dhe objekteve të shkallëve të ndryshme - nga artefaktet arkeologjike miniaturë deri te ndërtesat dhe strukturat e mëdha, si dhe për ndërtimin e modeleve të terrenit bazuar në të dhënat e fotografimit ajror dhe gjenerimin e matricave të lartësisë dhe ortofotomapëve të ndërtuara në bazë të këtyre. modele. Përpunimi i të dhënave në PhotoScan është jashtëzakonisht i automatizuar - operatorit i janë caktuar vetëm funksionet e monitorimit dhe menaxhimit të mënyrave të funksionimit të programit.

Ndërtimi dhe lidhja e një modeli terreni në program përbëhet nga tre faza kryesore:

• duke ndërtuar një model të përafërt. Në këtë fazë, përcaktimi automatik i pikave të përbashkëta në imazhet e mbivendosura, restaurimi i rrezeve projektuese, përcaktimi i koordinatave të qendrave të fotografimit dhe elementeve të orientimit relativ të imazheve, llogaritja e parametrave që përshkruajnë sistemin optik (shtrembërimi, koeficienti i asimetrisë, pozicioni i pika qendrore) kryhen. Të gjitha këto llogaritje kryhen në program në një operacion;
• lidhja e modelit që rezulton me një sistem koordinativ të jashtëm (gjeodezik, gjeografik) dhe rregullimi i të gjithë parametrave të sistemit - koordinatat e qendrave të fotografimit dhe pikave të kontrollit të tokës, këndet e orientimit të imazhit, parametrat e sistemit optik duke përdorur metodën e rregullimit parametrik. Koeficientët e peshimit për rregullim janë gabimet në përcaktimin e koordinatave të pikave të vrojtimit (qendrave fotografike), përcaktimit të koordinatave të pikave të rrjetit mbështetës tokësor, deshifrimit dhe shënimit të pikave të kontrollit në imazhe;
• ndërtimi i një modeli poligonal të sipërfaqes së terrenit bazuar në parametrat e përcaktuar në fazën e mëparshme. Programi zbaton një metodë të shprehur, e cila konsiston në trekëndëshimin e vetëm pikave të përbashkëta të marra në fazën e parë, dhe metoda më të sakta të përpunimit, e cila konsiston në përcaktimin e pozicionit hapësinor për çdo piksel të imazhit (në varësi të shkallës së specifikuar të detajeve, çdo fillim , çdo i katërti, çdo i gjashtëmbëdhjetë përpunohet, etj. – vetëm pesë nivele të mundshme).

Modeli që rezulton përdoret më pas për të gjeneruar ortofoto dhe DEM.

Nga këndvështrimi i operatorit, procesi i punës me programin duket si ky:

Pamjet e mëposhtme të ekranit të dritares së programit ilustrojnë qartë procesin e përpunimit të materialeve të fotografimit ajror duke përdorur shembullin e vëzhgimit të vendit të provës Zaoksky, materialet e të cilit u siguruan nga Gazprom Space Systems OJSC. Përpunimi i këtyre materialeve në një PC të pajisur me një procesor Intel Core i7 2600K me 4 bërthama dhe 16 GB RAM zgjati rreth tre deri në katër orë - nga ngarkimi i fotove deri te eksportimi i një modeli ortomozaik dhe dixhital të terrenit në formatin GeoTiff. Nga kjo kohë, rreth një orë u shpenzua për deshifrimin dhe shënimin e pikave të referencës - puna manuale e operatorit, dhe pjesa tjetër e kohës u shpenzua për kryerjen e llogaritjeve.

Është e mundur të gjenerohet një punë grumbull për përpunim. Pasi të keni ngarkuar imazhet burimore, mund të specifikoni menjëherë parametrat për secilën fazë, dhe programi do të kryejë në mënyrë të pavarur të gjithë ciklin e përpunimit.

Direkt në ndërfaqen grafike të programit, mund të bëni matjet bazë në modelin që rezulton - matni distancat, sipërfaqen dhe vëllimin e modelit.

API i zhvilluar ju lejon të krijoni skripta në Python që kontrollojnë përpunimin dhe shfaqjen e të dhënave, gjë që ju lejon të automatizoni më tej zgjidhjen e problemeve të zakonshme.

1) Fotot janë ngarkuar. Në vetitë e projektit mund të shihni se projekti përbëhet nga blloqe (copa) - pjesë të përpunuara në mënyrë të pavarur të projektit me fotografitë e tyre, modelin, SC, parametrat e kalibrimit të optikës, etj. Në këtë projekt ka një bllok të përbërë nga 415 fotografi. Shenjat NA (jo të rreshtuara) pranë fotografive tregojnë se pozicioni i këtyre fotografive në hapësirën e modelit nuk dihet ende.

2) Zgjedhja e një sistemi koordinativ

4) Shenjat në formën e topave blu shfaqin pozicionet relative të pikave të studimit (SCP), pas rregullimit ato do të zëvendësohen me shenja të një lloji tjetër, që korrespondon me pozicionin e planeve të kornizës

5) Pas përfundimit të fazës së parë të përpunimit - rregullimi primar dhe ndërtimi i një modeli pikash, formohet një re pikash që përshkruan modelin dhe një grup parametrash për orientimin relativ të fotografive. Pozicioni i fotografisë së zgjedhur shfaqet në zonën e shikimit të modelit. Fotografitë që nuk mund të rreshtoheshin do të shfaqen ende si sfera/topa dhe janë shënuar NA (jo të rreshtuara) në listën e fotografive. Nuk ka asnjë në këtë projekt

6) Vendosja e markerëve (shënuesve të pikave të referencës). Nëse e dini pozicionin e shënuesve në imazhe (në sistemin e koordinatave të imazhit), thjesht mund t'i importoni këto të dhëna në PhotoScan. Nëse shënuesit nuk janë deshifruar ende, do të duhet të specifikoni vendndodhjen e tyre direkt në program. Për çdo shënues, mjafton të shënoni pozicionin e tyre në një ose dy fotografi, dhe PhotoScan automatikisht përcakton pozicionin e tyre në fotografitë e tjera, duke theksuar fotografitë në të cilat shënuesi i zgjedhur është i pranishëm me shenja të veçanta. Në çdo imazh mund të konfirmoni ose sqaroni pozicionin e shënuesit të zgjedhur automatikisht

7) Vendosen shënues. Ju mund të ndërtoni një model terreni

8) Modeli është gati. Mund të eksportohet si DEM (modeli dixhital i terrenit) dhe në bazë të këtij modeli mund të krijohet një ortomozaik i terrenit.

9) Më në fund, mund të ndërtoni një teksturë për modelin dhe ta shikoni atë drejtpërdrejt në program.

10) Paraqitja e brendshme e modelit të sipërfaqes së Tokës në PhotoScan - rrjeti trekëndor Delaunay, modeli TIN

11) Ortomozaik i të gjithë zonës së vrojtimit.

12) Modeli dixhital i terrenit i të gjithë zonës së qitjes

Marrja e hartave të bazuara në ortomozaikë në GIS Panorama

Një kompleks i dekodimit dhe vektorizimit të automatizuar bazuar në të dhënat e sensorit në distancë, i zhvilluar në bazë të GIS "Panorama", është menduar për vektorizimin automatik të objekteve lineare dhe zonale duke përdorur imazhe raster me ngjyra të sipërfaqes së tokës.

Procesi i vektorizimit automatik përbëhet nga fazat kryesore të mëposhtme:

• parapërpunim raster;
• klasifikimi;
• klasifikim përpunim raster;
• konvertimi raster në vektor;
• përpunimi vektorial.

Përpunimi paraprak është një hap opsional dhe përfshin shkallëzimin dhe filtrimin raster. Shkallëzimi ju lejon të shpejtoni ndjeshëm përpunimin kur rezolucioni i imazhit është i tepruar. Filtrimi zvogëlon zhurmën e imazhit, gjë që ka një efekt pozitiv në rezultatet e njohjes.

Klasifikimi është procesi i përcaktimit nëse pikselët individualë të rasterit origjinal i përkasin një ose një objekti tjetër të njohur. Klasifikimi përbëhet nga tre faza kryesore. Në fazën e parë, përdoruesi përcakton mostrat e trajnimit - tregon zonat në imazh që u përkasin në mënyrë unike objekteve që njihen. Pastaj trajnohet klasifikuesi - procesi i identifikimit dhe kujtimit të karakteristikave të deshifrimit statistikor të qenësishme në objektet që njihen. Këto të dhëna përdoren në vetë klasifikimin - duke përcaktuar nëse pikselët individualë të rasterit origjinal i përkasin një objekti të njohur.

Llogaritja e karakteristikave të dekodimit statistikor gjatë trajnimit dhe klasifikimit kryhet për një dritare rrëshqitëse. Gjatë stërvitjes, dritarja lëviz brenda mostrave të trajnimit, ndërsa klasifikohet në të gjithë pjesën tjetër të imazhit. Karakteristikat spektrale (ngjyra mesatare) dhe teksturale (kontrasti, energjia, korrelacioni) përdoren si karakteristika dekoduese statistikore.

Teknologjia e klasifikimit dhe njohjes zbatohet për ortomozaikun e shkarkuar në formatin GeoTiff

Rezultati i klasifikimit është një raster klasifikimi - një raster i pikselave të rasterit origjinal që i përkasin një objekti të caktuar të njohur. Rasteri i klasifikimit përmban shumë zhurmë - pikselë të klasifikuar gabimisht. Ato mund të filtrohen bazuar në supozimin se dendësia e pikselëve të klasifikuar gabimisht është më e vogël se ajo e atyre të klasifikuara saktë.

Në fazën tjetër, informacioni i panevojshëm filtrohet, zbutet dhe shndërrohet në formë lineare dhe zonale.

Për këtë, përdoren operacione morfologjike - ndryshimi i gjendjes binare të një piksel bazuar në një analizë të gjendjes së fqinjëve të saj. Operacione të tilla përfshijnë:

• erozioni - zëvendësimi i pikselëve të vetëm me zero nëse ka të paktën një piksel zero afër;
• ndërtimi - zëvendësimi i një piksel zero me një nëse ka të paktën një piksel të vetëm afër;
• heqja e zonave të vogla - zëvendësimi i grupeve lokale me tetë të lidhura të pikselëve të vetëm me zero nëse numri i pikselëve është më i vogël se toleranca;
• mbushja e vrimave të vogla - zëvendësimi i grupeve lokale me tetë të lidhura me zero pikselë me një, nëse numri i pikselëve është më i vogël se toleranca;

Pas përpunimit, rasteri i klasifikimit shndërrohet në një grup objektesh vektoriale - linja ose zona. Procesi i konvertimit në linja krijon veçori të linjës jo të kryqëzuara. Kur konvertohen në zona, krijohen objekte të zonës që kanë pjesë të përbashkëta të konturit. Në fazën përfundimtare, objektet e njohura kombinohen ose hiqen bazuar në një analizë të pozicionit të tyre relativ. Rrjeti i kombinuar i veçorive zbutet dhe filtrohet së bashku përpara se të ruhet në hartën e krijuar.

Rezultati i interpretimit të automatizuar dhe vektorizimit të ortofotohartave mund të shikohet dhe modifikohet në GIS "Panorama"

Kur përditësohen hartat dixhitale, konturet ekzistuese të objekteve përdoren për të trajnuar automatikisht programin e dekodimit dhe vektorizimit. Nëse është e nevojshme, operatori mund të zgjedhë zona individuale që bien në imazhet më karakteristike të objekteve që deshifrohen.

Programi krahason konturet e objekteve dhe zonat përkatëse të imazheve, kujton vetitë e imazhit dhe rafinon konturet e objekteve përgjatë kufijve realë të zonave me veti të ngjashme të imazhit. Në të njëjtën kohë, objekte të reja krijohen në ato vende në imazh ku do të gjenden zona me veti të ngjashme vizuale.

Letërsia
1. Udhëzime për punën fotogrametrike gjatë krijimit të hartave dhe planeve topografike dixhitale GKINP (GNTA)-02-036-02. Moskë, TsNIIGAiK, 2002

Pjesa e parë e artikullit "AJROR PA POLIDIK: APLIKACION PËR FOTOGRAFI AJRORE PËR HARTIM" trajtoi çështje të teorisë së përgjithshme: u shqyrtuan llojet ekzistuese të UAV-ve, u dhanë shpjegime të termave kryesorë që lidhen me përdorimin e tyre dhe një pasqyrë e disa UAV-ve. u dhanë modele të përdorura me sukses në fotografimin ajror për qëllime hartografike.

Në pjesën e dytë të artikullit, do të merren parasysh tiparet e përpunimit fotogrametrik të fotografimit ajror pa pilot, do të jepen rekomandime për zbatimin e tij dhe për instalimin e pajisjeve bazë dhe shtesë në bordin e UAV për të marrë saktësinë maksimale.

A.Yu. Sechin, M.A. Drakin, A.S. Kiseleva, "Rakurs", Moskë, Rusi, 2011.

Karakteristikat e të dhënave të fotografimit ajror nga një UAV

Nuk ndryshon thelbësisht nga të shtënat nga "aeroplanët e mëdhenj", por ka veçori të caktuara, të cilat do t'i shqyrtojmë më tej. Fluturimi i një UAV, si rregull, kryhet me një shpejtësi lundrimi prej 70-110 km/h (20-30 m/s) në rangun e lartësisë 300-1500 m Për xhirime, kamera shtëpiake jometrike zakonisht përdoren me madhësi matrice 10-20 megapikselë. Kamerat zakonisht kanë një gjatësi fokale prej rreth 50 mm (ekuivalente 35 mm), që korrespondon me një madhësi pikselësh në tokë (GSD) prej 7 deri në 35 cm.

Shpesh, imazhet nga UAV-të përpunohen duke përdorur metoda të thjeshta, jo rigoroze (transformimi afinal i imazheve në një aeroplan). Si rezultat, përdoruesi merr montazhe të paraqitjes, të cilat, përveç saktësisë së ulët, mund të përmbajnë thyerje të kontureve në kryqëzimet e imazheve ngjitur.

Në këtë artikull, kur shqyrtojmë veçoritë e rilevimit nga një UAV dhe hartojmë rekomandime për zbatimin e tij, ne do të vazhdojmë nga përpunimi i rreptë i të dhënave fotogrametrike, si rezultat i të cilit mund të presim një saktësi të rezultateve të marra (zakonisht ortofotomozaikë) të urdhri i një GSD. Me parametrat e qitjes të specifikuara më sipër, rezultatet korrespondojnë në saktësi me ortomozaikët e shkallëve nga 1:500 deri në 1:2000, në varësi të lartësisë së gjuajtjes.

Për përpunimin rigoroz fotogrametrik të të dhënave të vëzhgimit ajror dhe marrjen e rezultateve më të sakta, është e nevojshme që imazhet në një rrugë të kenë një mbivendosje të trefishtë dhe mbivendosja midis imazheve të rrugëve ngjitur gjatë vëzhgimit të zonës të jetë së paku 20%. Në praktikë, kur gjuan nga një UAV, këto parametra nuk mbahen gjithmonë. Fluturimi i një UAV nuk është i qëndrueshëm; Nëse vëzhgimi nga avionët konvencionalë është planifikuar me një mbivendosje përgjatë rrugës prej 60%, dhe midis rrugëve 20-30%, atëherë vëzhgimi nga një UAV duhet të projektohet me një mbivendosje përgjatë rrugëve prej 80%, dhe midis rrugëve - 40%. në mënyrë që, nëse është e mundur, të eliminohen boshllëqet në bllokun e fototriangulimit

UAV-të zakonisht pajisen me kamera dixhitale Canon. Kjo për shkak të lehtësisë së kontrollit elektronik të kamerave të kësaj kompanie. Përdorimi i kamerave shtëpiake ka të dyja avantazhet (kosto të ulët, lehtësinë e zëvendësimit gjatë një "ulje të vështirë") dhe disavantazhe.

Disavantazhi kryesor është se kamerat shtëpiake nuk janë kalibruar fillimisht - gjatësia e saktë e tyre fokale, pika kryesore dhe shtrembërimi nuk dihen. Në të njëjtën kohë, shtrembërimet optike jolineare (shtrembërime), të pranueshme për fotografinë e përditshme, mund të arrijnë në disa dhjetëra piksele, gjë që zvogëlon saktësinë e rezultateve të përpunimit me një renditje të madhësisë. Megjithatë, kamera të tilla mund të kalibrohen në kushte laboratorike, gjë që lejon saktësinë e përpunimit që është pothuajse e njëjtë si për kamerat fotogrametrike profesionale me format të vogël.

Preferohet të instaloni lente me një gjatësi fokale fikse në kamera të tilla. Kur shkrepni, duhet ta vendosni fokusin në pafundësi dhe të çaktivizoni funksionin e fokusimit automatik.

Disavantazhi i dytë i kamerave të përdorura në UAV vlen posaçërisht për kamerat Canon - ndryshe nga kamerat fotogrametrike profesionale, ato përdorin një grilë të çarë, si rezultat i së cilës ekspozimi i pjesëve të ndryshme të imazhit bëhet në kohë të ndryshme dhe korrespondon me pozicione të ndryshme të medias. . Pra, nëse shpejtësia e diafragmës gjatë shkrepjes është 1/250 s, atëherë me një shpejtësi UAV prej 20 m/s, zhvendosja e kamerës kur shkrep një kornizë është 8 cm, e cila është e krahasueshme me rezolucionin e shkrepjes në lartësi të ulëta dhe shkakton një gabim sistematik shtesë në imazh. Gabime të tilla mund të grumbullohen gjatë procesit të trashjes (barazimit) fotogrametrik gjatë rilevimit të zonave të zgjeruara. Për të zvogëluar ndikimin e këtij efekti dhe për të eliminuar imazhet e paqarta, duhet të shkrepni nga një UAV me shpejtësinë më të ulët të mundshme të diafragmës (jo më shumë se 1/250 s, shpejtësia maksimale e diafragmës varet nga lartësia). Pjesërisht, problemi i grilës së çarë mund të zgjidhej nga kamerat me një grilë qendrore, të cilat kanë cilësi të lenteve dhe matricës të krahasueshme me kamerat Canon. Megjithatë, për të shmangur turbullimin, shpejtësitë e diafragmës duhet të jenë ende të kufizuara.

Imazhet e marra nga kamerat dixhitale, si amatore ashtu edhe profesionale, janë në formë drejtkëndëshe. Është "më e dobishme" të poziciononi kamerën në mënyrë që ana e gjatë e imazhit të jetë e vendosur përgjatë fluturimit - kjo ju lejon të shkrepni një zonë më të madhe me të njëjtën gjatësi të rrugës. Xhirimi duhet të bëhet me cilësi maksimale - me kompresimin më të vogël jpeg ose në RAW, nëse kjo e fundit është e mundur.

Niveli aktual i zhvillimit të mjeteve ndihmëse të lundrimit bën të mundur matjen e elementeve të orientimit të jashtëm (EOE) drejtpërdrejt gjatë procesit të anketimit. Saktësia tipike e matjeve të tilla arrijnë disa centimetra në koordinatat hapësinore X, Y dhe Z dhe 0,005 gradë në kënde rrotullimi, hapi dhe kthesë për sistemet më të sakta ApplanixPOSAV të instaluara në "avionët e mëdhenj". Shpesh kjo është e mjaftueshme për të përpunuar pa përdorur pika referimi. Në çdo rast, disponueshmëria e të dhënave të tilla thjeshton shumë përpunimin dhe lejon që disa hapa të përpunimit të kryhen plotësisht automatikisht. Përparimet moderne në mikroelektronikë bëjnë të mundur montimin e një xhiroskopi mekanik (më saktë MEMS - elektronik-mekanik) në një strehë me madhësi disa mm, që kushton nga 250 dollarë. Xhiroskopë të tillë nuk ofrojnë saktësinë e atyre profesionale dhe kërkojnë mirëmbajtje të konsiderueshme (në rendin e një shkalle në orë) gjatë funksionimit, por ato thjeshtojnë ndjeshëm përpunimin e mëvonshëm të të dhënave. Me dërgesat standarde, Dozor 50 mund të pajiset me sistemet e mëposhtme inerciale me përmasa të vogla - IMU (Dozor-50 është i pajisur me një IMU të zhvilluar nga Transaz Telematics LLC) dhe GPS me dy breza me precizion të lartë (TOPCONeuro160 në Ptero-E4, i ndërtuar -në ​​marrës GLONASS/GPS në Dozor-50). Saktësia e vlerësuar e këtyre pajisjeve GPS është 10 mm + 1,5 mm × B (B– distanca nga stacioni bazë në km) në plan dhe 20 mm + 1,5 mm × B në lartësi. Për fat të keq, zakonisht marrës më të lirë GPS instalohen në UAV dhe sensorët IMU nuk janë instaluar. Të dhënat për qendrat e projeksionit të imazheve në informacionin telemetrik merren nëpërmjet protokollit NMEA dhe në këtë rast kanë një saktësi deri në 20-30 m, dhe këndet e hapit, rrotullimit dhe kthesës llogariten përmes vektorit të shpejtësisë së matjeve GPS. Saktësia e këndit të devijimit në informacione të tilla telemetrike është e ulët dhe mund të kalojë 10 gradë, dhe vetë vlerat përmbajnë gabime sistematike, gjë që ndërlikon përpunimin e mëvonshëm të të dhënave.

Nëse gjatë shkrepjes është përdorur një marrës GPS me dy bandë në modalitetin diferencial (ose përpunimi PPP i të dhënave GPS), atëherë kërkohet një numër minimal pikash kontrolli për të marrë rezultatet më të sakta të përpunimit, zakonisht 1-2 pikë për 100 imazhe Në disa raste, përpunimi mund të kryhet pa pika kontrolli. Në rastin kur nuk ka qendra të sakta projeksioni, kërkesat për justifikimin e plan-lartësisë janë standarde: një pikë plan-lartësie për 6-10 bazat e vrojtimit.

Specifikat e përpunimit fotogrametrik të të dhënave të fotografimit ajror nga UAV-të

Përpunimi i fotografimit ajror nga UAV-të në sistemet fotogrametrike dixhitale (DPS) është përgjithësisht i ngjashëm me përpunimin e fotografimit ajror nga "avionët e mëdhenj". Sidoqoftë, veçoritë e të dhënave nga një UAV shpesh nuk lejojnë përdorimin e procedurave automatike të paketave standarde - disa operacione (për shembull, vendosja e pikave të lidhjes) duhet të kryhen me dorë. Më poshtë do të shikojmë veçoritë e përpunimit të fotografimit ajror nga një UAV në sistemin e skedarëve dixhital PHOTOMOD5.2. Pikërisht në këtë version të PHOTOMOD janë futur funksione të veçanta për përpunimin e të dhënave të tilla, duke thjeshtuar dhe automatizuar ndjeshëm prodhimin e produkteve përfundimtare.

Ashtu si gjatë përpunimit të të dhënave të tjera, së pari krijohet një projekt në CFS, imazhet dhe informacionet e telemetrisë futen në të. Bazuar në të dhënat për qendrat dhe këndet e projektimit, krijohet një plan urbanistik dhe ndahet në rrugë. Fotografitë e kapura në kthesat e UAV-ve fshihen manualisht. Elementët e pasaktë të qosheve të orientimit të jashtëm çojnë në një instalim mjaft të përafërt të bllokut (Fig. 1):

Oriz. 1. Paraqitja e bllokut sipas informacionit telemetrik

Kërkimi automatik i pikave të lidhjes në raste të tilla është i vështirë ose kërkon kohë të konsiderueshme kompjuterike. Për të sqaruar paraqitjen e bllokut në raste të tilla, PHOTOMOD CFS përdor të ashtuquajturat. “paraqitja automatike e bllokut”, e cila specifikon pozicionin relativ të imazheve (Fig. 2).

Oriz. 2. Bllokimi i paraqitjes pas përsosjes automatike

Siç kemi vërejtur më parë, filmimi nga një UAV kryhet me mbivendosje të shtuar. Paqëndrueshmëria e fluturimit të avionit ndonjëherë mund të rezultojë në mbivendosje shumë të mëdha midis imazheve ngjitur, gjë që shkakton vështirësi në paketat standarde fotogrametrike.

Oriz. 3. "Konfuzion" i imazheve me një bazë të vogël shkrepjeje

Kënde dhe lartësi të ndryshme të shkrepjes së kornizave ngjitur çojnë në një rritje të zonës së kërkimit për pikat e lidhjes dhe një rritje të numrit të gabimeve të mëdha në krahasim me fluturimet standarde ajrore. Pas krijimit të një plan urbanistik të rafinuar të bllokut, kryhet procedura për matjen automatike të pikave të lidhjes. Në kalimet e para, faqosja e bllokut specifikohet përsëri:

Oriz. 4. Paraqitja e bllokut pas kalimeve të para të matjes automatike të pikave të lidhjes

Në kalimet pasuese, bëhen matje shtesë të pikave të lidhjes. Disa kalime janë të nevojshme kur informacioni i telemetrisë nuk përmban të gjitha këndet e orientimit, ose këndet njihen me një saktësi prej 10-30 gradë. Nëse informacioni telemetrik përmban elemente të orientimit këndor me një saktësi prej disa njësive të shkallës, atëherë mjafton një kalim - besueshmëria e matjeve automatike në këtë rast rritet. Për të luftuar gabimet e mundshme të mëdha gjatë matjeve automatike, PHOTOMOD5.2 prezantoi konceptin e të ashtuquajturit. "grupi i besimit të pikave të lidhjes", kur programi kërkon numrin më të madh të pikave të lidhjes për çiftet stereo me paralaksën më të vogël tërthore, pikat e mbetura të lidhjes që nuk përfshihen në grup konsiderohen të gabuara.

Pas matjes së pikave të lidhjes dhe kontrollit, kryhet procedura e rregullimit. Në DFS PHOTOMOD, mund të përdorni përafrimin fillestar për algoritmin e rregullimit si sipas bllok diagramit të rafinuar ashtu edhe të ndërtuar me metoda të tjera. Duke filluar nga versioni 5.2, për rregullimin e fotografimit nga ajri nga një UAV, ju rekomandojmë të përdorni një modalitet të ri - rregullim 3D. Kur rregulloni në PHOTOMOD dhe një numër të mjaftueshëm pikash kontrolli, mund të përdoret vetëkalibrimi. Kjo bën të mundur përdorimin e kamerave të pakalibruara. Saktësia e pritur e rezultateve të daljes me përpunim rigoroz fotogrametrik është afërsisht 1-2 GSD horizontalisht dhe 2-4 GSD vertikalisht. Pas rregullimit fotogrametrik, rezultatet e të cilit përcaktojnë saktësinë e produkteve të daljes, një reliev (DEM) ndërtohet automatikisht. Nëse është e nevojshme, pas rregullimit, mund të bëhet vektorizimi stereo - vizatim manual i ndërtesave, strukturave, urave, digave dhe objekteve të tjera. Relievi i konstruktuar përdoret për ortorektifikimin e imazheve. Në fazën e fundit, krijohet një mozaik pa probleme nga imazhet e korrigjuara - llogariten linjat e prera, barazohet shkëlqimi dhe bashkohen objektet e konturit. Vetë-kalibrimi mund të aktivizohet edhe në mungesë të pikave të referencës, megjithatë, në këtë rast mund të llogariten vetëm koeficientët k1, k2 shtrembërim radial. Kur përdorni kamera me grila të çara, mund të aktivizoni opsionalisht llogaritjet e shtrembërimit të afinave. Nëse këndet e orientimit janë të qëndrueshme gjatë rilevimit, një vetëkalibrim i tillë mund të rrisë saktësinë e rregullimit.

Nëse përdoret një aparat fotografik i pakalibruar dhe nuk ka pika referimi, atëherë mund të flasim për një saktësi prej disa dhjetëra metrash, e cila do të përcaktohet nga saktësia

Qendrat e projektimit GPS dhe shtrembërimi i lenteve (deri në disa dhjetëra piksele). Në raste të tilla, mund të përdoret një sekuencë e thjeshtuar e automatizuar e përpunimit. Instalimi pa ndërprerje e bllokut të saktësisë së specifikuar merret duke transformuar imazhet origjinale në modulin PHOTOMODGeoMosaic Në këtë rast, përdoren metodat më të thjeshta të transformimit që nuk marrin parasysh terrenin, dhe bashkimi i kontureve kryhet duke përdorur lidhjen e llogaritur automatikisht. pika përgjatë vijave të prera të ndërtuara automatikisht.

Shembuj të përpunimit fotogrametrik të të dhënave të fotografimit ajror nga UAV-të

Le të shohim disa shembuj. Në të gjithë shembujt, sistemi i skedarëve dixhital PHOTOMOD është përdorur për përpunim. Duhet të theksohet se organizata të ndryshme transferuan më shumë se 20 njësi fotografike ajrore nga UAV në kompaninë Rakurs për testim. Fatkeqësisht, për shumë blloqe nuk kishte pika referimi dhe/ose sondazhi u krye me kamera të pakalibruara. Në raste të tilla, ishte e pamundur të vlerësohej saktësia e rezultateve përfundimtare të përpunimit.

Blloku i parë që do të shqyrtojmë u hoq nga UAV-ja ZALA421-04f. Të dhënat e kërkimit u siguruan me mirësi nga Gazprom Space Systems OJSC. Blloku përbëhej nga 26 rrugë. Numri i përgjithshëm i fotove në bllok ishte 595. Është përdorur një aparat fotografik dixhital Canon EOS500D i parakalibruar. Lartësia e fluturimit mbi terren ishte rreth 500 m, madhësia e pikselit në terren ishte afërsisht 8 cm. Janë matur dhe shënuar në terren 25 pika kontrolli, saktësia e koordinatave të pikave të kontrollit nuk i kalonte 10 cm. Diferenca totale në lartësitë e terrenit mbi një gjatësi prej rreth 3 kilometra është mjaft e madhe ~ 70 metra.

Së pari, i njëjti bllok i fotografimit ajror u përpunua automatikisht duke përdorur një skemë të thjeshtuar, pa rregullim dhe përdorimin e pikave të kontrollit. Lidhja u krye në qendrat e projeksionit, transformimi i imazheve u krye menjëherë në modulin GeoMosaic pa marrë parasysh relievin. Monitorimi i mëvonshëm i ortomozaikëve "pseudo" që rezultuan duke përdorur pikat e referencës tregoi mospërputhje në pikat e referencës që tejkalojnë 17 m, saktësia kaq e ulët e ortomozaikut është për shkak të ndryshimit të madh në lartësi dhe pasaktësisë së matjes së qendrave të projeksioneve gjatë fluturimit.

Blloku më pas iu nënshtrua përpunimit rigoroz fotogrametrik. Gjatë rregullimit, tre nga pikat e kontrollit të matura u konsideruan pika kontrolli. Gabimi mesatar katror i rregullimit ishte 15 cm, 16 cm, 12 cm në pikat e kontrollit, 23 cm, 29 cm dhe 57 cm në pikat e kontrollit Mospërputhjet në pikat e lidhjes ishin 8 cm, 14 cm dhe 69 cm Pamja e përgjithshme e bllokut është paraqitur në figurën e mëposhtme.

Oriz. 5. Pamje e përgjithshme e "bllokut 1"

Gjatë procesit të rregullimit, u zbulua se koordinatat e qendrave të projeksionit nga informacioni telemetrik përmbajnë një gabim sistematik, përbërësi kryesor i të cilit është 10.5 metra në lartësi Z. Gabimet rrënjësore-mesatare-katrore në qendrat e projeksionit pas zbritjes së gabimi sistematik ishin 84 cm, 239 cm dhe 75 cm Në mënyrë domethënëse një gabim i madh në Y (gjatë fluturimit) ka shumë të ngjarë për shkak të përcaktimit të pasaktë të momenteve të qitjes në telemetri. Gabimet e mëdha në Z në pikat e lidhjes janë ndoshta për shkak të kalibrimit të pasaktë të kamerës dhe gabimit të grumbulluar kur shkrepni me një kamerë të çarë. Gabimet më të mëdha në pikat e lidhjes vërehen në skajet dhe qoshet e imazheve.

Oriz. 6. Vlerat e gabimeve në pikat e barazimit

Përpunimi i mëtejshëm i bllokut u krye sipas skemës standarde. Relievi është ndërtuar në mënyrë automatike dhe është bërë ortotransformimi duke marrë parasysh relievin e ndërtuar. Një fragment i ortofotos së ndërtuar është paraqitur në figurën e mëposhtme. Gjatë ndërtimit të këtij fragmenti, funksioni i barazimit të shkëlqimit nuk u aktivizua në mënyrë specifike për të demonstruar koincidencën e kontureve të imazheve ngjitur.

Oriz. 7. Fragment ortomozaik pa barazimin e shkëlqimit

Në prill 2011, Departamenti i Fotogrametrisë i Universitetit Shtetëror të Gjeodezisë dhe Hartografisë në Moskë (MIIGAiK) kreu kërkime mbi materialet e fotografimit ajror të marra duke përdorur UAV-në Ptero për të vlerësuar cilësinë e fotografimit ajror dhe përpunimit fotogrametrik. Xhirimet u kryen nga një lartësi prej rreth 900 m mbi rrafshin mesatar të zonës që po fotografohet nga UAV Ptero duke përdorur një aparat fotografik dixhital CanonEOS5D. Kamera është kalibruar paraprakisht. Për të vlerësuar cilësinë e materialeve, u përdor një fragment blloku, i përbërë nga 2 rrugë me nga 6 imazhe secila. Si pika referimi janë përdorur 14 pika, koordinatat e planit XY prej të cilave janë marrë nga planimetri në shkallën 1:1000 dhe lartësia Z është përcaktuar nga materialet e skanimit me lazer në ajër, të kryera me një saktësi rreth 20-30 cm. Pas rregullimit fotogrametrik, gabimet rrënjësore-mesatare-katrore të koordinatave në pikat e referencës janë 20 cm, 21 cm dhe 50 cm, përkatësisht ishin 6 cm, 6 cm, 15 cm Madhësia e pikselit në tokë për këtë bllok GSD është rreth 12 cm Diagrami i përgjithshëm i bllokut është paraqitur në figurën e mëposhtme.

Oriz. 8. Skema e “bllokut 2” me pika referimi dhe lidhëse

Çështjet e mbështetjes metrologjike

Në përgjithësi, përdorimi i UAV-ve për fotografimin nga ajri dhe për marrjen e materialeve me saktësi hartografike tregon kosto-efektivitet dhe është operacional. Zbatimi i gjerë i një fotografie të tillë ajrore kërkon koordinimin e përpjekjeve të prodhuesve dhe përdoruesve të UAV-ve që i operojnë ato, si dhe zhvilluesve të sistemeve fotogrametrike dixhitale.

Një nga faktorët kufizues në zbatimin e UAV-ve për të zgjidhur problemet e listuara më sipër është mungesa e përvojës praktike në përdorimin e tyre midis shumicës së organizatave, si dhe mungesa e rekomandimeve të bazuara teorikisht për zgjedhjen e pajisjeve të anketimit për UAV-të dhe parametrat e fotografimi ajror i kryer me ndihmën e tyre.

Le të shënojmë këtu një projekt interesant të MIIGAiK - me qëllim zhvillimin dhe studimin e teknologjive për monitorimin dhe hartografimin e zonës bazuar në fotografimin ajror pa pilot, ka filluar puna për krijimin e një siti të specializuar kërkimi. Ky vend depozitimi, me një sipërfaqe prej rreth 50 metra katrorë. km, po krijohet në rrethin Zaoksky të rajonit Tula, në bazë të sitit gjeologjik të trajnimit MIIGAiK, i vendosur 110 km nga Moska.

Territori i poligonit përfaqëson një shumëllojshmëri unike të objekteve hartografike. Ky territor përmban një sërë vendbanimesh: vendbanime të tipit urban, fshatra, vendbanime fshatare dhe vila; rrjeti rrugor në formën e hekurudhave, autostradave, rrugëve të vendit dhe rrugëve fushore; linja elektrike të tensioneve të ndryshme; tubacionet. Në territorin e landfillit ka pyje, objekte të ndryshme hidrografike, forma të ndryshme të tokës, tokë bujqësore dhe objekte prodhuese.

Për të siguruar zhvillimin dhe kërkimin e teknologjive të bazuara në përdorimin e UAV-ve, ka filluar puna në territorin e vendit të provës për të krijuar një rrjet me saktësi të lartë të shënjimeve plan-lartësie (në formën e kontureve dhe shenjave natyrore të terrenit) ; Rilevimet topografike tokësore të zonave karakteristike të terrenit po kryhen në shkallën 1: 500 dhe 1: 2000. Për të njëjtin territor janë krijuar harta ortofoto dhe modele dixhitale të terrenit bazuar në fotografimin ajror dhe imazhet satelitore me rezolucion të lartë. Me daljen në dispozicion të materialeve të reja xhiruese, këto punime pritet të kryhen në gjendje gatishmërie.

Për të vlerësuar vetitë vizuale të imazheve të marra duke përdorur një UAV, botët radiale do të vendosen në vendin e provës.

Testet e para janë planifikuar të kryhen në mesin e korrikut 2011. Është planifikuar të bëhet fotografimi testues ajror i zonës së kantierit të testimit në shkallë të ndryshme duke përdorur UAV-në vendase "PTERO" për të testuar dhe studiuar teknologjinë fotogrametrike për krijimin e hartave të shkallë të ndryshme nga materialet e marra ajrofotografike. Përpunimi fotogrametrik i imazheve që rezultojnë pritet të kryhet në sistemin fotogrametrik dixhital PHOTOMOD. Në shtator, është planifikuar të testohet UAV MIIGAiK X8, i zhvilluar në MIIGAiK.

Duke krijuar një vend testimi dhe duke testuar UAV-të dhe teknologjitë bazuar në përdorimin e tyre, MIIGAiK synon të ndihmojë përdoruesit e mundshëm të zotërojnë dhe zbatojnë teknologjitë e reja, dhe zhvilluesit e avionëve dhe sistemeve të filmimit për t'i përshtatur ato për të zgjidhur problemet aktuale të prodhimit.

konkluzionet

Përdorimi i UAV-ve si një platformë vëzhgimi ajror ka perspektiva të mëdha kur gjuan objekte me sipërfaqe të vogël dhe kur gjuan objekte lineare. Të dhënat nga UAV-të ju lejojnë të merrni materiale hartografike me cilësi të lartë (të dhëna hapësinore) në kushtet e mëposhtme:

përmbushja e kërkesave të caktuara (mjaft të realizueshme) për pajisjet e xhirimit dhe procesin e xhirimit (garancia e mjaftueshmërisë së tavaneve);

përpunimi i rreptë fotogrametrik. Në këtë rast, saktësia rritet dhjetëra herë dhe mund të jetë rreth GSD, si për fotografitë konvencionale ajrore dhe imazhet satelitore.

Rekomandimet tona për marrjen e saktësisë maksimale të rezultateve të sondazhit janë të destinuara si për përdoruesit që përdorin UAV-të ashtu edhe për projektuesit që instalojnë pajisje në drone dhe janë si më poshtë.

Përdorni kamera të kalibruar në UAV.

Regjistroni me një shpejtësi diafragmë jo më të gjatë se 1/250 sekonda.

Përdorni lente me një gjatësi fokale fikse. Nëse kjo nuk është e mundur, duhet të rregulloni rritjen (Zoom). Regjistrimi duhet të bëhet me fokusim në pafundësi dhe me modalitetin e fokusimit automatik të çaktivizuar.

Hartoni një studim me mbivendosje të shtuar (80% përgjatë, 40% përgjatë rrugës).

Këshillohet që të përdorni kamera me një grilë qendrore.

Këshillohet të përdorni marrës GPS me dy breza në bord dhe modalitetin e matjes diferenciale.

Këshillohet të përdorni një IMU në bord, edhe nëse nuk ka saktësi të lartë.

Mirënjohje

Ne dëshirojmë të falënderojmë kompanitë e mëposhtme: ZALA AERO Sistemet pa pilot, Gazprom Space Systems OJSC, AFM-Servers, Geometer-Center LLC, NPI dhe CC Zeminform, Transas CJSC, Limb CJSC për ndihmën në përgatitjen e materialit, sigurimin e të dhënave dhe diskutime të dobishme.

Letërsia

Chibunichev A.G., Mikhailov A.P., Govorov A.V. Kalibrimi i kamerave dixhitale: Konferenca e dytë shkencore dhe praktike e ROFDZ. Abstrakte të raporteve. M., 2001, fq 38-39.

Skubiev S.I., Instituti i Kërkimit dhe Prodhimit të Teknologjive të Informacionit të Tokës i Universitetit Shtetëror të Menaxhimit të Tokës "Zeminform" (Rusi), Përdorimi i mjeteve ajrore pa pilot për qëllime hartografike. Abstrakte të Konferencës Ndërkombëtare Shkencore dhe Teknike të 10-vjetorit "Nga imazhi në hartë: Teknologjitë fotogrametrike dixhitale". Gaeta, Itali, 2010.

Rezultatet e hulumtimit në terren të UAV Ptero

Zgjedhja e një droni

Një territor i madh dhe të dhëna plotësisht të vjetruara për ndarjet e tokës nuk ofrojnë një vlerësim objektiv të gjendjes së tokës, kështu që bëhet jo vetëm interesante për pronarët e tokës, por edhe e dobishme të kuptojnë se çfarë burimesh ata zotërojnë në të vërtetë (ose nuk zotërojnë).

Për të vëzhguar zona kaq të mëdha, përdoren pajisje speciale të fluturimit industrial - UAV të tipit aeroplan (dizajn i tipit të krahut). Këto pajisje ju lejojnë të mbuloni deri në 1500 km 2 territor në një seancë fluturimi dhe të merrni imazhe me cilësinë e nevojshme për përpunim të mëtejshëm. Zgjedhja e UAV-ve në treg është mjaft e madhe. UAV të importuara dhe vendase për çdo xhep. Është e vërtetë, të dashur, dhe për mendimin tim është krejtësisht e pajustifikuar. Por mesa duket tregu e dikton këtë. Çmimet nga 1 milion për një pajisje të mirë. Unë sugjeroj të bëni një pushim të shkurtër dhe të shikoni një video të shkurtër (2 minuta 30 sekonda), të cilën e shkreva posaçërisht për lexuesit e Habr për këtë artikull, në mënyrë që të kuptojnë menjëherë se çfarë lloj UAV industrial është dhe si duket.

Vrojtimi duke përdorur një UAV

Misioni i fluturimit

Çfarë është shkalla e qitjes?

Sipas shkallës, fotografia ajrore ndahet në mënyrë konvencionale në shkallë ultra të madhe (më e madhe se 1:2000, rezolucion deri në 20 cm), në shkallë të gjerë (nga 1:2000 në 1:10000), në shkallë të mesme (nga 1:10000 në 1:30000), në shkallë të vogël (nga 1:30000 në 1:100000) dhe në shkallë ultra të vogël (më e vogël se 1:100000). Këtu dhe më tej po flasim për korrespondencën e madhësive të objekteve në realitet, të ndërlidhura me imazhin e tyre në një imazh dixhital për 1 piksel. Kjo është, për shembull, në një imazh në shkallë super të madhe 1:2000, një imazh prej 1 piksel korrespondon me një objekt me madhësi 20 cm.

Terreni i xhirimit me mbivendosje

Mbivendosjet kanë veçoritë e tyre. Rake numër një

Mbivendosjet midis imazheve ngjitur të së njëjtës rrugë, të quajtura gjatësore (Px), kanë specifikat e tyre. Mbivendosjet shumë të vogla dhe shumë të mëdha të imazheve nuk janë të përshtatshme për detyrën e ndërtimit të modeleve 3D të territorit. Për të marrë një imazh stereoskopik (volumetrik), në teori, mjafton të kemi një mbivendosje gjatësore prej 50%. Megjithatë, për shkak të efekteve të skajeve dhe devijimeve (shtrembërimeve të imazhit) të imazheve, mbivendosja gjatësore është rritur pak. Mbivendosjet e mëdha janë gjithashtu të papranueshme, pasi kjo zvogëlon ndjeshëm vëllimin e imazhit dhe, si rezultat, përkeqëson cilësinë e ndërtimit të modeleve 3D. Me mbivendosje pothuajse 100%, fitohen dy foto identike që nuk kanë efekt stereoskopik dhe kjo është e papranueshme. Mbivendosja midis imazheve ngjitur në kushte të sheshta të shkrepjes duhet të jetë brenda 55-70% në kushte malore dhe në prani të dallimeve të konsiderueshme në terren, mbivendosja mund të rritet ndjeshëm deri në 80-90% pa humbur cilësinë e ndërtimit; Modeli 3D i terrenit.

Për të marrë rezolucionin e kërkuar të imazhit, shkrepja nga një UAV duhet të kryhet në një katin H të lartësisë së fluturimit të përcaktuar rreptësisht.

Distanca midis imazheve ngjitur (B) për llogaritjen e mëvonshme të numrit të tyre përgjatë rrugës gjatësore përcaktohet si

Gjerësia e rrugës në tokë (L M) varet nga madhësia e matricës (në drejtimin e ordinatës) (l y) e përdorur në lidhje me kamerën dixhitale UAV dhe përcaktohet nga marrëdhënia e mëposhtme:

Përcaktimi i distancës midis rrugëve ngjitur të vëzhgimit L y me kushtin e mbivendosjes tërthore P y mund të llogaritet duke përdorur formulën

Numri i rrugëve N m llogaritet duke marrë parasysh gjerësinë e seksionit D y, i cili matet në drejtim tërthor në mes nga ana e sipërme e imazhit të rrugës së parë deri në anën e poshtme të imazhit të rrugës së fundit me një diferencë nga 1 rrugë.

Siç u përmend më lart, të gjithë parametrat e nevojshëm të qitjes së lartpërmendur vendosen automatikisht, duke marrë parasysh përdorimin e pajisjeve moderne UAV të pajisura me kontrollues të specializuar dhe softuer modern. Sidoqoftë, kur sigurohet kontrolli i brendshëm i punës, është e nevojshme të kontrollohet saktësia e futjes së të dhënave fillestare, dhe imazhet që rezultojnë duhet të kontrollohen në mënyrë selektive (ose tërësisht) për cilësinë. Për ta bërë këtë, është e nevojshme të mbahen (në formë letre ose dixhitale) kartat e defekteve të sondazheve të kryera (vlerësimi i imazheve kryhet në një shkallë 5-pikëshe). Zgjidhja e problemeve kryhet në vend në mënyrë që, nëse është e nevojshme, seksionet e pasuksesshme të ri-xhiruara, në mënyrë që të mos përsëritet më udhëtimi i biznesit.

Dhe pak për motin. Një tjetër grabujë

Shtresa atmosferike midis sipërfaqes së tokës dhe sistemit të imazhit të instaluar në një UAV gjithmonë përmban, në një shkallë ose në një tjetër, grimca të vogla (0,01-1 mm) gazesh, avuj uji, pluhur dhe tym. Ata bëjnë që drita të shpërndahet në atmosferë dhe të shkaktojë shkëlqim shtesë në vetë ajrin, duke zvogëluar kështu kontrastin e detajeve të sipërfaqes së tokës. Shkëlqimi ose vrenjtja e atmosferës për shkak të shpërndarjes së dritës nga grimcat e pezulluara në ajër quhet mjegull. Kur molekulat e gazit dhe avujt e ujit mbizotërojnë në atmosferë, rrezet me gjatësi vale të shkurtra shpërndahen më fort dhe mjegulla atmosferike ka një ngjyrë kryesisht blu ose blu. Nëse mbizotërojnë grimcat e pezulluara të pluhurit, tymit dhe trupave të tjerë të huaj, mjegulla shpërndan rrezet e të gjitha ngjyrave të spektrit në mënyrë të barabartë dhe ajo vetë merr një ngjyrë gri ose të bardhë. Kjo mjegull ka më shumë gjasa të ndodhë në zonat me tym nga zjarret pyjore dhe impiantet industriale, ose në zonat ku shpërndahen grimcat e pluhurit dhe rërës.

Fotografimi nga ajri është gjithashtu i mundur në retë e larta dhe të vazhdueshme të vendosura mbi UAV-në që kryen studimin. Vrenë e lartë e vazhdueshme bën të mundur marrjen e fotografive ajrore pa hije me tone të zbutura të hijeve, si rezultat i të cilave tenda e pyllit është e dukshme më thellë dhe pjesët e saj me hije janë më të dukshme.

Për qëllimet e deshifrimit të bimësisë pyjore, ndikimi i lartësisë së Diellit në kohën e studimit është i rëndësishëm: sa më i lartë të jetë, aq më i kundërt del raporti midis anëve të ndriçuara dhe të hijezuara të kurorave në tendë. Hijet hidhen gjithashtu më qartë.

Në mënyrë tipike, xhirimet fillojnë jo më herët se 2 orë pas lindjes së diellit dhe mbarojnë 3 orë para perëndimit të diellit. Në shumicën e rasteve, koha e fotografimit ajror të ditës është e kufizuar në tre deri në katër orë, pasi pas orës 9-10, veçanërisht në zonat pyjore, shfaqen retë kumulus, duke arritur zhvillimin e tyre më të madh në orën 13-15 , një vëzhgim nga përvoja e dikujt.

Një kufizim i drejtpërdrejtë për vrojtimin është prania e shiut të dendur, borës, stuhive ose shpërthimeve të menjëhershme të erës me shpejtësi horizontale më shumë se 10-15 m/s dhe shpërthime vertikale më shumë se 3 m/s. Megjithatë, përkundër faktit se UAV-të moderne industriale mund të operohen në kushte të ngarkesës së konsiderueshme të erës, këshillohet që të ketë sisteme për monitorimin meteorologjik të kushteve të fluturimit, i cili duhet të shoqërohet me kontrollin e shpejtësisë horizontale dhe vertikale të erës dhe lagështisë së ajrit, meqenëse lagështia ndikon ndjeshëm në densitetin e ajrit dhe, si rezultat, në vetitë aerodinamike të UAV. Përkundër faktit që prodhuesit e UAV-ve shkruajnë në reklama se pajisjet e tyre fluturojnë pothuajse në çdo mot, është më mirë të kryeni aktivitete fluturimi në mot normal. Humbja e një UAV është shumë më e shtrenjtë se të presësh për kushte të përshtatshme moti. Në fund të fundit, shumica e këtyre pajisjeve vdesin për dy arsye - pakujdesia e operatorëve dhe moti i papërshtatshëm. Të dyja janë një pasuri për prodhuesit e UAV-ve, sepse riparimet e shtrenjta të UAV-ve janë gjithashtu një biznes shumë fitimprurës. Prandaj, nuk mund të kurseni në trajnimin e operatorit dhe të nxitoni gjërat me dëshirën për të bërë gjithçka shpejt. Ky është pikërisht rasti kur nxitimi dhe e qeshura janë në marrëdhënien më të drejtpërdrejtë.

Kujdes, ligje të ashpra!

Kështu, për të përmbushur kërkesat e legjislacionit për sigurimin e aktiviteteve të fluturimit (në rastin e përgjithshëm), është e nevojshme të kryhen një sërë masash të detyrueshme. Është e nevojshme të përgatitet një Mesazh mbi planin e fluturimit të një mjeti ajror pa pilot (më tej referuar si mesazhi në planin e nisjes). Mesazhi është informacion për aktivitetin e planifikuar në përdorimin e hapësirës ajrore, i cili dërgohet nga përdoruesi i hapësirës ajrore ose përfaqësuesi i tij tek autoriteti i shërbimeve të trafikut ajror (kontrolli i fluturimit) nëpërmjet rrjetit tokësor të aviacionit për transmetimin e të dhënave dhe mesazhet telegrafike, nëpërmjet internetit ose në letër, duke përfshirë një mesazh faksi.

Një mesazh në lidhje me planin e nisjes përmes rrjetit tokësor të aviacionit për transmetimin e të dhënave dhe mesazhet telegrafike, si dhe në letër, duke përfshirë një mesazh faksi, dërgohet në formën e një telegrami të formalizuar të përbërë nga tre pjesë: adresa, informacioni dhe abonimi.

Pjesët e adresës dhe nënshkrimit të telegramit plotësohen në përputhje me rregullat e përcaktuara për adresimin dhe transmetimin e mesazheve telegrafike.

Pjesa e informacionit e telegramit plotësohet në sekuencë dhe sipas rregullave të përcaktuara nga Tabela e Mesazheve për Lëvizjen e Avionëve në Federatën Ruse dhe kërkesat e legjislacionit.

Një mesazh në lidhje me planin e nisjes përmes internetit dërgohet duke plotësuar pjesën e informacionit të planit të fluturimit të avionit në faqen e internetit të njësisë ATS në sekuencë dhe sipas rregullave të përcaktuara në këtë Fletë mesazhesh.

Teksti i mesazhit për planin e nisjes plotësohet me shkronja bllok në rastet e duhura të alfabetit latin ose rus. Në funksion të legjislacionit në zhvillim dinamik në fushën e përdorimit të hapësirës ajrore, këto rregulla po ndryshojnë. Mosrespektimi ose respektimi i pjesshëm i këtyre rregullave mund të çojë në përgjegjësi administrative të individëve ose personave juridikë, dhe në rast të pasojave të rënda - në përgjegjësi penale në mënyrën e përcaktuar me ligj.

Kërkesat për operatorët UAV dhe drejtorin e fluturimit

Nëse shfaqet ndonjë dukuri e rrezikshme në zonën e fluturimit, ato duhet të ndalen menjëherë dhe drejtori i fluturimit duhet të bëjë të gjitha përpjekjet e arsyeshme për të garantuar sigurinë e operatorëve dhe të largohet urgjentisht nga vendi i rrezikshëm, për shembull, nëse një zjarr në pyll po afrohet.

Epo, kjo është afërsisht se si zhvillohen përgatitjet për kryerjen e sondazheve të UAV-ve duke përdorur pajisje industriale të fluturimit. Në seritë (artikujt) vijues do të shqyrtojmë teknologjitë për përpunimin dhe interpretimin e imazheve UAV të marra për të marrë informacione hartografike me cilësi të lartë dhe modele 3D të terrenit. Ne gjithashtu do të flasim për deshifrimin e objekteve të ndryshme interesante në imazhet UAV. Do të jetë më interesante! Ditë të mbarë!

UAV-të për fotografim ajror për qëllime civile zgjidhin detyrat e mëposhtme:

• Fotografi të dasmave dhe ngjarjeve të korporatave.
• Sigurimi i sendeve personale, shtëpive, ndërtesave të shkëputura në vend.
• Dorëzimi dhe transporti i sendeve të ndryshme me vlerë.
• Përdorimi i pajisjeve për gjueti dhe vëzhgim.
• Ndihma në zbulimin e rrugëve të vështira në zona të panjohura.
• Fotografi të brendshme dhe të jashtme të fasadave të shtëpive, vilave, ndërtesave.
• Fotografi panoramike e qyteteve, rretheve të qytetit.
• Fotografi ajrore e ngjarjeve sportive (gara me çiklizëm, not, ironman, etj.

Ju mund të blini një UAV për fotografim ajror me ngarkesat e kërkuara të synuara.

Kostoja e një droni për fotografimin nga ajri fillon nga 80,000 rubla.

• Vetë mjeti pa pilot.
• Stacioni i kontrollit tokësor.
• Pjesë këmbimi.
• Softuer (i instaluar tashmë).
• Udhëzime, formularë fluturimi.