Съемка с беспилотника: Аэрофотосъемка с беспилотных летательных аппаратов

Топографическая съемка с использованием беспилотников

Топографическая съемка с помощью беспилотников (БПЛА) – это прогрессивная технология, которая выводит на новый уровень данный тип работ. Позволяет оперативно проводить съемки обширных территорий и собирать большое количество данных.

Компания Aeromotus, официальный дилер DJI, является интегратором беспилотных решений в России для самых разных отраслей. В данной статье специалисты компании раскрывают преимущества применения технологий БПЛА в топографии.

Обычно топографическая съёмка проводится в три этапа:

  • Полевые работы – исследование и съёмка местности, с последующей привязкой полученных материалов к Государственной геодезической сети;
  • Камеральные работы – составление непосредственно плана с внесением на него всех топографических объектов местности;
  • Технический отчёт – полученная в результате работ карта окончательно утверждается и может использоваться в ходе строительных и производственных работ.

Ещё несколько десятилетий назад измерения и внесение объектов на карту требовали повышенных затрат времени, представляли собой трудоёмкую задачу. С появлением беспилотных летательных аппаратов задача проведения топографической съёмки стала намного легче.

Внедрение беспилотных технологий на предприятии подразумевает несколько шагов. Сначала специалисты Aeromotus подбирают оптимальное оборудование под задачи заказчика. Далее проводятся пуско-наладочные работы, тестовый запуск и обучение на практике сотрудников предприятия. Важно отметить, что на протяжении всего времени использования беспилотных комплексов осуществляется техническая поддержка операторов дронов, включая и нестандартные запросы.

Преимущества использования беспилотных технологий

Использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) максимально упростило задачу обновления и создания с нуля топографических карт местности, а также исследование ландшафта в целях планирования строительства и в управлении природными объектами. Применение дронов позволяет получить максимум информации для создания топографических планов при минимальных временных затратах. К дополнительным преимуществам данного метода относятся:

  • Высокая точность;
  • Удобство;
  • Возможность использования в различных погодных условиях и в любое время года;
  • Покрытие больших расстояний.

Несмотря на большое предложение, подобрать оптимальный аппарат для проведения топографических съемок не так уж легко.

Воздушное лазерное сканирование для создания топографических карт

Современные беспилотные решения для топографической съемки


Беспилотная промышленная платформа Matrice RTK является продуктом сочетания многолетних разработок компании DJI. Особенностью данного дрона является возможность интеграции множества вариантов различного оборудования. Беспилотник имеет класс защищенности устройства IP 45 и способен эксплуатироваться в различных погодных условиях.

Данный дрон оснащен технологиями искусственного интеллекта, что в совокупности с системой обнаружения в шести позициях, позволяет при съемке фокусировать изображение на одном объекте в кадре. Благодаря новой разработке OcuSync Enterprise возможна поддержка передачи связи на расстояние в 15 километров при передаче видеоматериала качеством в 1080 пикселей.

Беспилотная платформа DJI Matrice 300 RTK

Максимальное время полёта данного аппарата зависит от вида и количества полезной нагрузки (интегрированного оборудования), верхняя граница составляет 55 минут, что достаточно долго для проведения всех замеров и съёмочного процесса.

Вкратце следует отметить следующие преимущества:

• Шесть датчиков расположенные по всем сторонам аппарата обеспечивают своевременный уход от столкновения.

• Удобная система одновременного управления полезной нагрузкой и беспилотником одним касанием;

• Возможность записей как самих объектов местности, так и движений дрона, с параллельным увеличением изображения объектива.

Дополнительно следует подчеркнуть высокую максимальную скорость (82 км/час), а также наличие самообогревающегося аккумулятора, что немаловажно при проведении съёмок в холодное время года.

Полезные нагрузки для Matrice 300 RTK

Несмотря на то, что DJI Matrice 300 RTK поддерживает большинство подвесов, оптимальным решением в качестве полезной нагрузки будет выбор съёмочных систем Zenmuse L1 и Zenmuse P1. Обе системы обладают огромным потенциалом, в том числе способны работать в температурных условиях от – 20 до +50 C. Они отлично интегрированы в комплексное взаимодействие с дроном, а также поддерживают профессиональный программный пакет для картографирования DJI Terra.

Беспилотный комплекс для воздушного лазерного сканирования DJI Matrice 300 RTK + Zenmuse L1

Полезная нагрузка с лазерным сканером DJI Zenmuse L1 предоставляет возможность одновременной работы с облаком точек, оценки удачности того или иного ракурса, удаления или приближения отдельных элементов на модели облака точек, с последующим их переносом на 3D-модель.

Благодаря одновременной работе модуля LiDAR, 20 мегапиксельной камере, а также высокоточного IMU, появляется возможность переноса сложных структур изучаемой местности на трёхмерные модели.

Ниже специалистами Aeromotus представлена съемка карьера одного из крупных горнодобывающих предприятий.

Облако точек разрабатываемого карьера. Маркшейдерская съемка с Matrice 300 RTK + Zenmuse L1

При проведении съёмки Zenmuse L1 захватывают как точки местности, так и максимальные высоты окружающих объектов. Поэтому данный подвес идеально подходит для использования в маркшейдерии.

Используемый в системе лидар имеет безопасное для глаз лазерное излучение, поддерживает как повторяющийся, так и неповторяющиеся шаблоны сканирования. В первом случае поле обзора составляет 70,4 градуса по горизонтальной оси и 77,2 градуса по вертикальной. При повторяющемся сканировании в вертикальной оси поле 4,5 градуса.

Воздушное лазерное сканирование местности с помощью Matrice 300 RTK + Zenmuse L1

DJI Zenmuse P1 оптимально подходит для проведения картографии и геодезии местности. Кроме того, его можно использовать при планировании строительных работ, а также охране природных объектов. Абсолютная точность камеры подвеса в горизонтальной плоскости составляет 3 см, в вертикальной – 5 см.

Беспилотный комплекс для фотограмметрии Matrice 300 RTK + Zenmuse P1

Zenmuse P1 позволяет производить практически бесшумную съёмку с кадрированием за период 0,7 секунд. За один полёт покрывается максимально полезное пространство в 3 км2. Система поддерживает карты памяти объёмом в 512 гигабайт, что позволяет хранить информацию больших размеров без перемещения.

Облако точек на основе цифровой аэрофотосъемки с помощью Matrice 300 RTK + Zenmuse P1

Благодаря встроенной системе TimeSync 2.0, регулирующей время между модулями вплоть до миллисекунд, на выходе пользователь получает сверхточные данные, с корректировкой ориентации в пространстве и точностью до сантиметра. Вся система хорошо стабилизирована, благодаря трёхосевому механизму, расположенному по периферии аппарата.

Заключение

Таким образом использование DJI Matrice 300 RTK с полезными нагрузками Zenmuse P1 и L1 можно назвать оптимальным решением при выборе БПЛА для проведения топографической съёмки. Приведённые характеристики выводят данный беспилотный комплекс в лидеры современного рынка по удобству и качеству. И это только некоторые из положительных свойств. Дополнительные характеристики можно доступны на сайте DJI, либо сайте официального дилера DJI в России компании Aeromotus.

Все проектные материалы предоставлены компанией Aeromotus

Использование БПЛА для съёмки объектов открытых горных работ

Колесатова О. С., Красавин А. В., Технический университет УГМК, г. Верхняя Пышма, Россия

В последние годы в связи с технологическим прогрессом для производства сьёмок используют фотограмметрические методы с применением беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), главным преимуществом которых является возможность выполнения оперативного контроля работы горного предприятия, определения объёмов складов и отвалов посредством получения трёхмерной цифровой модели.

DJI Phantom 4 RTK

В настоящее время аэрофотосъемка с использованием БПЛА проводится для создания топографической продукции масштабов 1:5000–1:500, в связи с чем была разработана технологическая схема выполнения маркшейдерских съемочных работ на открытых разработках с применением DJI Phantom 4 RTK + D-RTK 2 Mobile Station Combo (рис. 1).

Phantom 4 RTK — компактный и точный дрон DJI для создания крупномасштабных планов и карт, работающий на небольших высотах. В дрон встроен модуль RTK, который обеспечивает получение данных позиционирования в режиме реального времени с точностью до сантиметра и с минимальной абсолютной погрешностью метаданных изображения.

Под приемником RTK расположен модуль спутниковых систем позиционирования, обеспечивающий стабильность полета в местности даже со слабым сигналом, например в крупных городах или на промышленных площадках предприятий.

Технологическая схема разработана на основании инструкций и с учетом требований к точности планов масштабов 1:500–1:5000, в которых составляются основные маркшейдерские чертежи.

Технологическая схема

1.         Подготовительные работы

1.1. Закладка пунктов планово-высотного обоснования (ПВО)

1.2. Планирование аэрофотосъемки.

2.         Полевые работы

2.1.      Геодезические

— определение координат ПВО и контроль их положения

2.2. Аэросъемочные

— подготовка БПЛА

— создание полетного задания

— выполнение съемки

3. Обработка результатов полевых работ

3.1. Вычисление координат ПВО

3.2. Создание цифровой модели объекта (ЦМО)

С целью апробирования разработанной технологической схемы проведен комплекс работ на открытом складе (рис. 2).

Рисунок 2. Открытый склад

Было запланировано несколько полетов с высот 75, 100 и 125 м над складом.

На подготовительном этапе работ были определены границы аэрофотосъёмки, точка взлёта и посадки. Было создано планово-высотное обоснование (ПВО), включающее 5 замаркированных опознаков (рис. 3), их расположение представлено на рис. 4. Это позволило в дальнейшем получить избыточность информации, которая использовалась для оценки технологической схемы.

Рисунок 3. Внешний вид опознаков

В процессе полевых работ было выполнено определение координат опознаков и базы. Для этого использовался метод спутниковых определений в режиме кинематики (с фиксированным решением) относительно пунктов МОС предприятия.

Рисунок 4. Расположение опознаков и базовой станции (базы): 10, 14, 16, 21, 23 — опознаки; склад — месторасположение базовой станции

После проведения подготовительных полевых работ происходит сборка БПЛА и подготовка его к полёту (рис. 5). Для построения полётного задания используется приложение GS RTK [10]. В данном приложении осуществляется управление Phantom 4 RTK, составляется маршрут, регулируется степень наложения кадров, скорость, параметры камеры и т. д.

Рисунок 5. БПЛА готов к полёту

Выполнение полетного задания происходит в автоматическом режиме и требует только наблюдения за выполнением на экране, а также наблюдения за сигналом приема данных с БПЛА.

На последнем этапе проведена камеральная обработка результатов аэрофотосъемки (АФС) в программном продукте Agisoft Photoscan Metashape [11].

После обработки результатов проведено сравнение точности определения координат опознаков и базы, полученных по результатам аналитической фототриангуляции и геодезических работ [5].

В табл. 1 представлены расхождения и средние квадратические ошибки (СКО) планового положения (ошибка в плане) и высот (ошибка по высоте) опознаков и базы.

На основе сравнительного анализа данных, приведенных в табл. 1, установлено, что все результаты фототриангуляции отвечают требованиям к точности создания планов масштаба 1:500 с сечением рельефа 0,5–1 м. Однако при высоте полета 75 м требуются значительно большие временные затраты на съемку и обработку снимков, так как значительно увеличивается количество изображений. Поэтому оптимальными для аэрофотосъемки склада являются высоты 100 и 125 м.

Определение максимальной высоты полета произведем с учетом технических характеристик используемой фотокамеры. При использовании цифровых камер в качестве параметра, отвечающего за точность получаемой продукции, используется соотношение единицы растрового изображения с его линейным размером на земной поверхности (GSD) [3, 7].

Максимальная высота аэрофотосъемки для составления плана требуемого масштаба определяется из формулы [7]:

GSD = (Sw*H*100)/(Fr*imW),

где GSD — размер пикселя на местности, см/пиксель;

Sw — ширина сенсора фотокамеры, мм;

Н — высота полета, м;

Fr — фокусное расстояние фотокамеры, мм;

imW — ширина кадра, пикс.

В зависимости от масштаба плана была определена максимальная высота полёта, результаты представлены в таблице 2.

Согласно проведенному расчету, максимальная высота для получения плана масштаба 1:500 получилась 117,04 м, в связи с этим для условий склада оптимальной для съемки является высота 100 м.

После проведения оценки точности фототриангуляции в программном продукте Agisoft Photoscan Metashape построена цифровая модель рельефа склада (рис. 6), используемая в дальнейшем при создании топографического плана масштаба 1:500 [11, 12].

На рисунке 7 представлено плотное облако точек, используемое в дальнейшем при создании каркасной модели объекта.

Рисунок 6. Цифровая модель рельефа склада Рисунок 7. Плотное облако точек

Таким образом, в соответствии с представленной технологиче-ской схемой были выполнены работы по созданию цифровой модели склада с применением квадрокоптера DJI Phantom 4 RTK + D-RTK 2 Mobile Station Combo.

В результате экспериментальной проверки технологической схемы создания цифровой модели поверхности складов с использованием БПЛА выявлены следующие особенности проведения работ:

1) необходимость использования замаркированных опознаков для контроля модели;

2) цифровые модели объектов, полученные с применением БПЛА, объективны (так как предоставляется изображение местности, а не векторные данные), их можно использовать для определения объемов;

3) использование БПЛА при проведении маркшейдерских работ позволяет выполнять их в кратчайшие сроки и обеспечивать требуемую точность выходных материалов.

Список литературы

1.         Вьюнов М. В. Оценка использования возможности применения аэрофотосъемочных БПЛА для учета горных работ при добыче полезных ископаемых 2017. URL: http://config.com/files/pdf/презентации_2017/Вьюнов.pdf

2.         Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5 000, 1:2 000, 1:1 000 и 1:500 / Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР. — М., Недра, 1982, 160 с.

3.         Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов ГКИНП (ГНТА)–02-036-02 / Антипов И. Т., Беликов П. В., Зотов Г. А., Кучинский Ю. И., Лужбина Е. Я., Михайлов А. П., Нехин С. С., Хлебникова Т. Н. официальное изд. — М.: ЦНИИГАиК, 2002. — 100 с.

4.         Коровин Д. С. Обоснование и разработка метода оценки объема угольного склада на основе аэрофотосъемки с применением беспилотных летательных аппаратов. — Кемерово, 2017. 110 с.

5.         Методические рекомендации по производству аэрофототопографических работ с использованием беспилотных летательных аппаратов при изысканиях в целях строительства и реконструкции автомобильных дорог. ОДМ 218.9.017, 2019. — М., 2019.

6.         Охрана недр и геолого-маркшейдерский контроль. Инструкция по производству маркшейдерских работ (РД 07-603-03). Сер. 07. Вып. 15/ Колл. авт. М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности и промышленности Госгортехнадзора России», 2003. 120 с.

7.         Положение о геологическом и маркшейдерском обеспечении промышленной безопасности и охраны недр (РД 07-408-01), утверждено постановлением Госгортехнадзора России от 22.05.01 № 18.

8.         Программное обеспечение DJI GO // компания DJI www.dji.com/ru

9.         Программный продукт Agisoft Photoscan Metashape // компания Agisoft / https://www.agisoft.com/

10.       Хлебникова Т. А., Опритова О. А. Экспериментальные исследования современных программных продуктов для моделирования геопространства // Вестник СГУГиТ. 2017. № 1.

Мой дрон сбили, что делать?

Не проходит и дня, чтобы удаленный пилот не позвонил мне и не рассказал, как кто-то стрелял в их дрон, и не спросил, что мне делать? Первое, что нужно сделать, это сохранять спокойствие и поддерживать личную безопасность. Далее следуйте этим советам.

FAA классифицирует «дроны» как летательные аппараты, и по мере стремительного развития индустрии дронов все больше и больше дронов заполняют наше небо. Попытки сбить дрон в нашей отрасли происходят каждый день. Вот несколько советов, которые я говорю пилотам, когда с ними это происходит.

ИНФОРМИРУЙТЕ МЕСТНЫЕ ПРАВООХРАНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ

Хотя законы разных штатов различаются, вы должны немедленно позвонить в местное правоохранительное агентство по номеру и подать заявление о том, что кто-то стрелял в ваш самолет, даже если ваш самолет не был поражен. . В зависимости от того, где вы находитесь, за выстрел из огнестрельного оружия по самолету вам может быть предъявлено обвинение в любом количестве — от выстрела из огнестрельного оружия до покушения на убийство. Очень важно как можно скорее связаться с местным правоохранительным органом.

СВЯЖИТЕСЬ С ФБР

Обратитесь в местный региональный офис ФБР и отправьте отчет. Вы можете найти контактную информацию в местное отделение ФБР на сайте www.fbi.gov/contact-us/field- офисы. Имейте в виду, что стрельба по самолету, включая стрельбу по вашему дрону, является федеральным преступлением, независимо от того, является ли это огнестрельным оружием, арбалетом или даже пулемётом. Наказания могут быть суровыми, в некоторых случаях предусматривающими наказание в виде 20 лет тюремного заключения и штрафа в размере 250 000 долларов США. Даже за угрозу сбить самолет можно получить 5 лет федеральной тюрьмы.

СООБЩИТЕ ОБ ЭТОМ В FAA

Вы должны сообщить о происшествии в FAA, позвонив на горячую линию безопасности FAA @ 1-800-255-1111 или отправьте отчет онлайн на сайте Hotline.faa.gov. Этот портал FAA используется как авиаторами, так и заинтересованными гражданами для подачи отчетов о нарушениях федеральных авиационных правил или проблемах безопасности, связанных с нашим национальным воздушным пространством.

СВЯЖИТЕСЬ С ВАШИМ ОФИСОМ ЛЕТНЫХ СТАНДАРТОВ (FSO)

Ваш местный отдел FAA Flight Standards Office состоит из официальных представителей авиации, которые являются вашими местными контактами в FAA. В то время как ваши местные правоохранительные органы и ФБР могут разобраться с криминальной стороной этого инцидента, вашему местному FSO необходимо разобраться в деталях вашего авиационного инцидента.

ОТЧЕТ НАСА О БЕЗОПАСНОСТИ АВИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Файл Отчет о авиационной безопасности НАСА . Этот отчет используется для сбора данных, относящихся к национальному воздушному пространству, чтобы помочь уменьшить количество авиационных происшествий и инцидентов. Вы можете найти форму отчета по адресу asrs.arc.nasa.gov/report/electronic.html. Ваш отчет является конфиденциальным и не носит карательного характера и направляется непосредственно в Систему отчетности по безопасности полетов (ASRS), чтобы убедиться, что ваши данные будут использованы для внесения вклада. к авиационной безопасности.

УВЕДОМИТЕ ВАШЕГО СТРАХОВОГО ПЕРЕВОЗЧИКА

Свяжитесь с вашей страховой компанией в случае физического повреждения вашего самолета, чтобы обеспечить ремонт вашего самолета в соответствии с вашим полисом. Страховая компания также может принять решение о возбуждении судебного иска против сторон, несущих ответственность за ваши убытки.

УВЕДОМИТЕ ВАШИ МЕСТНЫЕ СРЕДСТВА НОВОСТЕЙ

Уведомление вашего местного средства массовой информации , мы надеемся, сделает две вещи: во-первых, вы опубликуете свою историю в надежде поймать подозреваемого стрелка, если он не был пойман, и, во-вторых, , ваша история поможет научить людей, не являющихся пилотами, дважды подумать, прежде чем стрелять из огнестрельного оружия по какому-либо самолету.

РАССКАЗАТЬ ДРУГИМ ПИЛОТАМ СВОЮ ИСТОРИЮ

Поделитесь своей историей с другими пилотами в вашем районе. Сообщите им подробности вашего инцидента. Ваш инцидент может помочь другим пилотам понять дополнительный уровень ситуационной осведомленности , который им может понадобиться в этой области и вокруг нее.

  Об авторе.

Майкл Хилл является основателем и генеральным директором Cumulus Technologies, компании по производству дронов, которая помогает клиентам интегрировать беспилотные технологии и искусственный интеллект на суше, в воздухе и на море. Следите за нашей работой на www.cumulustechnologiesinc.com

Тайвань, сбивший беспилотник возле Китая, был «уместным» — премьер-министр

ТАЙБЭЙ, 2 сентября (Рейтер) — Сбитый у побережья Китая беспилотник, который пролетел над контролируемым Тайванем островом, был самым «подходящим» моментом для делать после неоднократных предупреждений, и Китай должен проявлять сдержанность, заявил в пятницу премьер-министр Тайваня Су Цзэн-чан.

Тайваньские военные впервые сбили неопознанный гражданский беспилотник, который вошел в их воздушное пространство возле островка недалеко от китайского города Сямынь в четверг после того, как правительство пообещало принять жесткие меры против роста числа вторжений. читать дальше

Китай ответил, что Тайвань пытается «раздуть напряженность» в связи с инцидентом, который последовал за жалобами острова на преследование беспилотников из Китая, летающих вблизи островов Цзиньмэнь, в то время как Пекин проводит военные учения вокруг Тайваня.

Су сообщил журналистам, что Тайвань неоднократно делал предупреждения и просил Китай «не посягать на наш порог».

По данным тайваньских военных, беспилотник был сбит после входа в ограниченное воздушное пространство возле крошечного острова Льва и упал в море.

«Они неоднократно игнорировали наши предупреждения уйти, и у нас не было другого выбора, кроме как прибегнуть к самообороне и стрелять», — сказал Су. «Это самая правильная реакция после неоднократных сдерживаний и предупреждений».

Китай должен проявлять сдержанность, сказал Су.

«Мы никогда не будем провоцировать и сделаем все возможное, чтобы защитить нашу землю и наш народ. »

Представитель МИД Китая Чжао Лицзянь заявил, что «попытка Тайваня нагнетать напряженность ничего не значит».

Тайваньские СМИ цитируют Управление по делам Тайваня Китая, которое назвало сбитие беспилотника «чрезвычайно нелепым» и что Тайвань пытался «раздуть конфронтацию».

Командование обороны Цзиньмэнь заявило в пятницу, что его силы обнаружили еще два беспилотника, которые «быстро» улетели обратно в Сямэнь после того, как войска выпустили сигнальные ракеты, чтобы предупредить их.

Министерство обороны также опубликовало в пятницу фотографии войск на Цзиньмэнь, нацеленных на разработанную на Тайване «интерференционную пушку» Skynet, которая может отключать сигналы управления дроном, заставляя их приземлиться. В нем говорится, что войска также используют крупнокалиберные винтовки для стрельбы по беспилотникам.

Китайские войска проводят учения вблизи Тайваня с начала августа после визита в Тайбэй спикера Палаты представителей США Нэнси Пелоси, который вызвал ярость Пекина.

Китай считает демократически управляемый Тайвань своей территорией, несмотря на решительные возражения правительства Тайбэя.

По крайней мере, два видеоролика о недавних полетах беспилотников широко распространились в китайских социальных сетях, в том числе один, на котором тайваньские солдаты забрасывают дроны камнями.

Су сказал, что эти видео были сделаны для «пропаганды Китая дома», что усилило гнев тайваньского народа.

Тайвань впервые произвел предупредительные выстрелы по беспилотнику во вторник вскоре после того, как президент Цай Инвэнь заявила, что приказала военным принять «решительные контрмеры» против того, что она назвала провокациями Китая. читать дальше

Цай отстаивает идею «асимметричной войны», чтобы сделать свои силы более мобильными и защищенными от атак. Выступая по видеосвязи на форуме в Праге в пятницу, министр иностранных дел Тайваня Джозеф Ву сказал, что этот вопрос остается в центре внимания.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *