Розробка методики підвищення точності визначення просторових координат точок об’єктів при аерозніманні з БПЛА

https://doi.org/10.23939/istcgcap2020.92.045
Надіслано: Вересень 03, 2020
1
Національний Університет "Львівська політехніка"
2
Кафедра картографії та геопросторового моделювання, Національний університет “Львівська політехніка”
3
Національний університет "Львівська політехніка"

Мета. Розробити оптимальний алгоритм, завдяки якому вдасться підвищити точність визначення координат місцевості при застосуванні аерознімального процесу з допомогою безпілотного літального апарату (БПЛА). Методика. Виконується мінімізація функції побудованої на підставі умови колінеарності, що дає уточнення елементів зовнішнього орієнтування (ЕЗО) цифрових зображень, а це у свою чергу приводить до підвищення точності просторових координат точок об’єктів. Причому, запропонована функція – це сума квадратів різниць між вирахуваними та даними спостережень опорних точок на відповідних цифрових зображеннях. Послідовність реалізації запропонованого алгоритму полягає в тому, що урахування умови мінімуму цієї функції дає можливість отримати систему шести нелінійних рівнянь стосовно ЕЗО. Процес визначення ЕЗО виконується двома способами: в першому випадку функцію G мінімізуємо безпосередньо одним з чисельних методів, а в другому – одержуємо як розв’язок системи рівнянь, що дає уточнені значення ЕЗО на підставі початкових наближень, отриманих безпосередньо з телеметрії БПЛА. Для контролю точності визначення ЕЗО застосовуються видозмінені умови мінімуму функції G в яких відсутні операції диференціювання. В результаті, отримаємо остаточні значення ЕЗО в момент знімання. Результати. Розроблений і апробований на макетних на реальних прикладах алгоритм, який дозволяє підвищити точність обчислення координат точок місцевості при застосуванні БПЛА для аерознімального процесу. Наукова новизна. Отримані формули, за допомогою яких підвищується точність створення топографічних матеріалів цифровим стереофотограмметричним методом. Практична значущість. Впровадження розробленого алгоритму дасть змогу суттєво підвищити точність опрацювання великомасштабних ортофотопланів та топографічних планів створених за матеріалами аерознімання з БПЛА.

 

  1. Безменов В. М. Применение кватернионов в фотограмметрии. Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка, 2014. Вып. (5) С. 22-27.
  2. Безменов В. М., Сафин К. И. Фотограмметрическая засечка. Оценка точности для произвольного случая съемки. Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка, 2019. Вып. 63(4). С. 400-406. doi: 10.30533/0536-101X-2019-63-4-400-406.
  3. Безменов В. М., Сафин К. И. Оценка точности фотограмметрической засечки для произвольного случая съёмки. Общий подход к решению задачи. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2019. Вып. 16(6). С. 283-289.
  4. Березіна С. І., Логачов С. В., Солонець О. І. Метод координатної прив’язки знімків, отриманих з БПЛА, за елементами зовнішнього орієнтування. Системи озброєння і військова техніка, 2018. Вип. (1). С. 76-83.
  5. Дорожинський О., Тукай Р.  Фотограмметрія. Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2008, 332 с.
  6. Ким Хон
  7. Коршунов Р. А., Носков В. В., Погорелов В. В. Нецентральная обратная фотограмметрическая засечка. Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка, 2013. Вып. (5). С. 67-71.
  8. Михайлов А. П. Еще раз о выборе цифровых фотокамер для выполнения аэрофотосъемки с беспи лотных аппаратов. In Тезисы 12-й Международной научно-технической конференции «От снимка к карте: цифровые фотограмметрические технологии». 2012.
  9. Симинеев А. А., Тарасова Е. И. Обратная фотограмметрическая засечка: надежность решения задачи. Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле, 2012. Вып. (4). С. 129–134.
  10. Цветков В. Я. Линейная фотограмметрическая засечка. Науки о Земле, 2011. Вып. (2). C. 44-46.
  11. Чернишев М. І., Куценко В. В. Оцінка точності визначення положення БпЛА різницево-далекомірним методом в рухомій системі пасивної радіолокації зенітних комплексів малої дальності. Системи озброєння і військова техніка, 2018. Вип. (2). С. 61-66.
  12. Шкіль М. І. Математичний аналіз у 2-х томах Підручник у 2-х ч., - 3-те видання, переробл. і доповн., Київ: Вища школа, 2005. 447 с.
  13. Шульц Р. В., Войтенко С. П., Крельштейн П. Д., Маліна І. А. До питання розрахунку точності визначення координат точок під час аерофотознімання з безпілотних літальних апаратів. Інженерна геодезія, 2015. Вип. (62). С. 124-136.
  14. Янчук Р. М., Трохимець С. М. Створення картографічної основи для розробки генеральних планів населених пунктів за матеріалами аерознімання з непрофесійних БПЛА. Серія Технічні науки, 2017. Вип. 1 (77). С. 32-39.
  15. Babinec, A. & Apeltauer, J. (2016). On accuracy of position estimation from aerial imagery captured by low-flying UAVs. International Journal of Transportation Science and Technology, 5(3), 152‒166. https://doi.org/10.1016/j.ijtst.2017.02.002. (in English).
  16. Bosak K. (2012). Secrets of UAV photomapping by Krzysztof Bozak. 66p. URL: http://s3.amazonaws.com/DroneMapper_US/documentation/pteryx-mapping-secrets.pdf.
  17. Silva, А. M. & Silva, D. C. (2015). Resseção espacial em fotogrametria com quatérnios (The photogrammetric spatial resection using quaternion). Boletim de Ciências Geodésicas, 21(4), 2015, 750‒764. (in Spanish).
  18. Mazaheri, M. & Habib, A. (2015). Quaternion-Based Solutions for the Single Photo Resection ProblemPhotogrammetric Engineering & Remote Sensing, 81(3), 209–217. (in English).