Беспилотное воздушное лазерное сканирование-Дипломная работа

Содержание

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 2
СОДЕРЖАНИЕ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ТЕХНОЛОГИЯ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ 5
1.1. Общая технология лазерной съемки 5
2. ВОЗДУШНОЕ ЛАЗЕРНОЕ СКАНИРОВАНИЕ 11
2.1. Особенности и методика воздушного лазерного сканирования 11
2.2. Сравнение пилотируемой и беспилотной съемки 15
2.3. Существующие сканирующие системы для БВС 17
2.4. Области применения беспилотного воздушного лазерного сканирования 21
2.5. Тенденции развития беспилотного воздушного лазерного сканирования 27
3. РАБОТЫ ПО БЕСПИЛОТНОМУ ВОЗДУШНОМУ ЛАЗЕРНОМУ СКАНИРОВАНИЮ НА УЧЕБНО-НАУЧНОМ ПОЛИГОНЕ «САБЛИНО»28
3.1. Подготовительные и полевые работы 29
3.2. Камеральные работы 31
3.3. Оценка точности 38
4. ИТОГИ И ОБСУЖДЕНИЯ 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 53
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 58
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 59
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 60
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 21

Введение

Беспилотные технологии активно внедряются в производственный процесс, в том числе они нашли применение в геодезических работах; результаты беспилотной съёмки используются в картографической, кадастровой, маркшейдерской и других видах деятельности. Применяется большое количество датчиков - это и камеры различных спектральных диапазонов, и метеорологические сенсоры, и лазерные сканирующие системы. Воздушное лазерное сканирование (ВЛС) считается очень производительным методом для получения информации об объектах местности и рельефа. Результат ВЛС это точки лазерных отражений (ТЛО), которые сканирующая система регистрирует с высокой плотностью даже под древесной растительностью. А беспилотное ВЛС — молодое направление развития аэросъемки с использованием лазерного сканера. Оно находится на этапе изучения, совершенствования и оценки. Это подчеркивает актуальность работы.
Цель работы: изучение беспилотного воздушного лазерного сканирования и оценка точности результатов съемки.
Для достижения цели были поставлены такие основные задачи:
• Рассмотреть общий принцип сканирующих систем. Изучить технологию воздушного лазерного сканирования, а также особенности пилотируемой и беспилотной съемки;
• Провести анализ состояния изученности темы воздушного лазерного сканирования, ознакомиться с исследованиями и литературой, посвященными теме;
• Рассмотреть рынок беспилотных лидарных систем, их характеристики;
• Выполнить воздушное лазерное сканирование на примере Саблинского
учебно-научного полигона;
• Выполнить обработку данных;
• Выполнить оценку точности.
В рамках работы был использован комплексный метод исследования. Он включил в себя методы геодезических работ, методы измерений, обработки материалов, аэрофотосъемку, воздушное лазерное сканирование, фотограмметрическую обработку, картографические и геоинформационные методы сопоставления.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

Заключение

Беспилотное воздушное лазерное сканирование, как один из новых, но производительных способов получения данных о местности, находится на этапе развития. Уже сейчас создаются комплексные решения для проведения съемки и различные сканирующие системы. Направление развивается и изучается, но при этом многие исследователи подчеркивают важность совершенствования технологии и поиска новых алгоритмов, идей, способов улучшения материалов. В рамках работы был сделан еще один шаг к этому.
Таким образом, была достигнута цель работы, было изучено беспилотное воздушное лазерное сканирование и проведена оценка точности.
Для этого были решены поставленные задачи:
• Выполнен анализ исследований и литературы по данной теме;
• Изучен принцип лазерного сканирования, особое внимание было уделено технологии воздушного лазерного сканирования;
• Также были рассмотрены особенности пилотируемой и беспилотной съемки, проведено сравнение;
• Изучен рынок воздушных сканирующих систем для беспилотной съемки;
• Выполнено беспилотное воздушное лазерное сканирование;
• Проведена обработка данных и оценка точности.
Беспилотное воздушное лазерное сканирование, выполненное на территории Тосненского района Ленинградской области с комплекса Геоскан 401 Лидар, и последующая обработка результатов позволили познакомиться с полным комплексом работ, провести оценку точности.
Оценка точности показала, что беспилотное воздушное лазерное сканирование удовлетворяет точности 0,16 м по высоте, но при этом не исключены артефакты на сложных участках рельефа. Сравнение цифровых моделей по данным аэрофотосъемки и ВЛС позволило сделать вывод о том, что на открытых участках местности модели не отличаются.
Ключевым моментом необходимо выделить, что для получения более точных и качественных результатов съемку необходимо проводить на высотах около 100 м. При этом параллельно проводить аэрофотосъемку с другого носителя, имеющего камеру лучшего качества.
Помимо этого, съемка позволила сделать ряд выводов, представленных в 4 главе. Эти мысли охватывают ключевые моменты процесса съемки и обработки. Также в ходе исследования были использованы различные подходы к обработке. Ряд идей, появившихся в процессе работы, может быть опробован только в ходе производственного процесса. Необходимо продолжать изучение этой темы.
Результаты исследования были представлены на XVIII Большом Географическом Фестивале 2022, а также на открытой международной олимпиаде Санкт-Петербургского государственного университета среди студентов и молодых специалистов Petropolitan Science (Re)Search. По теме работы опубликованы тезисы в сборниках БГФ-22, IV Всероссийской научно-практической конференции «Геодезия. Картография. Геоинформатика. Кадастры. Производство и образование».

Литература

[1] Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов. ГКИНП (ГНТА)-02-036-02. - М.: ЦНИИГАиК, 2002. - 101 с;
[2] Бабашкин Н. М. Топографическая аэрофотосъемка в России / С.А. Кадничанский, С.С. Нехин // Геоматика, 2016. №1, с. 30-36;
[3] Баборыкин М.Ю. Методика дешифрирования рельефа по результатам лазерной съёмки для оценки опасных геологических процессов в горных районах кавказа. Диссертация, Новочеркасск., ЮРГПУ(НПИ), 2020.- 194 с;
[4] Вальдман В.В. Возможность использования беспилотного летательного аппарата для целей воздушного лазерного сканирования промышленных территорий горнодобывающих предприятий, 2013. — с.151-154;
[5] Демидов В.Э. Применение воздушного лазерного сканирования для картирования рельефа, поиска следов антропогенного воздействия и изучения растительного покрова на территории Приокско-Террасного государственного природного биосферного заповедника// Труды Мордовского государственного природного заповедника имени П.Г. Смидовича, вып. 28, 2021. - с. 74-82.
[6] Другов М.Д. Оценка динамики рельефа Анапской пересыпи по разновременным трехмерным данным дистанционного зондирования. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук, Москва., МГУ, 2021.- 21 с;
[7] Евтюков С. А., Перевалов Н.В. Лазерное сканирование при строительстве и ремонте автомобильных дорог // Вестник гражданских инженеров, № 4(69), 2018. - с. 132-137.
[8] Комисаров А.В. Теория и технология лазерного сканирования для пространственного моделирования территорий. Диссертация, Новосибирск., СГУГиТ , 2015.- 278 с;
[9] Кочнева А.А. Разработка модифицированных цифровых моделей рельефапо данным воздушного лазерного сканирования для проектирования автодорог. Диссертация. СПб., Санкт-Петербургский горный университет, 2018 — 144 с;
[10] Кочнева А.А. Методика построения цифровых моделей рельефа по данным воздушного лазерного сканирования // Вестник СГУГиТ, Том 22, № 2, 2017. - с. 44-54.
[11] Курков М.В., Клестов Д.А., Брусило В.А., Курков В.М., Киселева А.С. Опыт применения комплекса «Геоскан 401 Лидар» в качестве беспилотной топографической системы воздушного лазерного сканирования и аэрофотосъемки. // «Геопрофи» №6, 2021. - с. 17-23.
[12] Новиков В.В., Стефутин С.А. Опыт применения воздушного лазерного сканирования на базе БПЛА на объектах Средневековья в Тверской области // Тверь, тверская земля и сопредельные территории в эпоху средневековья. Материалы научного семинара. Вып. 13 / Отв. ред. А. Н. Хохлов. Тверь: ТНИИР-Центр, 2020. с. 18-21.
[13] Медведев Е.М. Лазерная локация земли и леса: учеб. пособие./ И.М. Данилин, С.Р. Мельников - М.: Геолидар, Геоскосмос; Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2007. - 230 с;
[14] Петров М.В. Практический опыт использования БПЛА SWINGLET CAM// «Геопрофи» №2, 2013. - с. 60-62.
[15] Попов В.М. Гиростабилизация платформы беспилотного летательного аппарата для аэрофотосъемки и видеонаблюдения // Международный информационноаналитический журнал «Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык», №2(13), 2017. - 17 с....56