- Какими бывают беспилотники?
- Какой БПЛА подойдет для решения ваших задач?
- Чем отличаются разные типы БПЛА друг от друга?
Возможности применения БПЛА сейчас очень широки: от видеонаблюдения с воздуха и художественных съемок, до инспектирования индустриальных объектов и картографирования. Кроме того, беспилотники часто находят применение при решении нетривиальных задач, таких как наблюдение за дикими животными в естественной среде обитания, исследования вулканов или ледников, проведение поисково-спасательных операций и многих других. БПЛА классифицируются в зависимости от конструкции, которая в свою очередь влияет на их летные характеристики.
На какие характеристики БПЛА стоит обратить внимание при выборе
При выборе наиболее подходящего типа БПЛА, главное определиться какие задачи вы собираетесь решать с помощью беспилотника, что вам нужно: скорость и большой радиус действия или маневренность и точность. Когда принято решение о том, какой тип БПЛА вам подходит, остальные критерии выбора зависят от вида работ, для которых вы приобретаете беспилотник. Давайте рассмотрим несколько основных характеристик, на которые следует обратить внимание если вы планируете купить БПЛА.
Это одна из ключевых характеристик беспилотных летательных аппаратов, именно от нее зависит, какую площадь Вы сможете отснять за один вылет, а значит и экономическая эффективность работ. У моделей одного класса часто указана примерно одинаковая продолжительность полета. Важно понимать, как выполнена данная оценка. Обычно, указывается максимальное время полета при наиболее благоприятных условиях (полный штиль, температура +20 °C). Некоторые компании, чтобы привлечь клиентов, публикуют время полета без полезной нагрузки (камеры). После установки полезной нагрузки, время полета таких БПЛА может сократиться до 50%. Поэтому перед покупкой лучше всего запросить у производителя демонстрацию беспилотника, чтобы точно убедиться, сколько он может находиться в воздухе. Время полета стоит рассматривать вместе с грузоподъемностью и взлетной массой. От грузоподъемности зависит возможность установки различной полезной нагрузки и дополнительного оборудования. Масса аппарата влияет на стабильность БПЛА в воздухе, поэтому, чем он тяжелее, тем стабильнее его траектория и выше качество получаемых снимков.
БПЛА Геоскан летают долго
При создании беспилотников Геоскан наши инженеры стремятся к достижению рекордной длительности полета. Так, квадрокоптер Геоскан 401, не имеющий аналогов в России, может находиться в воздухе до 60 минут. Геоскан 201 – беспилотник самолетного типа, способен летать до 180 минут, снимая до 22 км2 за один вылет.
На беспилотник можно устанавливать разные типы полезной нагрузки: фото или видео камеру, тепловизор, магнитометр, газоанализатор или лазерный сканер. Тип полезной нагрузки, как и тип БПЛА следует выбирать исходя из задач и того, какие данные вы хотите получить. Для топографических, геодезических и землеустроительных работ материалы съемки должны соответствовать нормативной документации. Чтобы достичь нужного качества, необходимо использовать высокоточные ГНСС приемники, снимать на камеры с большой матрицей и центральным затвором. Если не требуется высокая точность, можно использовать менее дорогие модели камер и обойтись без высокоточного навигационного оборудования.
Многие БПЛА могут поставляться с разной полезной нагрузкой, но не все они поддерживают её смену оператором. Если Вы выбираете БПЛА со сменной полезной нагрузкой, убедитесь, что для замены не требуются дополнительные инструменты, а электроника автоматически определяет тип полезной нагрузки и может ей управлять без дополнительной настройки или перепрошивки.
Если Вы выбираете беспилотник для сельского хозяйства, то Вам потребуется камера, способная снимать в ближнем инфракрасном диапазоне. Это нужно для расчета индексов состояния растительности, например NDVI. Еще один популярный тип полезной нагрузки это тепловизор. Он позволяет получать фото и видео изображение в тепловом диапазоне. Это может быть полезно для поиска утечек на теплосетях, определения неисправностей высоковольтных линий или выявления точек сброса сточных вод.
Полезные нагрузки для БПЛА Геоскан
Для БПЛА Геоскан представлен ряд полезных нагрузок, способных решать множество задач. Это и камеры для съемки в видимом диапазоне, и мультиспектральные камеры, и гиростабилизированные платформы с видеокамерой или тепловизором, и специальные решения для съемки панорам, и даже FullHD видеоканал. Если вы не найдете у нас подходящей полезной нагрузки, то мы всегда готовы сконструировать и изготовить её специально для вас.
Очень важно, чтобы БПЛА был надежен, портативен и не требовал длительной подготовки к старту. Надежность прежде всего определяется используемыми материалами. Они должны быть легкими и достаточно прочными, чтобы выдержать полетные нагрузки и, что важнее - нагрузки во время приземления.
Композитные материалы обеспечивают необходимую жесткость и прочность, но могут быть недостаточно гибкими и устойчивыми к ударным нагрузкам. Полимерные материалы способны выдерживать удары, не ломаться при деформации и сохранять форму, но не способны обеспечить жесткость конструкции.Поэтому наиболее оптимальным является совместное использование полимеров и композитных материалов.
Портативность БПЛА достигается такими решениями, как складная рама или модульная конструкция. Удобнее всего те беспилотники, которые можно поместить в прочный транспортировочный кейс и перевозить в багажнике автомобиля. Время подготовки беспилотника к полету одним оператором не должно превышать нескольких минут.
БПЛА Геоскан надежны
Мы первыми в России создали серию со съемными крыльями из вспененного полипропилена. Это делает их ударостойкими при посадках и упрощает ремонт в полевых условиях. Легкая и жесткая рама квадрокоптера сделана из углепластика. Она способна выдержать серьезные нагрузки и жесткие условия эксплуатации. При этом особый механизм сложения позволяет достичь максимальной компактности при транспортировке.
У БПЛА самолетного типа существует два способа старта - с рук и с катапульты, и два способа посадки - с парашютом и на корпус. Запуск с катапульты справедливо считается самым безопасным для оператора, а посадка на парашюте самой щадящей для беспилотника. У БПЛА мультироторного типа главной особенностью является вертикальный взлет и посадка. Это позволяет им взлетать и садиться, используя любую относительно ровную поверхность.
Безопасность оператора, людей и имущества, над которыми выполняются полеты, должна учитываться при выборе БПЛА. Лучше всего выбирать беспилотники с продуманным руководством по применению и встроенными функциями обеспечения безопасности. Среди таких функций можно назвать систему оповещения об уровне заряда батареи и качестве радиосвязи, автоматическую проверку полетного задания на выполнимость и автоматический возврат в точку старта при потере связи или критическом разряде батареи.
Еще одна важная функция, это возможность задать максимальное удаление от точки старта. Она позволяет создать виртуальный периметр, за который БПЛА не сможет вылететь. Это обеспечит безопасность имущества и людей на территориях, прилегающих к месту съемок. Наличие функций обеспечения безопасности позволит значительно снизить риски при эксплуатации беспилотных летательных аппаратов.
БПЛА Геоскан безопасны и удобны
Все самолетные беспилотники Геоскан взлетают с катапульты и садятся на парашюте, обеспечивая безопасность оператора и сохранность БПЛА. Наш автопилот и наземная станция управления поддерживают перечисленные выше функции обеспечения отказоустойчивости. Это все делает БПЛА Геоскан одними из самых безопасных и удобных для использования.
Еще одна важная характеристика БПЛА это погодные условия, при которых можно выполнять полеты, а также, получать качественные результаты съемки. Скорость ветра, осадки и температура воздуха могут значительно ограничить ваши возможности, если купленный беспилотник рассчитан только на полеты в условиях близких к идеальным.
Для серьезной работы следует выбирать профессиональную технику, предназначенную для применения в широком диапазоне температур и способную выдерживать значительную скорость ветра.
А если вы планируете использовать беспилотник в суровых условиях, например, высоко в горах, при очень низких или высоких температурах, то, скорее всего вам понадобится специально адаптированная под эти условия модель БПЛА.
Где могут летать БПЛА Геоскан
Наша техника рассчитана на работу при температуре от -20 °С до +40 °С. Максимальная скорость ветра, при которой можно летать: 12м/с. Именно поэтому, у нас за плечами по всей России, а также в Монголии, Казахстане, Греции и Мексике.
Важнейшей частью БПЛА является наземная станция управления (НСУ). Её функциональность во многом определяет возможности самого беспилотника.
В первую очередь НСУ должна предоставлять удобные инструменты для создания полетного задания. Маршрут полета для аэрофотосъемки должен создаваться автоматически, для указанной пользователем области съемки. Кроме того, должна быть возможность задать требуемое разрешение и процент перекрытия снимков, скорость полета и точку посадки. Если НСУ не обладает таким функционалом, нормально выполнить аэрофотосъемку будет практически невозможно.
Между тем, наземная станция управления нужна не только для создания полетного задания, но и для контроля БПЛА во время полета. С помощью НСУ оператор может следить за выполнением полетного задания, воспользоваться возможностью полета по заданным точкам или управлять полезной нагрузкой, а при необходимости отменить миссию. Кроме того, многие БПЛА для видеонаблюдения транслируют изображение камеры на экран НСУ в реальном времени.
НСУ Геоскан
С НСУ Геоскан вы сможете контролировать пространственное разрешение снимков, процент перекрытия, скорость полета и другие важные параметры съемки. Система автоматически проверит созданный план полета на выполнимость, и если нужно, предложит разделить его на несколько частей. Также, вы сможете видеть положение, траекторию и телеметрию БПЛА в реальном времени и полностью контролировать его на всех стадиях полета.
Даже самые детальные и качественные аэрофотоснимки останутся всего лишь красивыми изображениями без фотограмметрической обработки. Чтобы получить цифровую модель рельефа, 3D облако точек и ортофотоплан, вам понадобится специализированное программное обеспечение. Существуют различные программные продукты для работы с материалами съемки с БПЛА, все они предоставляют примерно одинаковый набор выходных данных. Однако скорость обработки и качество результатов может значительно отличаться. Чтобы избежать разочарования от ортофотоплана неудовлетворительного вида и грубой 3D модели, лучше использовать проверенное, хорошо зарекомендовавшее себя программное обеспечение.
Для точного определения пространственного положения снимков, используются координаты центров фотографирования, записанные навигационным оборудованием БПЛА. Поэтому стоит обратить внимание, поддерживает ли фотограмметрическое ПО импорт этих данных с вашего беспилотника. Идеальный вариант, это когда БПЛА и ПО для фотограмметрической обработки изначально создавались для совместной работы и интегрированы в единый рабочий процесс.
ПО Геоскан
В комплект поставки БПЛА Геоскан входит программа профессиональной фотограмметрической обработки снимков и создания 3D моделей . Кроме того, мы предлагаем трехмерную для анализа и визуализации полученных данных. Не нужно быть экспертом в ГИС и фотограмметрии, чтобы пользоваться комплексами Геоскан. Наш софт возьмет все сложности обработки на себя, предоставив вам удобные инструменты измерения и анализа.
Немаловажным фактором при выборе БПЛА является его цена. Естественно, что более привлекательными кажутся модели, цена которых ниже. Но не стоит рассматривать стоимость беспилотника отдельно от перечисленных выше характеристик.
Следует обратить особое внимание на то, что именно вы получаете за ваши деньги. Предлагает ли производитель обучение, техническую поддержку и гарантию? Входит ли фотограмметрическое ПО в комплект, или его придется покупать отдельно?
Помните также и о затратах на эксплуатацию и ремонт. С этой точки зрения выгоднее приобретать модульные аппараты, поскольку заменить или отремонтировать отдельную его часть достаточно просто и недорого. В случае цельнокорпусного решения придется отправлять на ремонт весь БПЛА, что повлечет за собой дополнительные расходы.
Сравнивая цены на беспилотники, стоит сравнить их ремонтопригодность, наличие запчастей и заявленный ресурс комплектующих. Если невозможно выполнить мелкий ремонт своими силами прямо в поле, то небольшая поломка может сорвать съемочный день. А это невыполненная работа и потеря денег из-за простоя оборудования.
Что входит в стоимость комплексов Геоскан
Покупая у нас съемочный комплекс, вы получаете все, что нужно для аэросъемки: БПЛА, НСУ, кейсы, зарядное устройство, набор ЗИП, ПО. В стоимость комплекса также входит индивидуальное обучение работе с БПЛА и софтом фотограмметрической обработки, после которого сотрудник сможет сразу приступать к работе. На все поставки действует гарантия
Заключение
Для того чтобы выбрать беспилотник, который окупится и принесет прибыль, убедитесь в качестве получаемых результатов, надежности и производительности. Идеальный БПЛА должен быть простым в использовании, портативным и обеспечивать быструю подготовку к старту. Он должен предлагать выбор нескольких видов полезных нагрузок, обладать интуитивно понятным управлением и обеспечивать интеграцию с профессиональным фотограмметрическим программным обеспечением.
Владельцы патента RU 2644630:
Изобретение относится к устройствам для получения изображений, специально предназначенным для фотографической съемки местности. Заявленный способ аэрофотосъемки наземных объектов в условиях недостаточной освещенности (ночью) с помощью беспилотных воздушных судов предусматривает использование беспилотного воздушного комплекса (БВК), включающего в себя два совершающих совместный полет беспилотных воздушных судна (БВС) с разнородными синхронно работающими нагрузками: БВС-1 - с цифровой фотокамерой; БВС-2 - с фотовспышкой. Технический результат заключается в обеспечении сохранения продолжительности потенциально полезного полетного времени БВС с цифровой фотокамерой (БВС-1), увеличении высоты полета, с которой проводится фотосъемка, в повышении достоверности дешифрирования фотоснимков за счет использования демаскирующих признаков объектов - теней объектов с камуфлированной раскраской (при условии совпадения в видимом диапазоне величин альбедо объектов и подстилающей поверхности), в избежании возможности возникновения засветки приемника излучения (матрицы) цифровой фотокамеры отраженным в обратном направлении излучением фотовспышки, вследствие его рассеяния на аэрозолях и гидрометеорах, в обеспечении возможности применении его как для плановой, так и перспективной аэрофотосъемки. 5 ил.
Изобретение относится к устройствам для получения изображений, специально предназначенным для фотографической съемки местности.
Известно достаточно много типов беспилотных воздушных судов (БВС), применяющихся для решения различных прикладных задач путем ведения аэрофотосъемки и видеонаблюдения подстилающей поверхности с помощью размещенной на их борту оптико-электронной аппаратурый видимого диапазона (фото- и телекамер) и (или) длинноволнового инфракрасного диапазона (тепловизоров). Среди них можно выделить БВС, разработанные в интересах проведения аэрофотосъемки, например, описанные в статье (Зинченко О.Н. Беспилотный летательный аппарат: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования / О.Н. Зинченко. // (www.racurs.ru/www_download/articles/UAV_1.pdf)).
Как правило, аэрофотосъемка и видеонаблюдение подстилающей поверхности в условиях недостаточной освещенности (ночью) осуществляется с использованием оптико-электронной аппаратуры длинноволнового инфракрасного диапазона (тепловизоров). Недостатками этого способа аэрофотосъемки и видеонаблюдения являются:
Невозможность получения контрастных изображений объектов и (или) участков подстилающей поверхности, отличающихся от основного типа подстилающей поверхности величиной альбедо в видимом диапазоне, в случае, если все они характеризуются одинаковыми значениями температуры и одинаковыми излучательными способностями в длинноволновом инфракрасном диапазоне;
Возможность получения только монохромных или псевдоцветовых изображений объектов и подстилающей поверхности, что существенно затрудняет, а иногда делает невозможным их дешифрирование (в случае отсутствия базы эталонных изображений искомых объектов или отсутствия достаточного опыта у оператора).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ аэрофотосъемки подстилающей поверхности в условиях недостаточной освещенности (ночью) с помощью БВС семейства «Птеро» (Валиев А.В. Опыт применения БЛА «Птеро-Е» для поиска мест аварии на ЛЭП / А.В. Валиев // Кабель-news. - 2009. - №11. - С. 20-22.; Валиев А. Возможности диагностики состояния ВЛ с использованием беспилотной авиационной системы Птеро-G0 / А. Валиев // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение. - 2015. - №3. - С. 72-75.; Зинченко О.Н. Беспилотный летательный аппарат: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования / О.Н. Зинченко. // (www.racurs.ru/www_download/articles/UAV_1.pdf)), заключающийся в том, что дополнительно к основной нагрузке (цифровой фотокамере) БВС оснащается фотовспышкой, работа которой синхронизирована с электронным затвором цифровой фотокамеры.
Недостатки данного способа аэрофотосъемки заключаются в:
Необходимости поиска компромисса между высотой полета БВС, зависящей от мощности фотовспышки (определяемой достаточной для фотосъемки величиной освещенности подстилающей поверхности) и потенциально полезным полетным временем БВС, зависящим от величины потребляемой энергии фотовспышкой от бортового источника питания (аккумуляторной батареи), так как:
а) малые высоты полета БВС приводят к появлению «смазов» на фотоснимках, делая их непригодными для поиска изображений малоразмерных объектов или неоднородностей подстилающей поверхности ввиду того, что диапазон возможных скоростей полета БВС характеризуется некоторым минимальным значением, при котором еще возможен стабильный, управляемый полет. Для получения «несмазанных» фотоснимков подстилающей поверхности при съемке с БВС (фиг. 1) перемещение поля зрения фотокамеры за время экспонирования не должно превышать средней линейной величины протяженности элементарного участка подстилающей поверхности в центре кадра , то есть должно выполняться условие:
где V БВС - скорость полета БВС;
t э - время экспонирования фотокамеры;
Протяженность участка подстилающей поверхности (в направлении полета БВС), изображение которого формируется на половине кадра матрицы;
N v - размерность матрицы фотокамеры (в направлении полета БВС);
h - высота полета БВС;
Протяженность элементарного участка подстилающей поверхности (в направлении полета БВС), изображение которого формируется одним субпикселем матрицы фотокамеры;
α v - величина углового поля зрения фотокамеры (в направлении полета БВС);
б) исходя из выражения для оценки величины энергетической освещенности подстилающей поверхности E пп, создаваемой размещенной на борту БВС фотовспышкой:
где I вс =Φ вс /Ω - сила света, создаваемая импульсной лампой фотовспышки;
h - высота полета БВС;
Φ вс =Q вс /t вс - световой поток;
Ω=2π(1-cos 0,5α) - телесный угол, образованный вращением плоского угла α, в котором распространяется световой поток от вспышки;
Q вс - энергии вспышки, создаваемая импульсной лампой фотовспышки;
t вс - длительность вспышки,
можно сделать вывод, что увеличение высоты полета БВС от некоторого значения, при котором фотовспышкой создается величина освещенности подстилающей поверхности, достаточная для фотосъемки, например, в 2 раза, ведет к необходимости увеличения энергии фотовспышки в 4 раза. Вследствие этого возрастает величина потребляемой фотовспышкой энергии от бортового источника питания (аккумуляторной батареи), чтобы обеспечить величину освещенности подстилающей поверхности, достаточную для фотосъемки. Следовательно, потенциально полезное полетное время БВС уменьшится ввиду более быстрого разряда аккумуляторной батареи;
Относительно малом расстоянии между оптическими системами цифровой фотокамеры и фотовспышки (определяемом геометрическими размерами БВС и особенностями их конструкции), что приводит к:
а) практически полному отсутствию на фотоснимках теней от объектов, имеющих незначительное превышение над уровнем подстилающей поверхности, затрудняющему обнаружение изображений объектов с камуфлированной раскраской (при условии совпадения величин альбедо объектов и подстилающей поверхности в видимом диапазоне);
б) возможности возникновения засветки приемника излучения (матрицы) цифровой фотокамеры отраженным в обратном направлении излучением фотовспышки вследствие его рассеяния на аэрозолях и гидрометеорах;
Возможности его использования, в основном, при проведении плановой аэрофотосъемки, обусловленной тем, что большинство подстилающих поверхностей характеризуются квазиортотропным характером отражения (фиг. 2) (Тимофеев Ю.М., Васильев А.В. Теоретические основы атмосферной оптики [Текст] / Тимофеев Ю.М., Васильев А.В. - СПб.: Наука, 2003. - 474 с. С. 248), так как при проведении перспективной аэрофотосъемки большая часть падающего излучения переотражается не в направлении фотокамеры: следовательно, при прочих равных условиях величина высоты, с которой получены фотоснимки при плановой аэрофотосъемке, будет превосходить величину наклонной дальности, при которой могут быть получены фотоснимки такого же качества при перспективной аэрофотосъемке.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка свободного от указанных недостатков способа аэрофотосъемки наземных объектов в условиях недостаточной освещенности с помощью БВС.
Техническим результатом, который достигается при решении данной задачи, является: возможность осуществления аэрофотосъемки наземных объектов с больших, чем у прототипа (100-150 м), высот; увеличение продолжительности потенциально полезного полетного времени БВС, осуществляющего аэрофотосъемку в условиях недостаточной видимости (ночью); повышение достоверности дешифрирования фотоснимков за счет использования демаскирующих признаков объектов - теней; увеличение наклонной дальности перспективной аэрофотосъемки, при которой могут быть получены фотоснимки такого же качества, как и при плановой аэрофотосъемке.
Данная задача решается за счет того, что часть полезной нагрузки БВС (прототипа), включающую в себя цифровую фотокамеру 1 и фотовспышку 2, разделяют и размешают (фиг. 3):
На БВС-1 - цифровую фотокамеру 1;
На БВС-2 - фотовспышку 2,
в результате чего получают беспилотный воздушный комплекс (БВК), включающий в себя два БВС с размещенными на их бортах разнородными нагрузками, совместное использование которых обеспечивает проведение аэрофотосъемки наземных объектов в условиях недостаточной освещенности (ночью).
Принцип работы изобретения (фиг. 4).
Задают высоту полета БВС-1 h 1 , исключающую появление «смазов» на фотоснимках. Задают высоту полета БВС-2 h 2 , обеспечивающую создание фотовспышкой необходимый для аэрофотосъемки съемки уровень освещенности подстилающей поверхности (с учетом величины альбедо подстилающей поверхности и планируемой высоты полета БВС-1 h 1).
При этом величина h 1 может существенно превосходить величину h 2 , так как при выполнении условия существенного превосходства значением высоты полета h 1 значения фокусного расстояние объектива ƒ":
справедливо выражение, связывающее освещенность в плоскости матрицы цифровой камеры Е м с величиной освещенности подстилающей поверхности Е пп (Князев М.Г., Бондаренко А.В., Докучаев И.В. Расчет пороговых значений потока излучения и освещенности для ПЗС матриц Kodak KAI-1003M, Kodak KAI-1020 и Philips FTF3020M / М.Г. Князев, А.В. Бондаренко, И.В. Докучаев // (www.rastr.net/Download/Doc/KAI1003_KAI1020_FTF3020_v2.pdf)):
где τ атм - коэффициент пропускания атмосферы на дистанции наблюдения h 1 ,
τ об - коэффициент пропускания объектива цифровой камеры;
ρ пп - альбедо подстилающей поверхности;
k - диафрагменное число объектива цифровой камеры,
из которого следует, что освещенность в плоскости матрицы цифровой камеры Е м не зависит от величины h 1 - высоты полета БВС-1.
С помощью системы управления БВК в полете задают такое взаимное расположение БВС-1 и БВС-2 в пространстве, при котором обеспечивается их нахождение в одной плоскости, проходящей через оптическую ось цифровой фотокамеры (O 1), оптическую ось фотовспышки (O 2) и нормаль N к подстилающей поверхности в точке пересечения этих осей, а также обеспечивают синхронизацию работы затвора цифровой фотокамеры и фотовспышки.
Величины углов наклона оптических осей цифровой фотокамеры (γ) и фотовспышки (-γ) относительно планеров, одинаковые по абсолютной величине, устанавливают перед запуском БВК или задают в процессе полета с помощью системы управления нагрузками БВК. При малых величинах углов наклона оптических осей цифровой фотокамеры (γ) и фотовспышки (-γ) осуществляют плановую аэрофотосъемку, при больших - перспективную: в обоих случаях на полученных фотоснимках присутствует изображение тени объекта (Об) (фиг. 5).
Таким образом, использование данного способа аэрофотосъемки наземных объектов с помощью БВК в условиях недостаточной освещенности (ночью) позволяет:
Увеличить высоту полета, с которой проводится фотосъемка;
Повысить достоверность дешифрирования фотоснимков за счет использования демаскирующих признаков объектов - теней объектов с камуфлированной раскраской (при условии совпадения в видимом диапазоне величин альбедо объектов и подстилающей поверхности);
Избежать возможности возникновения засветки приемника излучения (матрицы) цифровой фотокамеры отраженным в обратном направлении излучением фотовспышки вследствие его рассеяния на аэрозолях и гидрометеорах;
Применять его как для плановой, так и перспективной аэрофотосъемки.
Способ аэрофотосъемки наземных объектов в условиях недостаточной освещенности (ночью) с помощью беспилотных воздушных судов, отличающийся тем, что предусматривает использование беспилотного воздушного комплекса (БВК), включающего в себя два совершающих совместный полет беспилотных воздушных судна (БВС) с разнородными синхронно работающими нагрузками: БВС-1 - с цифровой фотокамерой; БВС-2 - с фотовспышкой.
Похожие патенты:
Изобретение относится к способам коррекции изображений, связанных со сложной траекторией движения носителя сенсора относительно исследуемой поверхности, например, при авиасъемке.
Изобретение относится к приборам, используемым в горной промышленности для съемки сечения выработанного пространства. Устройство для съемки сечений горных камерных выработок состоит из пластины, лазерных дальномеров, закрепленных на пластине и соединенных между собой и с механизмом регулирования, а также трубы, расположенной выше центра тяжести пластины и навешанной на горизонтальную направляющую из троса.
Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано при оценке динамики глобальных климатических изменений в Арктике. Согласно способу проводят спектрометрические измерения в переходной зоне 69°…70° с.ш., содержащей тестовые участки в диапазоне 0,55…0,68 мкм и 0,73…1,1 мкм, а также синхронные радиометрические измерения в диапазоне СВЧ на длине волны ~30 см.
Фотоприемник предназначен для получения единых цифровых фотоизображений мозаичного типа. Фотоприемник включает оптическую систему, содержащую, по меньшей мере, два объектива, и расположенный на ее фокальной поверхности фоточувствительный прибор в виде соответствующих числу объективов групп цифровых фоточувствительных матриц.
Способ включает фотографирование поверхности несколькими оптико-электронными фотоприемниками с частичным перекрытием получаемых субкадров, образующих кадр центральной проекции в виде полосы, ориентированной длинной стороной поперек направления движения носителя, получение кадров по мере движения носителя с их частичным перекрытием между собой и последующее объединение кадров в единое изображение.
Изобретение относится к устройствам для получения изображений, специально предназначенным для фотографической съемки местности. Заявленный способ аэрофотосъемки наземных объектов в условиях недостаточной освещенности с помощью беспилотных воздушных судов предусматривает использование беспилотного воздушного комплекса, включающего в себя два совершающих совместный полет беспилотных воздушных судна с разнородными синхронно работающими нагрузками: БВС-1 - с цифровой фотокамерой; БВС-2 - с фотовспышкой. Технический результат заключается в обеспечении сохранения продолжительности потенциально полезного полетного времени БВС с цифровой фотокамерой, увеличении высоты полета, с которой проводится фотосъемка, в повышении достоверности дешифрирования фотоснимков за счет использования демаскирующих признаков объектов - теней объектов с камуфлированной раскраской, в избежании возможности возникновения засветки приемника излучения цифровой фотокамеры отраженным в обратном направлении излучением фотовспышки, вследствие его рассеяния на аэрозолях и гидрометеорах, в обеспечении возможности применении его как для плановой, так и перспективной аэрофотосъемки. 5 ил.
Нынешняя польза от использования беспилотных летающих аппаратов в строительной сфере и шоу бизнесе делает этот вид деятельности очень востребованным. В этой статье, будут затронуты основные направления применения аэрофотосъемки .
О тонкостях аэрофотосъемки
Применение БПЛА , стало доступно небольшим компаниям сравнительно недавно, всего четыре года назад, для проведения съемки с воздуха требовалось нанимать вертолет или дельтаплан, если объект был за городом. Это могли позволить себе далеко не все организации, но на сегодняшний день все изменилось. С появлением БПЛА китайского производства, стоимость проведения съемки с воздуха существенно изменилась. Это связано с тем, что с воздуха стала осуществляться с относительно недорогих радиоуправляемых коптеров . Естественно, на рынке сразу появились компании, которые предлагают услуги по фото и видеосъёмке. Условно можно выделить два направления съемки, с лёгкого квадракоптера и тяжёлого гексакоптера. (или октокоптера, отличие в количестве моторов). Маленькие квадракоптеры , чаще всего серии DJI Phantom, используют для аэросъемки отчетной направленности. В результате получаются фотографии разрежением 4000 пикселей по большей стороне или 12 мегапикселей.
Такие фотографии не подойдут для печати, но их вполне можно посмотреть на компьютере или презентации в хорошем качестве. Если аэрофотосъемка требуется не для маркетинговой продукции, требующей высокого качества, то этого варианта более чем достаточно.
В примере ниже аэрофото с квадракоптера Phantom 2 и камеры Go Pro 4.
Для более серьёзных съемок обычно применяют камеры Canon 5D Mark III с хорошими объективами, которые «летают» на тяжёлых коптерах типа DJI S1000. На фотографии ниже, можно взглянуть на оборудование для профессиональной аэросъемки, которое используется в специализированных компаниях.
Уровень детализации объектов на фото более высокий. Итоговые снимки получаются разращением 5600 по большей стороне, количество мегапикселей 23.4, количество пикселей на дюйм 300 и в RAW формате*. (RAW это данные с матрицы камеры без сжатия, даёт дополнительные преимущества при проведении съемки.).
Аэрофотосъемку с гексакоптера можно использовать в печатной продукции: делать аэрофото для рекламных щитов и другой наружной рекламы, для печати буклетов, при геодезической съемке. Этот вариант съемки, будет самым точным и выше в цене (обычно цена на съемку с Canon 5D Mark III выше в 3-4 раза). Есть возможность кадрировать изображение (обрезать лишнее) и более качественно обработать фотографию.
Аэросъемка в строительстве
Использование аэрофотосъемки в строительстве шаг к прогрессу и развитию в целом. Съемка в ходе строительства, аэросъемка для проектирования и кадастра, геологическая разведка, рекламные фото, все эти возможности, позволят людям в скором времени создавать необычные и качественные архитектурные единицы, включая ландшафтную архитектуру. Анализ местности с воздуха, позволяет проектировать в большем масштабе, что дает толчок к развитию продуманной инфраструктуры районов, парково-рекреационных зон и новых городов.
Расчет параметров аэрофотосъемки беспилотным летательным аппаратом
к. с.-х. н., доц.
(СПбГЛТА, г. Санкт-Петербург, Россия)
In article calculation of parameters for aerial photography planning by digital cameras with use of unmanned aerial vehicles is presented.
Аэрофотосъемка беспилотными летательными аппаратами получает все большее распространение, что обуславливает применение в комплексе с БЛА современных цифровых фотокамер, как специально спроектированных, так и стандартных. Снимки, сделанные на цифровую камеру, сразу же после съемки могут быть обработаны. Применение аэрофотоаппаратов (АФА) с БЛА, относящихся к классу Микро и Мини по международной классификации , невозможно, так как они имеют достаточно большой вес и размер, а также обладают рядом недостатков. Например, чтобы получить материалы аэросъемки, пленку нужно проявить и отсканировать. В то же время главным недостатком цифровых фотокамер является низкое разрешение получаемых снимков по сравнению со снимками, полученными АФА с размером кадра 23х23 см .
Для планирования аэрофотосъемки необходимо произвести расчет основных параметров . При расчете параметров аэрофотосъемки беспилотным летательным аппаратом, оснащенным цифровой камерой, потребуются следующие исходные данные, которые сведены в таблицу 1.
Таблица 1
Исходные данные для расчета параметров аэрофотосъемки
|
Показатель |
Ед. изм. |
Обозначение |
|
|
Размеры участка | |||
|
Размер пикселя на местности | |||
|
Размеры сторон снимка | |||
|
Продольное перекрытие снимков в маршруте | |||
|
Поперечное перекрытие | |||
|
Скорость БЛА при аэрофотосъемке | |||
|
Время записи информации в цифровой фотокамере |
При проведении аэрофотосъемки цифровыми фотокамерами, чтобы получить снимки с требуемым размером пикселя на местности, необходимо выполнять съемку на определенной высоте . Разрешающую способность цифровых снимков принято характеризовать числом точек на дюйм - dpi (от англ. dots per inch) и размером пикселя на местности – GSD (от англ. Ground Sample Distance ). Рассчитывается высота полета по следующей формуле:
H пол - высота полета, м;
GSD - размер одного пикселя на местности, разрешение пикселя, м/пкс;
l х - размер снимка камеры, пкс.
Так как цифровые снимки имеют форму прямоугольника, рекомендуется во время съемки располагать камеру длинной стороной вдоль направления съемки, т. к. это позволит увеличить базис фотографирования, а, значит, и улучшить фотограмметрическую засечку (Рис.1).
Рис. 1. Взаимное расположение снимков в маршруте
На рис. 1 хорошо видно, что если соотношение сторон снимка составляет 2:3, то, расположение снимка длинной стороной вдоль направления съемки позволяет увеличить базис фотографирования (b ) в 1,5 раза. Соответственно в 1,5 раза увеличивается время TRF для записи информации с цифровой камеры на накопитель. Поэтому минимальное расстояние между кадрами Bmin для цифровой камеры в первую очередь зависит от ее технических характеристик и скорости беспилотного летательного аппарата V .
Перекрытия между соседними снимками одного маршрута называются продольными (Px ) . Как слишком малые, так и слишком большие перекрытия для производства непригодны. Для стереоскопического просматривания заснятой местности достаточно иметь продольное перекрытие в 50%. Но краевые части аэроснимков имеют ряд дефектов, поэтому просмотреть стереоскопически всю площадь аэроснимка не удается. Большие перекрытия также недопустимы, так как это резко снижает объемность изображения. При почти 100% перекрытии получаются два одинаковых аэроснимка, у которых нет стереоскопического эффекта. Перекрытия между соседними снимками в равнинных условиях съемки должны находиться в пределах 56-69%, в горных – до 80-90%. Таким образом, расстояние между снимками (B ) с учетом продольного перекрытия определяется по следующей формуле:
Но при проведении аэрофотосъемки с применением БЛА, для того чтобы обеспечить необходимое продольное перекрытие между соседними снимками одного маршрута (Рис.2), должно соблюдаться следующее ограничение:
Рис. 2. Схема аэрофотосъемки участка
Ширина маршрута на местности (LM ) зависит от высоты кадра (ly ) применяемой в комплексе с БЛА цифровой камеры.
Перекрытия между маршрутами называются поперечными (Py ). Величина их обычно задается в пределах 20-40%. Определить расстояние между смежными маршрутами можно по формуле:
Длина участка Dx равна длине среднего маршрута в продольном направлении от левого края первого аэрофотоснимка до правого края последнего аэрофотоснимка. Ширину участка Dy измеряют в поперечном направлении посередине от верхней стороны аэрофотоснимка первого маршрута до нижней стороны аэрофотоснимка последнего маршрута. Таким образом, количество снимков в маршруте N сн определяется как отношение длины участка к расстоянию между снимками с учетом продольного перекрытия.
Количество же маршрутов будет больше на единицу отношения ширины участка к расстоянию между смежными маршрутами.
Количество снимков на участок N уч определяют как общее количество снимков по всем маршрутам аэрофотосъемки.
При оценке эффективности и экономической целесообразности важно определить сколько времени потребуется на аэрофотосъемку участка t уч . Это также позволит оценить в какой период времени лучше проводить данные работы.
В результате можно сделать следующие выводы:
1. По сравнению с традиционными АФА цифровые камеры уступают по техническим показателям (в разрешении снимков), что повышает количество маршрутов и снимков в них при аэрофотосъемке, и как следствие усложняют дальнейшую обработку полученных материалов.
2. При проведении аэрофотосъемки БЛА для обеспечения перекрытия между снимками необходимо учитывать технические характеристики цифровых камер, а также желательно выбирать БЛА с аэродинамической схемой «планер», которая позволяет летать с достаточно малой скоростью.
3. БЛА очень эффективно могут быть использованы для съемки небольших площадей, например для составления кадастровых планов небольших участков и оперативного мониторинга ситуации на проблемных территориях.
Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации для молодых российских ученых МК-2617.2010.5.
Библиографический список
1. , Вавилов аэрофотосъемка и авиация. Оценка качества аэрофотосъемки: Методические указания к лабораторным занятиям. Л.:ЛТА, 1с.
2. Никифоров беспилотных летательных аппаратов для инвентаризации, картирования и управления объектами садово-паркового хозяйства.//Леса России в XXI веке. Материалы первой международной научно-практической интернет-конференции. - СПб.: СПбГЛТА, 2009. № 1, c. 248-251.
3. Никифоров фотоаппараты, применяемые для аэрофотосъемки беспилотными летательными аппаратами в лесном хозяйстве //Леса России в XXI веке. Материалы первой международной научно-практической интернет-конференции. - СПб.: СПбГЛТА, 2010. № 4, c. 65-70
4. , Кадегров летательные аппараты российского производства, применяемые в лесной отрасли // Леса России в XXI веке. Материалы третьей международной научно-практической интернет-конференции. - СПб.: СПбГЛТА, 2010. № 3, c. 144-149.
5. , Мунимаев зарубежных беспилотных летательных аппаратов // Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ. - Петрозаводск.: Изд-во ПетрГУ, 2010. № 8, с. 97-99.
6. Основные положения по аэрофотосъемке, выполненной для создания и обновления топографических карт и планов ГКИНП. –М.: Недра, 1982, -16 с.
7. Сухих методы в лесном хозяйстве и ландшафтном строительстве: Учебник. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 20с.
