Введение 3
1. Аэрофотосъёмка 5
1.1 Аэрофотосъёмка, основные определения 5
1.2 Классификация аэрофотосъёмки 5
1.3 Аэрофотосъёмка с БПЛА 6
1.4 Воздушно-лазерное сканирование с БПЛА 9
1.5 Преимущества и недостатки аэрофотосъёмки с БПЛА в сравнение с
классическими методами съёмки местности 13
2. Работа со снимками в Agisoft Photoscan 16
2.1 Обработка снимков в Agisoft Photoscan 16
2.2 Оценка точности полученных данных 22
2.3 Возможности извлечения дополнительных данных из ЦМР в Agisoft
Photoscan 24
3. Создание топографического плана по данным аэрофотосъёмки 30
3.1 Отрисовка топографического плана в AutoCAD Map3D 30
3.2 Создание горизонталей в Saga GIS 31
3.3 Оценка точности топографического плана 33
Заключение 36
Список источников
В настоящее время геодезисты все больше используют новые технологии для улучшения показателя своей эффективности. Более качественная, но при этом быстрая работа - залог удовлетворенности заказчика. Именно поэтому для топографической съёмки больших по площади объектов все чаще используют беспилотные летательные аппараты.
Аэрофотосъёмка с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) развивается довольно стремительно, т.к. развиваются сами «беспилотники» и оборудование, устанавливаемое на них. В связи с этим на борт БПЛА появилась возможность устанавливать такие приборы, как лазерный сканер, ГНСС приёмник, мультиспектральные камеры и т.д.
Большим плюсом аэрофотосъёмки (в том числе и с БПЛА) является низкая стоимость выполнения работ в сравнении с классическими методами (ГНСС съёмка в RTK и тахеометрическая съёмка), если требуется выполнить съёмку больших площадей слабозастроенных, слабозаселенных, труднодоступных территорий. У большинства «беспилотников» температурный режим достаточно широкий, что позволяет выполнять работы во многих широтах земного шара.
Огромным же минусом является то, что порой одной только аэрофотосъёмкой обойтись не получится. По мере создания конечного продукта возникают вопросы и недочеты, для решения или устранения которых приходится выезжать на местность для дешифрирования трудночитаемых или вообще отсутствующих мест.
Помимо технической составляющей, практически во всем мире, в сфере БПЛА очень расплывчата или совсем отсутствует нормативная и законодательная составляющие. Беспилотные летательные аппараты не определены четко в какую-либо категорию летательных аппаратов, а чаще всего и совсем не упоминаются.
Целью моей работы было изучение возможности создания наземной части топографических планов масштаба 1:500 промышленных объектов по материалам аэрофотосъёмки с БПЛА.
Для достижения поставленной цели, необходимо было выполнить следующие задачи:
• Изучить нормативные документы по топографической съёмке и аэрофотосъёмке
• Обработать материалы аэрофотосъёмки, получить ортофотоплан (как основу для построения топографического плана)
• Создать топографический план масштаба 1:500 на основе ортофотоплана и данных, полученных в ходе обработки снимков
• Оценить точность полученных данных
• Поиск и обзор новых технологий в сфере аэрофотосъёмки с БПЛА
Работа состоит из трех частей. Первая часть работы посвящена общему знакомству с аэрофотосъёмкой с БПЛА и обзору новых технологий в данной сфере, а также в эту часть работы входит обзор нормативных документов по теме.
Вторая часть работы посвящена обработке исходных данных (снимков) и получению максимального количества данных с помощью программного продукта Agisoft Photoscan.
В третьей части работы выполняется построение топографического плана с помощью Autodesk AutoCAD и программного комплекса «Топография», а также проводится оценка точности полученных нами данных и оценка точности конечного продукта.
Данная работа посвящена изучению возможности построения наземной части топографических планов в масштабе 1:500 по результатам аэрофотосъёмке с БПЛА.
В частности, перед нами были поставлены задачи изучения возможностей программных продуктов Agisoft Photoscan и AutoCAD Map3D, а также их пригодность и удобство.
Мы работали над созданием фрагмента топографического плана масштаба 1:500, средние погрешности для которого, согласно инструкциям (ГКИНП 02-033-82), равны:
-25 см в плане на местности (0,5 мм в масштабе плана)
-12,5 см по высоте на местности (1/4 от высоты сечения рельефа)
В качестве исходного материала нам были представлены снимки участка местности, а также опорные и контрольные точки для данного участка, координаты которых были вычислены с помощью ГННС оборудования во время полевой подготовки.
Снимки были обработаны в программе Agisoft Photoscan. Также в этой программе были получены дополнительные данные о высотах пикетных точек, а также получен массив точек для дальнейшего создания горизонталей. По итогу, из программы были выгружены: ортофотоплан, массив рельефных точек, высотные отметки пикетных точек.
Горизонтали созданы в программе Saga GIS по массиву точек из Agisoft Photoscan. На выходе получили слой с горизонталями в формате «.shp». Данный файл был подгружен к нашему проекту в AutoCAD.
Отрисовка топографического плана выполнялась в программе AutoCAD Map3D, с установленным программным комплексом «Топография». В нее подгружались ортофотоплан и файл с горизонталями из Saga GIS. В результате отрисовки получили готовую наземную часть топографического плана масштаба 1:500.
Оценка точности полученных нами данных выполнялась дважды: после обработки снимков в Agisoft Photoscan и после получения конечного продукта (топографического плана). После обработки снимков были получены средние погрешности 3 см по каждой из осей в плане и 5 см по высоте. Если посчитать общий вектор смещения точки, то получится 8 см. Все эти средние ошибки попадают в допуски, согласно инструкциям. После создания топографического плана также проводилась оценка точности по контрольным точкам, попавшим на план. Измерялись разницы координат между измеренными в поле и получившимися на топографическом плане. Средние погрешности в плане составили 10 см. по Х и 11 см. по У, что попадает в допуски, согласно инструкции (0,5 мм. в масштабе плана - 25 см. на местности). Оценка точности по высоте не проводилась, т.к. в AutoCAD работа велась в плоскости ХУ, а конечные ошибки по высоте получились в Agisoft Photoscan.
На основании проделанной работы можно сделать следующие выводы:
1. Конечная точность полученных материалов удовлетворяет требованиям, указанных в нормативных документах:
• Средние погрешности в плане составили 10 и 11 см., что не превышает допустимого значения 25 см., указанного в инструкции по топографической съёмке
• Средняя погрешность по высоте составила 5 см., что так же удовлетворяет требованиям инструкции в 12,5 см.
2. На данный момент по результатам съёмки с БПЛА с последующей обработкой и отрисовкой, можно создавать наземную часть топографических планов масштаба 1:500, при соблюдении определенных требований:
• Наличие достаточного числа опорных точек на объекте
• Максимально-возможные перекрытия (80% и продольного, и поперечного)
• Желательно выполнить съёмку наклонной камерой, которая гарантирует отсутствие «мертвых зон»
• Пространственное разрешение снимков должно быть не более 5 см. на пиксель
3. На данный момент разработано достаточно продвинутое программное обеспечение для обработки снимков не самого высокого качества, что позволяет достигнуть необходимой точности. При этом данное программное обеспечение полностью соответствует нормативным требованиям к фотограмметрическому ПО: «Программное обеспечение для выполнения фотограмметрических работ должно базироваться на строгих математических решениях (если таковые известны) фотограмметрических задач и позволять реализовывать всю геометрическую точность аналоговых или цифровых снимков с учетом их проекции, масштаба, измерительных и изобразительных качеств».
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
