СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АЭРОФОТОСЪМКИ БЕСПИЛОТНЫМИ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ С ПОМОЩЬЮ ГНСС-ТЕХНОЛОГИЙ

Для развития человеческого общества наряду с материальными и энергетическими ресурсами необходимы и информационные. Объем информационных потоков растет с каждым днем. Информация является одним из основных факторов развития всех сфер деятельности человека.

Особую роль в развитии промышленности, землеустройства, картографии и других областей деятельности играет пространственная информация о поверхности Земли.  На сегодняшний день имеется множество способов её получения, одним из которых выступает дистанционное зондирование Земли.

Для изготовления карт и планов, используемых в землеустройстве, определения геодезических координат точек местности, границ изучаемых объектов, их принадлежности к соответствующему классу, а также их качественных характеристик применяются материалы, полученные в результате аэрофотосъемки.

Аэрофотосъёмка – фотографирование территории с определённой высоты от поверхности Земли при помощи аэрофотоаппарата, установленного на атмосферном летательном аппарате с целью получения, изучения и представления объективных пространственных данных на участках произведенной съемки [1].

Предпосылками применения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в качестве средства аэрофотосъемки являются недостатки применения воздушных пилотируемых аппаратов.

Традиционная аэрофотосъемка, которая проводится с помощью самолетов (Ту-134, Ан-2, Ан-30, Ил-18, Cesna, L-410) или вертолетов (Ми-8Т, Ка-26, AS-350) требует высоких экономических затрат на обслуживание и заправку, что приводит к повышению стоимости конечной продукции.

Кроме того применение стандартных авиационных комплексов нерентабельно при съемке небольших объектов и малых по площади территорий. В этом случае экономические и временные затраты на организацию работ, приходящиеся на единицу отснятой площади, существенно превосходят аналогичные показатели при съемке больших площадей (тем более для объектов, значительно удаленных от аэродрома).

Использование БПЛА (рисунок 1) является наиболее эффективным методом получения информации в цифровом виде, обладающим рядом преимуществ, таких как рентабельность, возможность съемки с небольших высот и вблизи объектов, оперативное получение снимков высокого разрешения, а также возможность применения в зонах чрезвычайных ситуаций без риска для жизни и здоровья пилотов.

Рисунок 1. БПЛА Геоскан 401

В связи с развитием технологий спутникового позиционирования, в последнее время при производстве аэрофотосъёмки с целью облегчения обработки результатов большой популярностью пользуются глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) ГЛОНАСС и GPS.

ГНСС-приемник, установленный на борту, определяет координаты БПЛА во время всего полета, что позволяет сократить число опорных точек на местности, уменьшить срок выполнения работ и повысить качество ортофотоплана.

Обычно на борт БПЛА устанавливают относительно недорогие GPS приемники. В этом случае координаты центров фотографирования определяются с точностью до 20-30 м, а сами значения содержат систематические ошибки, что усложняет последующую обработку данных.

Использование при съемке двухдиапазонного ГНСС-приемника в дифференциальном режиме позволяет сократить до минимума число опорных точек. Для получения наиболее точных результатов обработки, обычно достаточно 1-2 точки на 100 снимков, в ряде случаев обработку можно проводить без опорных точек. Кроме того наличие таких данных значительно упрощает обработку и позволяет выполнять некоторые этапы обработки полностью в автоматическом режиме.

Современные достижения микроэлектроники позволяют устанавливать на борт БПЛА ГНСС-приемники, имеющие паспортную точность определения плановых координат 10-15 мм. В этом случае привязка к опорным точкам на местности не требуется.

Ещё одной немаловажной функцией ГНСС-приемника на борту БПЛА является обеспечение стабильности полета по маршруту. Точность удержания на маршруте также во многом зависит от точности ГНСС-приемника.

Для точных ГНСС-измерений применяется относительный метод определения координат. Данный метод включает в себя несколько режимов, подразделяющихся на две группы: статические (статика, быстрая статика) и кинематические (кинематика, режим «Стой-иди», кинематика реального времени). Независимо от режима один из приёмников размещают на пункте с известными координатами (база), а другие – на определяемых пунктах (роверы) [2].

Среди многообразия режимов работы спутникового оборудования наиболее эффективным является режим «кинематика реального времени» (Real Time Kinematics – RTK), принцип работы которого состоит в том, что базовый и роверные ГНСС-приёмники снабжаются радио- или GSM-модемами, которые обеспечивают связь между ними, необходимую для передачи поправок в результаты измерений.

Основным недостатком при использовании в работе базы является ограниченный радиус действия и, как следствие, уменьшение точности определения координат при удалении от базового приёмника, а также затраты на оборудование и дополнительные трудовые ресурсы.

В большинстве случаев процесс работы с базовой станцией можно упростить внедрением сети постоянно действующих спутниковых референцных станций (рисунок 2).

Рисунок 2. Постоянно действующая референцная станция

В Российской Федерации первая сеть постоянно действующих спутниковых референцных станций была создана на территории г. Москвы и Московской области в 2002 году.

На территории Вологодской области реализация проекта по созданию сети постоянно действующих референцных станций осуществляется с 2015 года. На данный момент на территории региона функционируют 15 спутниковых референцных станций, использующих сигналы навигационной системы ГЛОНАСС и GPS [3].

Создание и эксплуатация сети постоянно действующих спутниковых референцных станций и системы точного позиционирования на их основе представляют собой дорогостоящие проекты. Однако это позволит вывести спутниковые измерения на качественно новый уровень с высокой точностью, скоростью и надёжностью получения пространственной информации, в том числе и в процессе аэрофотосъемки.

Таким образом, для совершенствования аэрофотосъемки, необходимо внедрение в неё более современного ГНСС-оборудования и развитие спутниковых систем точного позиционирования на основе референцных станций, как наиболее инновационных технологий геодезических измерений на сегодняшний день.

Список литературы:

1. Обиралов, А. И./ Фотограмметрия и дистанционное зондирование / А. И. Обиралов, А. Н. Лимонов, Л. А. Гаврилова. – Москва: КолосС, 2006. – 334 с.
2. Заварин Д.А./ Инновационные геодезические ГНСС технологии определения пространственных характеристик/ Д. А. Заварин, О.Н. Краева, Н. Д. Паршева// Вузовская наука – региону: Материалы XV Всероссийской научной конференции с международным участием. – Вологда: ВоГУ, 2017. с. 296-298.
3. Заварин, Д.А. / Использование ГНСС референцных станций в землеустройстве и кадастре / Д. А. Заварин, В. С. Бараева, П. А. Евсейчик // Вузовская наука – региону: Материалы XV Всероссийской научной конференции с международным участием. – Вологда: ВоГУ, 2017.