Проектирование аэрофотосъемки

Размещено на http://allbest.ru

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина»

Университетский колледж агробизнеса

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ: Земельно-имущественные отношения

ТЕМА РАБОТЫ: Проектирование аэрофотосъемки

Выполнил: Студент Шарапов Роман Евгеньевич

Проверила: Капранова Елена Михайловна

Омск 2017

Оглавление

Введение

Глава 1. Аэрогеодезия, её содержание

1.1 Аэросъемка, её виды и методы

1.2 Метод космической фотосъемки

1.3 Метод аэрогеодезических работ на основе лазерной и цифровой аэрофотосъемки

1.4 Стереотопографический метод создания топокарт

1.5 Комбинированный метод создания топографических карт

Глава 2. Аэрофотосъемка

2.1 Аэрофотосъемка для создания топографических карт

2.2 Масштабы аэрофотоснимков

Глава 3. Летательные аппараты

3.1 Обоснование выбора летательного аппарата

3.2. Виды аэрофотосъемок и программы

Глава 4. Применение аэрофотосъемки

4.1 Организация фото съемочных работ

4.2 Оценка качества аэрофотоснимка

Вывод

Библиографический список

Введение

В Российской Федерации до половины 30-х годов все работы по формированию карт согласно фотоснимкам местности, приобретенным с летательных агрегатов называли аэрофотосъёмкой.

В дальнейшем слово аэрофотосъёмка относили только лишь к лётно-съёмочному ходу, включая проектирование, самолётовождение, фотосъемка и вспомогательные процедуры. Аэрофотографией назвали движения экспонирования и фотолабораторной обработки аэрофотоснимков.

Понятие фототопография включает совокупность процессов по формированию топографических карт согласно фотоснимкам местности, приобретенным с авиационного летательного агрегата.

В конце 20-х - начале 30-х годов в геодезическое производство в России был введен аэрофотограмметрический метод. Возникает наименование аэрогеодезическое изготовление и термин «аэрогеодезия». При этом термин «аэрогеодезия» частично дублирует аналогичный термин «аэрофототопография», но включает более широкий спектр использования разного семейства аэроснимков для получения отраслевых видов данных.

Прикладные предметные направления трансформировали понятие термина «фототопография» и изменили его содержание. Были выделены аэрофотограмметрия, которая стала включать в себя совокупность действий, непосредственно использующих геометрию изображения (определение, модификация, создание сеток, рисовку рельефа и т.п.).

В классической фотограмметрии излагаются концепция и методика, построенные на точном органе и практических способах, в основе которых лежит представление о статической центральной проекции территории, получаемой в условиях, когда фотоаппарат и местность взаимно недвижны (фототеодолитная съёмка) либо их манёвром в период экспонирования приятельница допускается проигнорировать (топографическая аэрофотосъёмка).

При проведении космических съёмок применяют динамические съёмочые организации. Первыми динамическими съёмочными системами находились телевизионные и тепловизионные сканеры. Геометрия сканерных снимков выделяется с обычных аэрофотоснимков для того, что процесс построения проекции местности в пределах снимка затянут согласно времени и значительно зависит с подвижности носителя.

В настоящее время динамические съёмочные системы широко используются не только лишь в космических съёмках, но и в аэросъёмках.

Аппаратуру, с помощью которой в съёмочных режимах принимается электроэнергия, несущая данные о предметах съёмки называют съёмочными приборами (СУ). К разновидностям СУ относят телекамеры, фотокамеры, сканеры, тепловизоры, радарные установки, ИК - и СВЧ - радиометры и т.п.

Глава 1. Аэрогеодезия, её содержание

Аэрогеодезия - это раздел геодезии, который изучает методы измерения и преображения изображений земной плоскости и способы получения по ним широкого спектра информации о предметах съёмки для составления топографических и специальных планов и карт, числовых моделей местности, а также для решения ряда технических отраслевых задач при проектировании, строительстве и эксплуатации различных искусственных построек (путей, аэродромов, мостов, каналов, запруд, линий электропередач, трубопроводов и т. п.).

Аэрогеодезия рассматривает часть тех же проблем, что и геодезия, но применяет измерения и интерпретацию данных предметов по аэрокосмическим изображениям вместо измерений и установления высококачественных и количественных характеристик предметов непосредственно на поверхности земли.

В технологических процессах и методах системного автоматизированного проектирования предметов постройки (САПР) аэрофотогеодезический метод имеет наибольшее значение среди видов изыскательских трудов. Этот метод позволяет при значительном повышении производительности полевых работ перенести основной объём работы согласно получению информации о местности в комфортные камеральные условия с широким привлечением средств автоматизации и компьютерной техники.

Аэроизыскания - комплекс специальных воздушных, наземных полевых и камеральных трудов, направленных на получение исходной топографической, инженерно-геологической, гидрометеорологической, гидрогеологической, экономической и других видов данных, необходимых для разработки планов предметов постройки.

Опыт применения аэрометодов при изысканиях, показывает их высокую эффективность, по сравнению с традиционными методами сбора информации, так как значительно снижает трудоёмкость и сокращает сроки исследований, а также значительно расширяет охват различных видов информации, необходимой для проектирования.

Аэроизыскания осуществляют в 3 стадии: предварительный, равнинный и камеральный.

В предварительный этап выполняется подготовка и изучение изысканий топографической информации и материалов аэросъёмок прошлых периодов, на основании составляют план изготовления аэросъёмочных, полевых и камеральных аэрофотогеодезиеских трудов.

В полевой период производят навозные геодезические работы согласно формированию планово-высотного обоснования аэросъёмок; закрепление и маркировку точек опорной сети; различные виды аэросъёмочных работ, привязку и дешифрирование аэрофотоснимков. Значимым видом аэрогеодезических изысканий является дешифрация - выявление (обнаружение и опознавание) и раскрытие содержания различных объектов и элементов местности по их изображениям в снимках, их высококачественных и количественных данных, специфических свойств и особенностей.

В камеральный период выполняют полную обработку результатов геодезических замеров, фотограмметрическое сгущение тригонометрического съёмочного обоснования способами аналитической фототриангуляции, стереофотограмметрические работы согласно получению информации о рельефе и изготовлению топографических проектов и ЦММ в единой системе местоположение.

Аэрогеологические изыскания - комплекс наземных, воздушных и камеральных работ по установлению геологических, почвенно-грунтовых и гидрогеологических условий местности. Они включают в себя поиск и разведку местных дорожно-строительных веществ. Аэрогеологические изыскания наиболее эффективны при совместном использовании наземных методов инженерно-геологических исследований, с обязательным применением геофизических методов разведки.

Аэрогидрологические изыскания направлены на выявление морфометрических, гидромеханических и гидрологических характеристик водотоков, вида и насыщенности руслового движения, льдистого порядка, данных небольших водосборов и т. д. Эти данные необходимы для проектирования мостовых переходов, небольших водопропускных построек (к примеру, водопропускных путевых труб и маленьких мостов) и организации неглубокого водоотвода.

Аэрофотогеодезические изыскания в настоящее время создают с применением современного аэросъёмочного, навигационного оснащения (в частности, налаженности спутниковой навигации и определения координат центров фотографирования «GPS») и научно-технических направлений цифровой картографии и ГИС.

1.1 Аэросъемка, её виды и методы

Аэросъёмкой называют процесс получения изображений местности с летательных аппаратов.

Если аэросъемку ведут фотоаппаратами, то ее называют аэрофотосъёмкой.

Если при аэросъемке используют специальные телевизионные или электронные сканирующие устройства, то ее называют электронной аэросъёмкой.

Если при аэросъемке используют тепловую или инфрарасную съёмку или радиолакаторы, то ее называют радиолакационной съёмкой.

Регистрацию изображений местности допускается осуществлять в различных участках диапазона электромагнитных валов: заметной с длинами валов (0,38 - 0,78 мкм), ультрафиолетовой близкой (0,28 - 0,32 мкм), инфракрасной (0,18 - 10 мкм), либо микрорадиоволновой (0,01 - 100 см).

Одним с современных методов сбора и обработки данных о местоположении объектов и рельефе местности, а также об их высококачественных и количественных свойствах, является комбинированный метод, который основан на лазерной локации и цифровой аэрофотосъёмке.

При инфракрасной аэросъёмке записывается электромагнитное излучение в диапазоне длин волн 0,7 - 12 мкм, которое излучают или отражают различные объекты территории. Инфракрасное излучение зависит от температуры источника излучения и характеризует его положение и вещество. Инфракрасное излучение выявляет внутренние характеристики предметов и позволяет изучать движения в верхнем слое Планеты.

Излучение природной среды в ифракрасной области спектра регистрируется тепловизорами в трёх участках: ближней (0,7 - 2,5 мкм), средней (3,0 - 5,5) мкм) и дальней (8 - 12 мкм). В практике установлена важность совместного дешифрирования панхроматических и инфракрасных аэрофотоснимков.

Тепловизор «Вулкан» (Россия) совершает аэрофотосъёмку преимущественно в средней инфракрасной области диапазона. Тепловизор «AGA» (Швеция) проводит аэрофотосъёмку в отдаленной инфракрасной области диапазона. Их использование в особенности продуктивно для исследования переувлажнённых и мерзлотных зон общеземной плоскости, гидрологии мелководий и речных отложений, направлений грунтовых вод и выделении единичных высоких пород.

При проведении радиолокационной съёмки получают изображения местности в радиоволновом диапазоне электромагнитного излучения. Существуют наиболее приспособленные для глубинных геологических гидрологических работ многочастотные радиолакационные устройства, которые используют сантиметровые и дециметровые волны. Радиолакационные съёмки (РЛС) наиболее результативны при исследовании сырости, топких мест, мерзлотных явлений, гидрологических и геологических образований.

Радиолокационная съёмка (РЛС) делится на съёмку бокового осмотра и съёмку кругового обзора.

Дальностью воздействия называется максимальное отдаление до предметов, при котором они обнаруживаются.

Разрешающей способностью называется минимальное расстояние между двумя объектами.

При радиолокационной съёмке посылаются сигналы, излучающие энергию в определённых направленностях, а также принимаются сигналы с определённых направлений. Позволяющая работоспособность радиолокационной съёмки тем больше, чем уже график направления.

Наиболее развиваются и широко используются для картографических целей методы аэрофотосъёмки, космической съёмки, а также комбинированный метод лазерной локации и цифровой аэрофотосъёмки, который применяется преимущественно для крупномасштабного картографировани. Эти способы рассматриваются дальше наиболее подробно.

1.2 Метод космической фотосъемки

В настоящее время мировая информация становится всё более четкой и многообразной. Вероятность ее извлечения, обрабатывания и обновления делается всё наиболее свободной и легкодоступной. Для мировых съемок широкое использование получили электронно-оптические съёмочные системы. Например, SPOT 2 применяют более 10 лет с целью картографирования в масштабе 1:50000 (разрешение на земле в панхроматическом виде 10 м, у нового SPOT 5 разрешение 2,5 м; 5 м) Недостатком такой съемки является то, что у данной организации снимки в стереопаре растянуты согласно времени. Такого недостатка нет у стереосистем, которые располагают двумя либо тремя пучками визирования: вперёд, вниз, назад.

Преимущество фотоснимков, приобретенных сканерами, пред фотоснимками состоит в том, что отображения выходят напрямую в числовой фигуре, за исключением движения фотохимической обработки и сканирования. Замедляет их использование наиболее невысокая дозволяющая способность, трудный вид геометральных искажений отображений и огромное число данных, что тяжело держать и передавать.

В современный период 10-ки мировых съёмочных конструкций предоставляют мировые копии высочайшего разрешения (с 5 м вплоть до 0,6 м) в каждую зону Планеты. В России и за рубежом сформированы и работают банки и архивы информации числовых фотоснимков всего земного шара. Высоко значима общедоступность для покупателя данных этих архивов. Согласно концепции Сети интернет позволено реализовать эффективный отбор, производить спецзаказ и приобретать требуемую информацию, а также выбрать осуществление съёмок какой угодно местности в числовой форме.

Космические снимки высокого разрешения имеют практическое применений в значительном количестве коммерческих направлений (например: землепользование, кадастр, картографирование, сельское и лесное хозяйство, мониторинг стихийных бедствий).

1.3 Метод аэрогеодезических работ на основе лазерной и цифровой аэрофотосъемки

Важнейшим способом сбора и обрабатывания информации о месторасположении объектов и рельефе территории, является методика в базе лазерной локации и цифровой аэрофотосъёмки.

В базе технологические процессы находится осуществление одновременного маршрутного лазерно-локационного сканирования территории и цифровой аэрофотосъемки в составе, к примеру, следующего набора оборудования:

Лазерного сканера ALTM-1210 с разверткой лазерного луча в одной плоскости и частой выполнения измерений 5 Кгц. Угол сканирования может быть задан в диапазоне ±20°, а частота сканирования может меняться от 0 до 28 Гц. На основании данных этой подсистемы можно вычислить расстояние между излучателем и объектом отражения, а также угол в плоскости сканирования, куда был направлен луч в момент излучения.

Инерциальная система, датчики которой установлены в одном блоке с лазерным сканером. На основании данных этой подсистемы можно вычислить параметры ориентации летательного аппарата (датчиков инерциальной системы, лазерного сканера и фотоаппарата) относительно определенной системы координат.

GPS-приемник. На основе данных которого, осуществляется синхронизация времени работы всех подсистем, а также вводится единая система координат и рассчитывается траектория полета летательного аппарата.

Для выполнения съемки создаются базовые GPS-станции, данные которых используются для вычисления дифференциальных поправок при определении траектории летательного аппарата. Для определения траектории летательного аппарата и уточнения угловых данных инерциальной системы, применяется метод совместной обработки GPS-данных и данных инерциальной системы. Применение этого метода расчета повышает как точность определения угловых параметров, так и местоположения.

Кроме прибора, выполняющего лазерно-локационное сканирование местности, на борту летательного аппарата устанавливается цифровая фотокамера. Так как в состав прибора, выполняющего лазерно-локационную съемку (ALTM-1210), входит инерциальная подсистема, то геодезическая привязка фотографий осуществляется программным способом автоматически, учитывая траекторию полёта и угловую ориентацию фотоаппарата и летательного аппарата в момент экспозиции снимка. То есть вычисляются линейные - X, Y, Z и угловые - a, w, c элементы внешнего ориентирования снимка.

Технические характеристики лазерного сканера ALTM-1210: Рабочая высота полета носителя 250 - 1000 м

Точность согласно дальности 15 см

Разрешение по дальности 3 см

Угол сканирования от 0 вплоть до ±20°

Полоса захвата высоты от 0 до 0.68 долей

Угловая чистота 0.05°

Частота распознавания с 0 до 24 Гц

Рабочая протяженность волны 1047 нм

Частота генерации лазерных импульсов 10 Кгц

Расходимость луча 0.25 мрад, наиполнейший угол

Длительность импульса 16 нс

Длительность фронта импульса 3 нс

Средняя энергия в импульсе 80 мк Дж

Класс лазера согласно защищенности IV

Напряжение питания 28 В

Номинальный потребляемый ток 15 А

Технология выполнения лазерно-локационных аэросъемочных работ включает несколько этапов:

Планирование и подготовка аэросъемочных работ. На данном этапе осуществляется:

Получение картографического материала и утверждение границ объекта съемки;

Выбор параметров съемки, исходя из продукта необходимого Заказчику и условий съемки;

Подготовка материалов для навигации и настройка навигационной системы;

Камеральная рекогносцировка и выбор геодезических пунктов для определения местоположения базовых станций;

Составление проекта съемки.

Работы по геодезическому обеспечению аэросъемочных работ:

Полевое исследование пунктов ГГС, мест конструкции базисных станций и зон месторасположения контрольных точек;

Создание рабочего проекта привязки базовых станций;

Закрепление зон конструкции базовых станций и контрольных пунктов;

Спутниковые исследования в сети (в согласовании с работниками проектов) и в контрольных точках;

Обработка исследований. Расчет местоположения базисных станций и контрольных точек.

Установка и калибровка оборудования на летательном аппарате (ЛА):

Установка оборудования на борт ЛА;

Измерение параметров установки аппаратуры;

Спутниковые наблюдения для проведения калибровки оборудования;

Проведение калибровочного полета;

Обработка результатов калибровочного полета и проверка точности данных;

Выполнение лазерно-локационной съемки:

Расстановка и включение базовых станций, обеспечивающий дифференциальный режим обработки GPS-данных;

Выполнение съемочного задания, согласно выбранным режимам съемки и графику работ;

Архивация отснятого материала.

Контроль полноты и качества отснятого материала:

Контроль качества GPS-измерений;

Контроль наличия пропусков в данных;

Контроль качества полученных данных;

Вычисление расхождений координат точек, полученных по результатам лазерного сканирования, и контрольных точек;

Составление, если это необходимо, задания на пересъемку.

6. Обеспечение правил проведения аэросъемочных работ и решение режимных вопросов.

7. Первичная обработка материалов съемки и тематическая обработка. Результатом первичной обработки является массив точек, каждая из которых является результатом отражения лазерного луча от поверхности рельефа или иного объекта, в который попал лазерный луч. Каждая такая точка характеризуется тремя координатами в какой-либо геодезической или локальной системах координат.

8. Конечным продуктом после тематической обработки являются:

Цифровая модель рельефа (ЦМР) и цифровая модель растительности в виде массивов классифицированных точек принадлежащих рельефу и не принадлежащих рельефу соответственно;

Тематические слои по «Техническому заданию» заказчика (гидросеть, ЛЭП, строения, дороги и т.д.);

Векторизованные слои (гидросеть, ЛЭП, строения, дороги и т.д.);

Ортофотоплан.

1.4 Стереотопографический метод создания топокарт

В областях с огромным числом контуров места съемочного объяснения обозначают в натуральных контурах.

Контуры должны были точными и гарантировать идентификацию с погрешностью не больше 0.1мм в масштабе карты.

При маркировке стремятся к сокращению расходов на нее. Для этого убирают дерн точной геометрической формы (крест, треугольник, прямоугольник и т.д.).

Дешифрация отображения необходима для того чтобы в снимках можно было определить предметы территории, их количество, высококачественные данные и т.д. Дешифрация может проводиться в аэрофотоснимках, фотосхемах и фотопланах.

Для того, чтобы финансовая результативность трудов в области дешифрированию была наименьшей, необходимо предварительно подбирать наилучший масштаб аэрофотосъемки и фотоматериала, обеспечить требуемые промышленные ресурсы с целью казенного производства, составить целый источник с целью того чтобы в последующем ограничиться без полевого освидетельствования, подобрать техническую очередность действий. аэрофотосъемка геопространственный топографический

Используются два вида формирования карт в универсальных устройствах: в чертежном плане и в фотоплане. Выбор вида формирования карт зависит от масштаба формируемой карты, рельефа территории и контурной нагрузки. Позволяющая способность отображения получаемого на фотопленке больше, чем на фотобумаге. В настоящее время отработана методика с применением ЦМР для масштабов 1:5000 и больше.

Для сформирования карты в универсальном устройстве необходимы начальные сведения: диапозитивы на стекле, компоненты внутреннего ориентирования АФА, промежуток между координатными метками, инструкционные величины с целью коррекционных элементов, базовые составляющие, сборники координат точек, копии с наколами и абрисами данных пунктов, база с координатной сеткой рамкой трапеции и основными точками, снимки либо фотосхемы.

1.5 Комбинированный метод создания топографических карт

Составной (комбинированный) способ применяется в том случае, когда стереотопографический способ не может гарантировать необходимую достоверность отражения рельефа. При комбинированном традиционном способе выполняется полевая съемка рельефа и дешифрация в фотокопиях с фотоплана. Фотопланы хранят значительно больше информации о территории, чем графические планы, поэтому владеют огромной объективностью и достоверностью.

При комбинированном способе согласно аэрофотоснимкам приобретают фотоплан, поэтому уровень фотографирования никак не влияет на достоверность окончательной продукции.

Глава 2. Аэрофотосъемка

Аэрофотосъемка - эффективный и достоверный метод оперативного получения геопространственной информации объекта земной поверхности, на основе богатой информативной, высокой геометрической, графической и координатной составляющих. В зависимости от вида съемки и пространственной направленности оптической оси выделяют:

- низко высотную аэрофотосъемку местности с захватом горизонта (проекция неба занимает 1/3 снимка;

- высотную видовую аэросъемку (панорамная и 3D сферическая);

- плановую аэрофотосъемку с параллельным расположением плоскости фотоаппарата к поверхности земли - это аэрофотосъемка в надир, часто называется топографической и применяется при картировании местности.

Плановая съемка, в зависимости от конфигурации объекта, разделяется на:

маршрутную - съемка линейных объектов:

площадную - съемка объектов любой площади, где кадровое покрытие происходит в несколько рядов.

В связи с высокой оперативностью и доступностью аэрофотосъемка местности занимает особую нишу в обследовании территории, проектировании, рекламе (срок выполнения аэрофотосъемки от 1 дня).

Высокая оперативность и доступность - значительные преимущества при аэрофотосъёмке земельного участка, коттеджа, коттеджного или дачного поселков, жилых комплексов и территорий строительных площадок, ЛЭП и магистральных трубопроводов, нефтепроводов и газопроводов, автомобильных и железных дорог.

Аэрофотосъемка дает проекцию снимаемого участка земной поверхности на некоторую плоскость с некоторой точки пространства, имеющей над землей более или менее значительное превышение.

Участок земли, имеющий определенную форму, изобразится в проекции (на пластинке) в подобной форме во всех своих частях только в том случае, если оптическая ось объектива в момент воспроизведения снимка была отвесна, если угол крена самолета был равен нулю и если поверхность снимаемого участка представляет собой плоскость (фиг. 1).

Высокая точность и разрешающая характеристика фотоснимков связана с малой высотой проведения работ - от 100 до 3500 метров, где на плановой съемке разрешение может составлять до 3 см на пиксель при масштабе 1:500.



2.1 Аэрофотосъемка для создания топографических карт

Начало развития аэрофотосъемки для создания топографических карт было положено в России. В 1886 году в Санкт-Петербурге впервые была выполнена съемка территории с воздушного шара.

Каждому возведению предшествуют соответствующие исследования, важнейшим компонентом которых, являются крупномасштабные топографические съемки.

Топографические крупномасштабные планы используются при конструировании, сооружении и эксплуатации промышленных фирм, промышленных сооружений и в многоотраслевом городском хозяйстве. Также топографические съемки производятся с целью создания государственных топографических карт.

Аэрофотосъемка выполняется аэрофотоаппаратами (далее АФА). В зависимости от характера съемки АФА имеют различные фокусные расстояния. Аэрофотоаппараты с большим фокусным расстоянием имеют разрешающую способность на краях снимка выше, следовательно величина систематических ошибок снимков меньше. Поэтому предпочтительнее использовать короткофокусные АФА. Необходимо осторожно подходить к использованию АФА с f=70мм и f=55мм так как они имеют неоднородное качество фотоизображения и разрешающую способность в центре и на краях снимка, большую дисперсию. Кроме того, при съемке в определенных условиях может возникнуть эффект “глория” (блики на фотоизображении).

При больших перепадах высот на местности в пределах одной стереопары может оказаться, что разность продольных параллаксов будет слишком большой. Если , то стереоэффект становится неустойчивым, а точность стереоизмерений низкой. Поэтому следует определить , при котором .

Масштаб создаваемой аэрофотосъемки зависит от масштаба создаваемой карты. Мелкий масштаб позволяет количественно сократить объем аэрофотосъемочных работ и работ по составлению карты, но усложняются работы по маркировке, дешифрированию и достижению точности стереотопографических работ. При крупном масштабе аэрофотосъемки все с точностью наоборот, но количественно возрастают объемы работ.

2.2 Масштабы аэрофотоснимков

Масштаб аэрофотоснимка - это отношение величины изображения отрезка на нем к величине соответственного отрезка на местности.

Масштаб горизонтального аэрофотоснимка выражается соотношением:

1/m=fkH,

где m - знаменатель числового масштаба;

fk - фокусное пространство АФА; Н - высота фотографирования.

Объем вдоль любого направления перспективного аэрофотоснимка допускается определить согласно формуле:

Dr = 1 = f [cosб - (x/f) sinб]І

DR m H v1-sinІ б sinІ ц,

где х - координата искомой точки; б - угол наклона аэрофотоснимка;

ц - угол, образованной между направлением съемки и направлением

по главной точке на искомую точку.

Масштаб горизонтали, проходящей через любую точку аэрофотоснимка, определяют по формуле:

1/m=f | H [cosб - (x/f) sinб]

Масштаб вдоль главной вертикали в обобщенном выражении находят по формуле:

1/m=f | H [cosб - (x/f) sinб]І

Глава 3. Летательные аппараты

В зависимости от площади, месторасположения и конфигурации, применяются последующие типы летательных агрегатов:

Пилотируемые:

Мотопараплан - эффективный ультралегкий летательный аппарат с малой полетной скоростью до 70 км\ч, который позволяет получить детальные аэрофотоснимки с малых высот и всех возможных ракурсов.

Стабильность и отсутствие высокочастотных колебаний в полете особенно важны при проведении художественной съемки и аэросъемки при плохом освещении.

Использование самолета целесообразно при изготовлении цифровых ортофотопланов и точных карт местности, имеющих площадь снимаемой поверхности десятки квадратных километров.

Предоставление услуг аэрофотосъемки с использованием самолета выгодно экономит время и снижает финансовые затраты на единицу площади.



Беспилотные летательные аппараты (БПЛА):

Мультикоптер (квадрокоптер, гексакоптер, октокоптер) - неподменные приборы с целью извлечения детальных и подробных фотоснимков в области воздушной фотографии.

Основное направленность применения БПЛА: труднодоступные объекты, приобретение фотоснимков с воздуха точечных ракурсов и числовых виртуальных 3D панорам и туров.

Беспилотный самолет - подходящий механизм картирования территории либо иных работ, взаимосвязанный с плановой фотосъемкой территории, так как хорошо себя показал на территориях вплоть до 20 кв.километров.



В области услуг аэрофотосъемки существует огромная конкуренция между пилотируемыми аппаратами и БПЛА.

Использование беспилотных летательных аппаратов на первый взгляд дешевле, но в действительности, не всегда так:

аэрофотоснимки с БПЛА не отвечают качеству предоставления материалов потому, что у аппаратов малая грузоподъемность и аэрофотосъемка производится на небольшой фотоаппарат.

БПЛА подвержены сильным колебаниям за счет малого веса и отсутствия систем компенсации и стабилизации.

БПЛА имеют малый радиус и высоту действия (это связано с досягаемостью сигнала)

БПЛА имеют непродолжительное время полета;

Существует большой риск потерять БПЛА, а с ней результаты аэросъемки в связи с "загрязненностью" радиоэфира.

Широкое распространение БПЛА связано с небольшим бюджетом на их изготовление на основе радиоуправляемых моделей.

(Настоящий качественный беспилотник в базовой комплектации по стоимости приближается к 2 000 000 - 2 500 000 рублей).

3.1 Обоснование выбора летательного аппарата

Требования к летательному аппарату (ЛА), применяемому при аэрофотосъемке:

ЛА должен обладать высокой продольной, поперечной и курсовой устойчивостью;

ЛА должен быть оснащенным современной высокоточной навигационной аппаратурой;

ЛА должен иметь широкий скоростной диапазон и большую дальность полета;

ЛА должен иметь систему автопилотирования, систему автоматизации захода с маршрута на маршрут;

ЛА должен обладать большой обзорностью для летно-съемочного экипажа и комфортабельностью.

Всем перечисленным требованиям удовлетворяет самолет АН-30, специально разработанный для аэрофотосъемок.

Этот самолет имеет высокую крейсерскую скорость (350-400 км/ч), большую дальность полета (2 360 км) при высоте полета 6 000м и скорости 310 км/ч, «потолок полета» 8 000м. АН-30 оснащен современной навигационной аппаратурой.

Для крупномасштабных съемок (крупнее масштаба 1 : 5 000) целесообразно применять летательные аппараты с низкой крейсерской скоростью и высотой полета до 200 м., например, самолет АН-2.

Эффективна съемка с легких летательных аппаратов (например с дельтапланов).

3.2 Виды аэрофотосъемок и программы

Плановая фотосъемка выполняется с помощью полноформатного цифрового фотоаппарата с объективом, имеющим многослойное прозрение и оптикой с уменьшенной дисторсией и астигматизмом. Это значительно сокращает искривления по кромкам аэрофотоснимка. Для аэросъемки используются фотоаппараты Canon, Nikon и Sony. Обработка аэрофотоснимков проводится с привлечением специальных компьютерных ГИС-комплексов LPS и PHOTOMOD, а редактирование и внесение цветовых корректировок с помощью Photoshop.

Перечисленные программы имеют автоматизированные модули для корректировки перспективы, дисторсии и других оптических искажений.

С их помощью проводятся цветовая и тоновая коррекции полученных снимков, накладывание маски на «ненужные» объекты, сшивки смонтированной «ортомозайки» в единое изображение, совмещение новых материалов с уже существующими картографическими материалами, например GoogleEarth. Широко используется мелкомасштабная аэросъемка (плановая и многообещающая). Для мелкомасштабной аэрофотосъемки спроектированы камеры, в которых фотосъемка выполняется абсолютно всеми объективами в одно и тоже время.

Основным объективом выполняется плановая фотография, прочими объективами - многообещающая. Область аэрофотосъемки в масштабе основного снимка 1: 25000 может быть доведена до 150 кв. км. в единственный фотоснимок.

Для мелкомасштабной аэрофотосъемки используются широкоугольные объективы.

Сущность высотно-стереоскопической аэрофотосъемки:

каждый участок местности, подлежащий аэрофотосъемке, фотографируется два раза с двух концов базиса.

Этого можно достигнуть посредством работы двух самолетов, следующих параллельно друг другу на определенном расстоянии и снимающих один и тот же участок, или при помощи одного самолета, воспроизводящего маршруты при условии значительного перекрытия аэрофотоснимков, дающего возможность иметь всегда двойной снимок одного и того же места земной поверхности. В том и другом случаях получаются пары стереоскопических снимков.

в последствии обрабатывания фотоснимков, так же, как и при прерывисто-комбинированной аэрофотосъемке, любую пару объёмных аэроснимков вводят в особый устройство -стереопланиграф, который согласно сущности собственному представляет крепкий стереоскоп.

В данном стереоскопе оформляется объёмное отображение территории (ее рельефная модель).

Данная форма предоставляет вероятность срисовывать с нее линии районных объектов, а кроме того ландшафт в виде горизонталей; для этого в стереопланиграфе существует вспомогательное устройство, приносящее вероятность, глядя в окуляры стереоскопа, водить особым штифтом по плоскости стереоскопической модели - по контурам и опоясывающим область горизонталям.

Данное движение переходит с поддержкой системы зубчатых колесиков и рычагов особенному прибору - координатографу, карандаш которого на бумаге отдает очеркиваемые линии модификации в виде ортогональной проекции на горизонтальный планшет с тригонометрической базой.

Таким образом в результате высотно-стереоскопической аэрофотосъемки получается обыкновенный вычерченный карандашом планшет без фото теней, выражающий очертания контуров местных предметов и рельеф местности горизонталями.

В производственном отношении в высотно-стереоскопической аэрофотосъемке проводятся те же процессы, что и в контурно-комбинированной аэрофотосъемке, но только фотограмметрический процесс носит другой характер: вместо трансформирования - работа на стереопланиграфе.

В нынешнее период методы высотно-стереоскопической аэрофотосъемки пребывают в фазе исследования. Между тем вот контурно-комбинированная аэросъемка в нынешнее период в виду ее фактических удобств и в частности из-за способности стремительного извлечения планового материала и достигаемой достаточной точности планшетов-фотопланов вступила в практику равно как способ, полностью сменяющее наземную топографическую съемку.

Глава 4. Применение аэрофотосъемки

Аэрофотосъемка в сельском хозяйстве. Применение дронов в земледелии и в целом аграрном хозяйстве - одно из более многообещающих течений использования данной технологии. БПЛА продуктивно применяются с целью планирования и контролирования этапов аграрного производства, а кроме того с целью хим. обрабатывания посевов и прочих растений.

Главным аспектом с целью внедрения ЛА является экономическая необходимость. БПЛА дают возможность приобретать важную и эффективную информацию в том случае, когда она нужна. Скопленные за продолжительный этап сведения дают возможность подвергать анализу процессы в динамике.

Тренды в области использования БПЛА в сельском хозяйстве:

Растет спрос на B2B-услуги в данном сегменте;

Растет спрос на услуги IT-компаний, создающих ПО для сбора и обработки собранных данных в интересах точного земледелия;

Снижаются регуляторные барьеры, тормозившие процессы внедрения дронов в сельское хозяйство.

Современный тренд - предлагать не только купить беспилотник, но также и комплект ПО, необходимого для аналитической обработки полученных в ходе аэросъемки данных.

Другой намечающийся тренд - переход от телеуправления беспилотниками на роботизированные системы, в которых беспилотники автоматически подзаряжают аккумуляторы, вылетают на маршруты по расписанию, выполняют облет и фотографирование (видеонаблюдение) в автоматическом режиме, возвращаются на место стоянки и сбрасывают информацию в систему автоматизированной обработки.

Аэрофотосъемка в лесном хозяйстве. РФ обладает самыми обширными лесными богатствами, требующими постоянных мероприятий по охране и защите, проведение которых невозможно без авиации. Можно констатировать, что лесное хозяйство являлось крупнейшим в стране государственным потребителем авиауслуг. К сожалению, сегодня из-за финансовых и административных трудностей ежегодный налет ВС в лесном хозяйстве составляет не более 20 тыс. часов, привлекается менее 250 ВС, что явно недостаточно. Поэтому чрезвычайно важным становится поиск новых технологий, способных изменить негативную ситуацию.

Новейшим направлением в авиации считается беспилотная авиация, БПЛА. Беспилотные технологии существуют давно. Сначала они были сложными и дорогостоящими комплексами, имевшими только военное применение. Но в течение последнего десятилетия в этой области произошел настоящий прорыв.

Миниатюризация вычислительных систем и развитие спутниковой навигации (GPS/ГЛОНАСС) позволили создавать беспилотные летательные аппараты (БПЛА), у которых габариты, масса, а главное, стоимость на порядки меньше прежних. По доступности беспилотные технологии приближаются к уровню бытовых технологий. Сейчас прогресс в развитии гражданских беспилотных систем имеет высочайший темп, сформировалась новая индустрия услуг.

Накопленный в лесном хозяйстве опыт позволяет делать вывод о том, что использование беспилотных авиационных комплексов (БАС) самостоятельно, исключительно для решения задач поиска пожаров, мало результативно.

Современные тенденции развития систем управления и информирования позволяют реализовать принцип «Ситуационной осведомленности» в режиме близком к реальному времени.

Именно поэтому, современные автоматизированные системы, включая беспилотные летательные системы, должны рассматриваться как элементы единой информационной системы, формируемой различными техническими средствами наземного, авиационного и космического вида. Основные решаемые задачи на новом, качественно более высоком уровне.

Применение беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) при решении задач охраны лесов и аэрофотосъемка в лесном хозяйстве. Назначение:

Патрулирование локальных территорий лесного фонда с целью обнаружения лесных пожаров;

Информационное обеспечение наземных команд пожаротушения;

Лесопатологическое обследование;

Противодействие незаконной хозяйственной деятельности.

Мониторинг лесных угодий и объектов лесной инфраструктуры-БЛА лес. Назначение:

контроль за соблюдением правил лесоохраны;

поиск и обнаружение незаконных вырубок;

поиск и выявление несанкционированных свалок;

обнаружение очагов лесных пожаров и отслеживание их распространения;

проектирование противопожарных и лесозащитных мероприятий;

мониторинг линий электропередач в лесных массивах;

создание тематических карт лесных угодий;

карты видов леса;

карты подверженности леса болезням и вредителям;

карты состояния и объемов леса;

картографирование и анализ состояния объектов лесной инфраструктуры;

получение актуальной и достоверной информации о состоянии лесных земель и лесных насаждений;

определение таксационных показателей древостоев;

среднесрочное и оперативное планирование лесозаготовок;

контроль воспроизводства лесных ресурсов;

мероприятия по выявлению лесов высокой природоохранной ценности ЛВПЦ;

мероприятия по сохранению биоразнообразия;

оптимизация технологических схем разработки лесосек;

Для мониторинга местности применяются следующие бортовые целевые нагрузки:

* видеокамеры оптического диапазона;

* видеокамеры инфракрасного (ИК) диапазона (тепловизоры);

* аэрофотоаппараты оптического диапазона.

В процессе выполнения полета согласно маршруту летного патрулирования местной территории диспетчер, исполняя показ видеоизображения, передаваемого с БПЛА в порядке настоящего времени, проводит контроль за возникновением дыма и в то же время осуществляет контроль характеристики полета (особое внимание уделяется удаленности БПЛА с места старта, быстроты и направленности ветра, напряжению батарей). Камера БПЛА ставится на 2-ух продольный подвес, что способен в любой период управляться оператором, в связи от задачи. Увидев смог, диспетчер записывает перемены в маршрут полета и ориентирует его к дымовой точке.

Аэрофотосъемка при съемке городов. После составления путем геодезических действий очертаний проездов и очертаний кварталов города аэрофотосъемка заменяет медленную и кропотливую работу топографов по съемке внутриквартальных подробностей; при этом сокращается процесс увязки внутриквартальных подробностей и отпадают сложные чертежные работы; вкладывание внутриквартальных подробностей в сеть очертаний кварталов, полученных геодезически, производится автоматически с помощью трансформирования. Т. о. аэрофотосъемка при съемке городов упрощает работу и ускоряет ее; при этом надо иметь в виду, что фотографические материалы позволяют кроме планшетов- фотопланов получить и план в туши, вытравив фотографический тон.

Аэрофотосъемка при изыскании дорог. По предварительно составленным фотопланам первого приближения (из контактных отпечатков) удобно составить проект различных вариантов трассы дороги, особенно в гористой местности; таким путем сокращается работа по предварительному изысканию. По наглядным материалам аэрофотосъемки могут быть изучены с достаточной степенью подробности свойства полосы местности по обе стороны трассы.

Итоги проектирования согласно материалам аэрофотосъемки имеют все шансы являться перенесены (трассированы) на местность посредством опознавания районных объектов, существующих на планшете и на местности. В последующем создание плана и прокладывание дороги выйдут обыкновенным режимом, однако абсолютно очевидно станут обогнуты многочисленные затруднения, с какими понадобилось бы считаться, в случае если б никак не существовало материалов аэрофотосъемки.

Аэрофотосъемка в картографии. Применение беспилотников в картографии и аэрофотосъёмке для создания топографических карт значительно снизило затраты на привлечение пилотируемой авиации для создания карт и моделей местности.

Беспилотник для аэрофотосъемки осуществляет полет на заданной местности в автоматическом и полуавтоматическом режиме, получает высококачественные изображения с привязкой к географическим координатам, что позволяет использовать из для создания топографических карт высокой точности. Фото и видеоданные, после обработки в специализированном программном обеспечении, служат основой для создания образно-знаковых моделей пространства в виде плоских, рельефных и объемных карт и глобусов, БЛА ортофотопланов.

Беспилотные аппараты позволяют специалистам создать в кратчайшие сроки БПЛА ортофотопланы, матрицы высот местности и отдельных объектов.

Картография требует максимально точных данных и высококачественных снимков, которые получают беспилотники благодаря усовершенствованным целевым нагрузкам на электромагнитном подвесе с обеспеченным стабилизированным положением камер независимо от порывов ветра и других воздействующих факторов.

Для создания плоских и объемных карт протяженной местности, осуществляется воздушный фото- и видеомониторинг с помощью беспилотных летательных аппаратов самолетного типа класса "Е" - ZALA 421-16E или ZALA 421-16EM. Если необходимо провести обследование локальных участков местности на удалении до 5 км, рентабельно применять БЛА вертолетного типа - ZALA 421-21 или ZALA 421-22.

4.1 Организация фото съёмочных работ

Организация аэрофотосъемки, получая в интерес свежесть аэрофотосъемочного разбирательства, вдобавок никак не вылилась в жесткие формы. Тем не менее фактически ранее обозначилось, что аэрофотосъемочное изготовление комфортнее и лучше лишь сконцентрировать в одном Всесоюзном основном органе. Главный аппарат обязан работать в близкой взаимосвязи, с одной сторонки, с основным геодезическим органом, что обязан гарантировать за счет страны аэрофотосъемочное изготовление геодезической базой в проекте и согласно высотам, а с иной, с основным органом цивильного воздушного флота, что обязан приносить специализированные летательные аппараты для участка дел с абсолютно всем оборудованием помимо особого оснащения на аэрофотосъемки.

Главный аппарат аэрофотосъемки отправляет на места работ аэрофотосъемочные партии; в случае если некоторое количество соседних партий загружаются работами на несколько лет, то подобные партии м. б. связаны в местный отдел, напрямую зависимый основному органу аэрофотосъемки. Здешние отделы кроме того имеют все шансы посылать от себя аэрофотосъемочные партии.

Любая аэрофотосъемочная партия приобретает в любую службу полностью установленное поручение в границах установленной местности, подлежащей аэрофотосъемке; в любой партии ведутся всегда 4 процесса аэрофотосъемки, принадлежащие к выполнению этого задания: летно-съемочный, радиогеодезический, аэрофотограмметрический и макрофотографический процессы; Элемент оснащения партии имеет возможность быть в участках работ, где устраивается база аэрофотосъемочной партии, частично партия имеет возможность использовать оборудованием центрального органа либо центра регионального отделения.

В любом случае руководитель аэрофотосъемочной партии представляется одним-единственным отвечающим лицом за надлежащие подготовку и исполнение работ партии с времени извлечения задачи включая вплоть до времени сдачи работ партии в законченном варианте, как в таком случае требуется задачей. Прочие формы учреждения аэрофотосъемки в СССР, в довольной мере проверенные, дали негативные итоги. Любая аэрофотосъемочная партия покоряется выславшему ее управлению - центральному или местному.

Работа до выезда партии с места ее формирования в район аэрофотосъемки заключается в следующем:

1) разработке технического задания;

2) составлении календарного и технического плана работ;

3) составлении предварительной сметы для подсчета средств плана исполнения;

4) докладе технического задания, плана и сметы техническому совещанию;

5) укомплектовании партии административным и техническим составом;

6) снабжении партии хозяйственным и техническим имуществом;

7) рекогносцировке района аэрофотосъемки;

8) пробных полетах;

9) составлении финансированного плана партии;

10) составлении плана обеспечении его исполнения и перевозки партии на базу.

Каждая аэрофотосъемочная партия состоит из:

а) летного отряда в 2--3 самолета с необходимым персоналом, полевым оборудованием, полевым складом горючего и масла;

б) аэросъемочного сектора - старший аэросъемщик, аэросъемщики, аэронавигаторы, наблюдатели службы погоды;

в) геодезического сектора - старший топограф-фотограмметрист, топографы-фотограмметристы, дешифровщики, чертежники;

г) фотограмметрического сектора - старший фотограмметрист, фотограмметристы, фотограмметристы-монтажисты;

д) фотографического сектора - старший фото лаборант, фото лаборанты, подручные и

е) аппарата управления - конторы партии; в ней конторщик (если надо, то и счетовод), неквалифицированные рабочие, сторожа, уборщики, транспортные средства.

Деятельность партии в зоне аэрофотосъемки:

1) расположение партии;

2) ссылка подразделений геодезистов, дешифровщиков и топографов-фотограмметристов;

3) выполнение производственных процессов;

4) увязывание абсолютно всех производственных действий в промышленном отношении и в значении исполнения календарного плана;

5) обще топографическая, а если нужно, в таком случае и специализированная дешифровка;

6)предоставление хоз.органам переходных итогов аэрофотосъемки соответственно заданию и плану;

7) тех. отчетность;

8) сохранение связи старшими в секторах со старшими инженерами основного органа или же с их заместителями в здешних отделах;

9) представление бумаг для исправной сметы и градационное собирание;

10) ведение книг равно как базы отчетности;

11) градационное формирование ведомости расхода материалов;

12) отчетность финансирования;

13) выполнение «Инструкций» в связи обстоятельств труда и быта индивидуального состава партии.

Согласно окончанию и сдаче работ партия расформировывается или в регионе работ или в центре. В случае в случае если работа партии в проходящем годе совершенно никак не закончена и будет длиться в дальнейшем году, в этом случае документ и канцелярская деятельность заводятся вновь, в равной мере как согласно новому заданию. Аэрофотосъемочная партия в данном случае м. б. сохранена в своей основе или возвращена в учреждение или в коренной участок.

4.2 Оценка качества аэрофотоснимка

В последствии вторичной съемки забракованных маршрутов приводят полную оценку веществ согласно их фотограмметрическим и фотографическим качествам. Фотограмметрическое свойство аэрофотоснимков определяют согласно уровня соблюдения установленных долевых и поперечных перекрытий, параллельности сторон аэрофотоснимков направлениям базисов, прямолинейности базисов, прямолинейности маршрутов и выравниванию аэропленки.

Проводят проверку продольное и поперечное перекрытиесогласно контактным оттискам с поддержкой фотограмметрической линейки. Неудовлетворительными считают аэрофотоснимки, имеющие долевое перекрытие менее 56%, а поперечное - менее 20%. Поперечное закрытие мерят меж аэрофотоснимками соседнихмаршрутов так же, как рядом оценке продольныхперекрытий. Для установления величины никак не параллельности линии базиса по сторонам аэрофотоснимка устанавливают 2 соседних аэрофотоснимочных маршрута согласно контурам, размещенным в близ изначального решения. Потом мерят ракурс меж обходным путем 1-го с аэрофотоснимков и чертой, связывающей схожие углы аэрофотоснимков. Контролирование прямолинейности маршрутов рядом съемки полевых областей прокладывают согласно накидному монтажу места, а рядом со съемкой высоких областей согласно накидным монтажам аэрофотоснимков единичных маршрутов.

Основные места последних аэрофотоснимков единичных маршрутов объединяют явной чертой L и мерят значение максимального отличия середины аэрофотоснимка с явный направления (перестрелка прогиба 1).

В случае если тенденция, объединяющая середины, предполагает собою мягкую черту без ощутимых районных искривлений, в таком случае с целью лишь маршрута равно как позиция стрелы прогиба 1 к расстоянию меж фокусами последних аэрофотоснимков L, рост в100.

В случае если в маршруте существует один либо некоторое количество заметных искривлений, в таком случае объединяются непосредственными направлениями середины последних аэрофотоснимков любого с криволинейных отрезков, а определение 1, L и расчет признака параллельности водят с целью любого с их раздельно.