Есть приложение (программный код на языке python).
Введение 3
1 Нормативное обеспечение использования БПЛА 6
1.1 Порядок выполнения комплексных ортофотоплановых работ 6
1.2 Особенности выполнения комплексной топографической аэрофотосъемки 20
1.3 Проблемы нормативно-правового обеспечения полетов гражданских БПЛА в современных условиях 27
2. Применение технологий БПЛА в целях формирования цифровой модели 32
2.1 Классификация беспилотных летательных аппаратов, принятая в Российской Федерации 32
2.2 Применение БПЛА производства компании GeoScan 35
2.3 Выполнение аэрофотосъемки с использованием БПЛА 40
2.4 Обработка аэрофотоснимков с применением специализированного программного обеспечения 43
3. Экономическое обоснование эффективности применения БПЛА для создания цифровой модели города 53
3.1 Сравнение съемки с БПЛА с традиционными методами аэрофотосъемки в финансово-экономическом отношении 53
3.2 Сравнительный экономический анализ применения различных типов БПЛА для создания цифровой модели города 58
Заключение 68
Список использованных источников 70
Приложение. Код разработанного программного обеспечения на языке Python для расчетов стоимости выполнения проекта 74
Цифровая трансформация государственного управления в большой степени затронула и область решения географических и топологических пространственных задач, связанных с территориальным планированием и созданием цифровых моделей территорий и населенных пунктов различных субъектов Российской Федерации. Пространственное отображение объектов в форме традиционных топографических карт и планов, выполненных с помощью картографических инструментов замещается его представлением в цифровой форме с помощью специализированного программного обеспечения как в двухмерном, так и в трехмерном виде. Для создания трехмерных моделей объектов и территорий, в первую очередь, требуется пространственная основа, которую возможно получить методами современной фотограмметрии, по материалам аэрофотосъемки с беспилотных летательных аппаратов (БпЛА). Трехмерные модели должны отличаться высокой степенью детальности и позволять выполнять измерения по ним.
Беспилотные летательные аппараты становятся распространенным средством проведения аэрофотосъемочных работ. Результаты съемки находят применение в решении широкого круга задач гражданского назначения: трехмерное моделирование объектов и территорий; проектирование и инженерные изыскания в строительной отрасли, инвентаризация и учет земель, картографирование территорий в крупных масштабах; архитектура, кадастр; мониторинг инженерных сооружений и объектов, изучение и реконструкция объектов культурного и археологического наследия и т. д [4].
Актуальность темы исследования. Современные методы проведения авиационных работ с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и построения геопривязанные ортофотопланы местности состоят из множества задач, таких как выбор БПЛА под конкретный объект исследования, составление полетного задания, расположение контрольных точек на объекте, проведение авиационных работ, камеральная обработка полученных данных и т.д. В зависимости от технического задания, применяя современные методы, можно получить геопривязанные ортофотопланы местности высокого пространственного разрешения с точной географической привязкой модели.
Целью выпускной квалификационной работы является определение алгоритмов и методов применения беспилотных летательных аппаратов при выполнении цифровых моделей городов.
Для реализации поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1) анализ законодательных актов, являющихся правовой основой ведения единого государственного реестра недвижимости и применения беспилотных летательных аппаратов;
2) анализ технологии съемки, производимой с помощью беспилотных летательных аппаратов и обработки полученных материалов;
3) определение достоинств и недостатков данной технологии;
4) оценка эффективности и экономической целесообразности выбранной технологии по сравнению с другими методами аэрофотосъемочных работ.
Объектом исследования является построение цифровой модели городского массива.
Предметом исследования является применение беспилотных летательных аппаратов для ортофотосъемки, необходимой для создания цифровой модели.
Практическое значение работы состоит в консолидации массива информации, посвященной вопросам использования беспилотных летательных аппаратов для целей фотограмметрии, а именно, создания цифровых моделей городов. Организация единого массива данных, посвященных указанной проблеме, позволяет специалистам, задействованным в процессах фотограмметрии с помощью БПЛА, а также обучающимся по соответствующим направлениям, экономить время на поиск и анализ разрозненной информации, используя консолидированные материалы данной работы.
В перспективе выполненное исследование может расширяться в части выполнения практических исследований, посвященных вопросам фотограмметрии на основе использования БПЛА.
Структура исследования. Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трех разделов, заключения и списка использованной литературы на 39 источников.
Таким образом, в данной работе выполнено исследование особенностей использования беспилотных летательных аппаратов для создания цифровых моделей городов. В первую очередь, рассмотрены нормативно-правовое обеспечения процессов использования БПЛА, в частности порядок выполнения комплексных ортофотоплановых работ, а также множественные другие документы, регламентирующие вопросы гражданских полетов БПЛА в современных условиях. Установлено, что принципиальные ограничения для применения коптерных БПЛА с целями фотограмметрии отсутствуют.
Во-вторых, детально рассмотрены варианты классификации беспилотных летательных аппаратов, а кроме того, рассмотрены конкретные модели, обладающие теми или иными техническими характеристиками. В основном рассматривалась продукция мощного отечественного производителя гражданских дронов GeoScan, активно применяемых для целей географии, геодезии, цифровизации окружающего мира. Выполнен глубокий анализ процесса аэрофотосъемки с использованием БПЛА, а также методов и путей обработки аэрофотоснимков, позволяющих получать трехмерные цифровые модели окружающей среды (в т.ч. – городской застройки). Рассмотрены программные продукты, которые могут быть применены для целей фотограмметрии.
Наконец, проведен экономический анализ и обоснование эффективности применения БПЛА для целей создания цифровой модели города. Для этого сначала рассмотрены подробно отличия в процессах подготовки и проведения аэрофотосъемки в случае применения обитаемого и беспилотного летательных аппаратов. Разработано программное обеспечение, позволяющее проводить соответствующий расчет в автоматизированном режиме (с использованием удобного графического интерфейса пользователя, созданного с помощью библиотеки Tkinter на языке Python). Установлено, что БПЛА не требует аэропортовой инфраструктуры, значительно проще в конструкции, а значит, в обслуживании, подготовке, проверке и эксплуатации. Важнейшим преимуществом БПЛА является отсутствие опасности для внешнего пилота аппарата (в отличие от обитаемых ЛА).
Наконец, в результате проведенного сравнительного экономического анализа применения различных типов БПЛА для создания цифровой модели города установлено, что максимально эффективны для большинства типовых задач и вариантов выполнения полетного задания аппараты коптерного типа, в оптимальном случае – с 4 винтами (квадрокоптеры).
Результаты выполнения работы могут быть применены как при проектировании новых моделей реальных БПЛА, предназначенных для проведения аэрофотосъемки с целью фотограмметрии, так и в учебном процессе при подготовке новых специалистов в данной сфере.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
