+7 (495) 12-52-082     +7 (909) 162-62-50    info@GeoPoligon.ru

Аэрофотосъемка c мотодельтаплана

 

Для выполнения крупномасштабной топографической аэрофотосъемки разработан и введен в эксплуатацию аэрофотосъёмочный комплексАзимут-2М.

Состав аэрофотосъёмочного комплекса Азимут-2М:

  1. Мотодельтаплан Азимут(производство фирмы «Воздушный мост», Российская федерация, 2010г.);
  2. Цифровой аэрофотоаппарат Hasselblad(Хассельблад)H4D-60 aerialс объективами 35, 50 и 100 мм. (производство фирмы Hasselblad, Швеция, 2011г.);
  3. Гиростабилизированная платформа АэроСтаб-3(AeroStab-3, производство фирмы GGSGmbH, Германия, 2012г.);
  4. Система планирования маршрутов и управления полётом АэроТополь (FMSAeroTopoL, производство фирмы GGSGmbH, Германия, 2012г.).
  5. Система определения координат центров фотографирования с помощью спутниковых приёмников NovAtelProPakV3 (производство фирмы «NovAtel», Канада, 2008г.).

 

Комплекс Азимут-2М позволяет получать высококачественные цифровые аэрофотоматериалы высокого разрешения для создания инженерно-топографических планов в масштабах 1:2000, 1:1000 и 1:500, трёхмерных изображений земной поверхности.

Нижеболее детально представлены результаты выполненных работ, экономическая эффективность, отдельные комплектующие комплексаАзимут-2М и технология крупномасштабной топографической аэрофотосъёмки с мотодельтаплана.

 

 

Носитель аэрофотосъёмочной аппаратуры для крупномасштабной топографической аэрофотосъемки

При выборе носителя аэрофотосъёмочной аппаратуры для крупномасштабной топографической аэрофотосъемки был выбран мотодельтаплан, как наиболее соответствующий необходимым требованиям.

 

Лётно-технические характеристики  мотодельтаплана Азимут:

 

        площадь крыла         .     .     .   .   .    16,5 кв.м.

        размах крыла     . .     .     .   .   .  .  .   10,14 м.

       масса пустого мотодельтаплана  .     230 кг.

       максимальная взлётная масса  .   .    511 кг.

       мощность двигателя  .   .   .   .   .   .    100 л.с.

       скороподъёмность .   .   .  .   .    .   .  5 м./с.

       диапазон полётных скоростей   .  59 - 125км./ч.

       высота фотографирования   . от 200 до 3000 м.

       емкость топливных баков  .   .   .     50 литров

       расход топлива  .   .   .   .   .   .   .       8 л./час

       взлётно – посадочная дистанция (от на

       (чала разбега до набора высоты 15 м) - 250 м.

 

              Рис. 1.  Мотодельтаплан Азимут                    

 

                  

Преимущества мотодельтаплана относительно других носителей аэрофотосъемочной аппаратуры

 

Мотодельтаплан (Рис. 2) это сверхлёгкое воздушное судно. Он имеет складное крыло, которое представляет собой жёсткий каркас из дюралюминиевых труб, обтянутый тканевой обшивкой. Под крылом подвешена трёхколёсная тележка с двигателем, толкающим воздушным винтом и местами для пилота и оператора. Аэрофотосъёмочная аппаратура располагается под местом оператора.

 

- С точки зрения выполнения топографической аэрофотосъёмки мотодельтаплан имеет интересную особенность. В условиях воздушной турбулентности локальные динамические воздействия воздуха на крыло во время полёта хорошо демпфируются мягкой, тканевой обшивкой крыла. Моторная тележка с пилотом и оборудованием, подвешенная  под крылом, испытывает существенно меньшие нагрузки, чем крыло. Это позволило ограничиться установкой на мотодельтаплане сравнительно недорогой гиростабилизированной платформы АэроСтаб−3 с невысокой, но достаточной скоростью компенсации угловых перемещенийдля стабилизации положения фотоаппаратав процессе топографической аэрофотосъёмки.

 

- Мотодельтаплан имеет крейсерскую скорость 90 км./час, что не приводит к заметному смазу изображения при топографической аэрофотосъёмке и в то же время позволяет обеспечить довольно высокую производительность работ, достаточную для оперативной аэрофотосъёмки небольших объектов. Выполнять полёты можно при ветре вплоть до 43 км./час (12 м./с.), что невозможно при использовании воздушного шара, дирижабля и мотопараплана. Взлётная и посадочная скорость мотодельтаплана 53 - 60 км./час, что существенно ниже, чем у большинства лёгких самолётов. Мотодельтаплан может взлетать и садиться на ровное скошенное поле или ровную просёлочную дорогу длиной около 100 м., что невозможно на лёгком самолёте вследствие более высокой посадочной скорости.

 

- Для крупномасштабной топографической аэрофотосъёмки небольших объектов площадью от 10 до 300 кв.км., или линейных объектов шириной 100 – 400 метров и длиной до нескольких сотен километровэкономически выгодноиспользовать мотодельтаплан. Он имеет относительно невысокую стоимость; затраты на горюче-смазочные материалы и техническое обслуживание мотодельтаплана в несколько раз меньше, чем, например, для самолёта АН-2 или вертолёта Робинсон-44.

 

 

Мотодельтаплан может транспортироваться в сложенном состоянии на автомобиле с прицепом, на железнодорожной платформе. Для взлёта и посадки подбирается ближайший  к району аэрофотосъёмки подходящий аэродром или взлётная полоса для химической обработки полей, или просёлочная дорога, или ровное поле. Из походного состояния в полётное мотодельтаплан собирается в течение 1 часа. Для установки и подготовки аэрофотосъёмочного оборудования, которое транспортируется отдельно от мотодельтаплана, требуется ещё 1 час. После этого комплекс готов к работе. Собранный и подготовленный, он может стоять в ожидании подходящих погодных условий несколько дней. Его обслуживающий экипаж состоит из 3-х человек: пилота, оператора и водителя. При необходимости ожидания экипаж живёт поблизости от подготовленного мотодельтаплана в микроавтобусе УАЗ-2206 и готов к работе при установлении лётной погоды.

Мотодельтаплан Азимут полностью соответствует требованиям, предъявляемым к выполнению крупномасштабных топографических аэрофотосъёмочных работ.

 

Аэрофотоаппарат HasselbladH4D-60aerialпозволяет получать кадровые фотограмметрические снимки размером 6708х8956 пикселей (60,1 мегапикселей). Размер пикселя - 6 мкм. Изображения записываются на карточку ёмкостью 128 ГБ с максимальной скоростью 22 кадра в минуту в непрерывном режиме. На одну карточку помещается 1600 снимков. Можно выполнять запись на бортовой компьютер.

 

Гиростабилизированная платформа АэроСтаб-3 установлена на мотодельтаплане и стабилизирует положение закреплённого на ней фотоаппарата в процессе аэрофотосъёмки по крену, тангажу и по курсу с погрешностью не более 2˚ в условиях умеренной турбулентности. Стабилизация положения фотоаппарата происходит автоматически и непрерывно, без участия оператора.

 

Программа управления полётом АэроТопольпозволяет создать проект аэрофотосъёмки выбранного объекта и рассчитать параметры съёмки: количество маршрутов и снимков, порядок прохождения маршрутов, высоту полёта, расстояния между маршрутами и снимками, координаты центров фотографирования. АэроТополь управляет работой гиростабилизированной платформы и фотоаппарата в процессе аэрофотосъёмки и осуществляет навигацию в полёте согласно созданному проекту, выводя навигационную информацию на экран монитора. Пилот выполняет полёт в соответствии с получаемой информацией. Фотографирование происходит автоматически при попадании фотоаппарата (мотодельтаплана) в заданную область пространства. Участие оператора в процессе съёмки не требуется.

АэроТополь выдаёт подробный отчёт по выполненной работе, в том числе: координаты центров фотографирования полученных снимков, углы наклона фотоаппарата в момент фотографирования (ω, φ, κ), схему аэрофотосъёмки, параметры экспозиции.

 

Комплекс Азимут-2М может транспортироваться в сложенном состоянии на автомобиле с прицепом. Для взлёта и посадки подходит просёлочная дорога или ровное поле. Из походного состояния в полётное комплекс собирается в течение 2-х часов. Его обслуживающий экипаж состоит из 3-х человек.

Комплекс Азимут-2М рекомендуется для крупномасштабной топографической аэрофотосъёмки автомобильных и железных дорог, трубопроводов, ЛЭП, населённых пунктов, железнодорожных станций.

 

 

Результаты выполненных работ

В августе 2012 года были выполнены аэрофотосъемочные работы с помощью комплекса Азимут-2Мж.-д. станциис нижеперечисленными параметрами.

Площадь работ составила  15 кв. км с фотограмметрическим обеспечением. Вся территория  объекта была покрыта стереопарами в процессе выполнения аэрофотосъемочных работ.

Высота фотографирования 800 м , фокусное расстояние – 99,818 мм.

Условия освещенности: угол Солнца над горизонтом  составил 30°.

Изображение облачности или ее тени в пределах площади населенных пунктов и застроенных территорий отсутствовало. Перед началом съемки были получены все необходимые разрешения на производство работ.

Цифровые аэрофотоснимки были получены с продольным перекрытием 65%, поперечным (межмаршрутным)  перекрытием 35%, с размером проекции пикселя на земле 5  см.

Электронный архив цифровых аэрофотоснимков позволяет просматривать изображения, проецировать их в соответствии с элементами внешнего ориентирования, выполнять накидной монтаж изображений и выводить на печать выбранные сцены, с ограничениями для конкретной версии электронного архива.

Планово-высотная привязка аэрофотоснимков для создания цифровой плановой основы была выполнена с использованием спутниковых геодезических систем. Было проведено  проектирование работ в виде расчета  и составления проекта планово-высотной подготовки (привязки) аэрофотоснимков. Работы были проведены в соответствии с «Инструкцией по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем» Москва, ЦНИИГАиК 2002. Точность определения плановых координат и высот опорных точек соответствует требованиям «Инструкции по топографической съемке в масштабах 1:10000, 1:2000, 1:1000 и 1:500» ГКИНП – 02-033-082.

 Было произведено  определение координат пунктов планово-высотной подготовки (привязки) аэрофотоснимков геодезическими методами в соответствии с разработанным проектом с использованием GPS/ГЛОНАСС приемников. Для обеспечения точности при выполнении  фотограмметрических работ были использованы  113 опорных точек. Координаты точек планово-высотного обеспечения аэрофотосъёмки были определены со средней квадратичной ошибкой не хуже 0,05 метра.

Фотограмметрическое сгущение опорной сети выполнялось на цифровой фотограмметрической станции Z/I  фирмыIntergraph путем построения блочных фотограмметрических сетей. Фотограмметрическая сеть была уравнена одним  блоком.

При этом на каждой стереопаре было измерено не менее 18 связующих точек в шести стандартных зонах. Всего в результате фототриангуляции суммарно обработано 469 аэрофотоснимков.

Уравнивание  выполнялось по методу связок.

В результате фотограмметрического уравнивания остаточные средние расхождения  в положении опорных точек  составили:

Dх=0,043м

Dy=0,077 м

Dz=0,022 м

остаточные погрешности на связующих точках составили:

Dх=0,002 м

Dy=0,001 м

Результаты триангуляции удовлетворяют требованиям, указанным в Инструкции по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов 2002г. для масштаба 1: 500.

Построение ЦМР осуществлялось на цифровых фотограмметрических станциях Z/I  фирмыIntergraph.

Были отрисованы орографические линии и с их помощью построены регулярные матрицы рельефа с шагом 0,5  м.  в автоматическом режиме, дальнейшее редактирование  осуществлялось оператором. В результате точность ЦМР составила 0,20 м.  Точность ЦМР удовлетворяет требованиям, указанным в Инструкции по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов для масштаба 1: 500.

Создание цифровых ортофотопланов производилось на цифровых фотограмметрических станциях Z/I  фирмыIntergraph с помощью программного продукта  ImageStationOrthoPro  в системе координат  WGS84 (UTM-37). Аналитическое трансформирование аэрофотоснимков выполнено в пределах полезной площади аэрофотоснимка.  Ортофотопланы построены с размером пикселя на местности 0,05 м., что соответствует требованиям Заказчика.

При выполнении работ руководствовались следующими нормативными документами:

·         «Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов», Утверждена руководителем ФСГиК России 2002;

·         «Основные положения по аэрофотосъемке, выполняемой для создания и обновления топографических карт и планов (ГКИНП-09-32-80)», М., «Недра», 1982 (ОПА-80);

·          «Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS» Москва, ЦНИИГАиК 2002;

·          «Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500» ГКИНП - 02 - 033 -082;

·         «Условные топографические знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500», ГУГК при СМ СССР 25 ноября 1986 год;

·         ГОСТ 28441-99. Картография цифровая. Термины и определения;

·         ГОСТ Р51605-2000. Карты цифровые топографические. Общие требования;

·         ГОСТ Р51607-2000. Карты цифровые топографические. Правила цифрового описания. Общие требования;

·         ГОСТ Р51606-2000. Карты цифровые топографические. Система классификации и кодирования цифровой картографической информации;

·         Техническое задание на выполнение работ.

 

Ниже представлена схема аэрофотосъёмки (Рис. 1)

Количество обработанных снимков – 466 шт.

Количество блоков – 4

Общее количество маршрутов – 18

Количество опорных точек – 121

Среднее продольное перекрытие – 61,2 %

Среднее поперечное перекрытие – 34,6%

Средние углы наклона – 1,1 градуса

 

В результате выполненных работ получены цифровые ортофотопланы масштаба 1:500, в формате Mapinfo на территорию объекта работ в количестве 292 планшетов на площади 13,67 кв км.

Полученные в результате работ материалы по полноте и точности удовлетворяют требованиям Технического задания и соответствуют требованиям Инструкции по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов, ГКИНП (ГНТА) – 02-036-02, Москва, ЦНИИГАиК, 2002г. и Инструкции по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500; ГКИНП – 02-033 – 082.

 

В августе 2013 года кафедрой: «Геодезия, геоинформатика и навигация» Московского государственного университета путей сообщения была выполнена работа по определению точности определения координат центров фотографирования (далее: «КЦФ») в процессе выполнения аэрофотосъёмки комплексом Азимут-2М. Для этого была выполнена цифровая аэрофотосъемка эталонного полигона. КЦФ были определены двумя методами. Первый метод заключался в совместной обработке файлов полетных данных, полученных в момент аэрофотосъемки с GPS приёмника NovAtel, установленного на борту мотодельтаплана, и базовой станции. Второй метод заключался в определении КЦФ по результатам развития фототриангуляции по снимкам эталонного полигона и с использованием планово-высотной привязки. Расхождение между двумя методами определения КЦФ составило 15 – 20 см. Это говорит о корректности определения КЦФ при использовании GPS метода в момент аэрофотосъемки.

 

Рис. 2

Схема аэрофотосъёмки

 

Таким образом, с помощью аэрофотосъёмочного комплекса Азимут-2М на базе мотодельтаплана можно получать высококачественные фотоматериалы для создания крупномасштабных топографических планов.