1. ISTCGCAP
  2. Всі випуски
  3. Випуск 81, 2015
  4. Аналіз результатів для створення ортофотопланів та цифрових моделей рельєфу із застосуванням БПЛА TRIMBLE UX-5

Аналіз результатів для створення ортофотопланів та цифрових моделей рельєфу із застосуванням БПЛА TRIMBLE UX-5

ISTCGCAP.
2015;
Випуск 81, Номер 81
: стоp. 90-103
https://doi.org/10.23939/istcgcap2015.01.090
Надіслано: Червень 05, 2015
Автори:
  1. Андрій Вовк
  2. Володимир Глотов
  3. А. В. Гуніна
  4. Андрій Маліцький
  5. Корнилій Третяк
  6. Анатолій Церклевич
1
Кафедра геодезії, Національний університет “Львівська політехніка”
2
Національний Університет "Львівська політехніка"
3
Національний університет “Львівська політехніка”
4
Національний університет “Львівська політехніка”
5
Кафедра вищої геодезії та астрономії, Національний університет “Львівська політехніка”
6
Кафедра інженерної геодезії, Національний університет “Львівська політехніка”

Мета. Метою цієї роботи є аналіз та дослідження можливостей безпілотних літальних апаратів (БПЛА) Trimble UX5 для створення ортофотопланів і цифрових моделей рельєфу (ЦМР), а також виявлення і усунення можливих недоліків під час аерознімання та опрацювання аерознімків. Методика. Перед початком аерознімальних робіт проводилось рекогносцирування місцевості. Для кобрирування та глісади обирали майданчики, які мали відповідні площадні параметри, вказані у технічних характеристиках БПЛА. Для підготовчих проектно-розрахункових робіт використовувалось програмне забезпечення Trimble Access Aerial Imaging, яке інсталювалось у захищений польовий контролер Trimble Tablet, що застосовується для управління UX5. Аерознімання з БПЛА виконувалось цифровою камерою SONY NEX 5R. Оскільки на БПЛА UX5 не передбачено встановлення двохчастотного GPS-приймача для отримування у польоті значень центрів проекцій, то зроблено розряджену планово-висотну прив’язку (ПВП) розпізнавальних знаків. Для оперативного створення ортофотопланів застосовували фотограмметричний модуль Trimble Business Center Photogrammetry Module фірми Trimble, за допомогою якого створювали хмару точок, трикутну нерегулярну сітку (TIN-модель) і план з відображенням горизонталей місцевості, над якою проводилося аерознімання. Для підтвердження можливості застосування цифрового стереофотограмметричного методу розраховано апріорну оцінку точності просторових координат місцевості. Для оцінювання точності на місцевості визначено контрольні точки на трьох експериментальних ділянках. Координати контрольних точок визначали під час проведення ПВП GPS-приймачами Trimble R7 у режимі RTK. Після створення ортофотопланів на них виміряні координати вищеозначених контрольних точок і обчислено середні квадратичні похибки (СКП) відносно координат, виміряних на місцевості. Результати. За аерозніманням, проведеним з висот 150 м,
200 м та 300 м, за отриманими зображеннями, були обчислені СКП положення контурних точок місцевості, які підтверджують можливість застосування літаків моделі Trimble UX5 для складання топографічних планів у масштабах 1:500, 1:1000 та 1:2000 з перерізом горизонталей 0,5-1 м для цих масштабів. Наукова новизна. На підставі критичного аналізу конструкторських та експлуатаційних особливостей БПЛА Trimble UX5 розроблено технологічну схему оцінки придатності БПЛА для аерознімального процесу як за кількісними, так і за якісними параметрами. Це дасть можливість у подальшому оцінювати будь-які моделі БПЛА стосовно застосування їх у цифровому стереофотограмметричному методі створення великомасштабних ортофо­топланів та топографічних планів. Практична значущість. Застосування БПЛА Trimble UX5 дає мож­ливість знімати території сільської місцевості, отримуючи необхідну точність для складання великомасштабних топографічних і кадастрових планів під час застосування цифрового стереофотограмметричного методу, що дає змогу значно здешевити процес створення вищеозначених планів.

безпілотний літальний апарат
аерозйомка
цифрова камера
калібрування камер
ортофотоплан
цифрові моделі висот
  1. Галушко С. Беспилотные летательные аппараты кардинально изменят облик авиации будущого / С. Галушко // Авиапанорама. – 2005. – № 4. –[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http:// aviapanorama.narod.ru/journal/2005_4/bpla.html
  2. Лобанов А. Н. Фотограмметрия : учебник для вузов / А. Н. Лобанов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М., 1984. – C. 552.
  3. Altena B. Assessing UAV platform types and optical sensor specifications / B. Altena, Т. Goedeme // ISPRS–Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. – 2014. –Vol. II, № 5. – P. 17–24.
  4. Bäumker M. Investigations on the accuracy of the navigation data of unmanned aerial vehicles using the example of the system Mikrokopter / M. Bäumker, H. Przybilla // ISPRS Ann. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inform. – 2011. – Sci. XXXVIII-1/C22, – P. 113–118.
  5. Bendig J. Introducing a low-cost mini-UAV for thermal and multispectral-imaging. / J. Bendig, A. Bolten, G. Bareth // ISPRS Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inform. – 2012. – Sci. XXXIX-B1. – P. 345–349.
  6. Colomina I. Unmanned aerial systems for photog­rammetry and remote sensing / I. Colomina, P. Mo­lina // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 92. – 2014. – XXXVIII-1/C22. –P. 79–97.
  7. Cosyn P. Trimble ux5 aerial imaging solution, A new standard in accuracy, robustness and performance for photogrammetric aerial mapping / P. Cosyn, R. Mil­ler // WHITE PAPER, Trimble Survey. – USA, 2013. – P. 1–7. – [Електронний ресурс]. – режим доступу: http://uas.trimble.com/sites/default/files/ downloads/trimble_ux5_whitepaper_english_0.pdf
  8. Cox T. Earth Observation and Role of UAVs: A Capabilities Assessment / T. Cox, I. Somers, S. Fratello // Technical Report. Civil UAV Team –Version 1.1. – NASA 2006. – P. 1–35.
  9. Cramer M. RPAS im Einsatz fr die Datenerfassung beim LGL BW / M. Cramer // In: Presentation slides from the UAV Dach meeting – Rostock 2013. – P. 1–15.
  10. Dalamagkidis K. On integrating unmanned aircraft systems into the national airspace system: issues, challenges, operational restrictions, certification, and recommendations / K. Dalamagkidis, K. Valavanis, L. Piegl // Intelligent Systems, Control and Automation: Science and Engineering, Springer-Verlag. – Vol. 36. – 2009. – P. 197.
  11. Elkaim G. Principles of guidance, navigation and control of UAVs / G. Elkaim, F. Lie, D. Gebre-Egziabher // In: Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. – 2013. – Springer – ISBN 978-90-481-9708-8.
  12. Everaerts J. NEWPLATFORMS – Unconventional Platforms (Unmanned Aircraft Systems) for Remote Sensing / J. Everaerts // EuroSDR official publication –May 8, 2013. – No 56. – P. 102 [Електронний ресурс]. – режим доступу: http://bono.hostireland. com/~eurosdr/publications/56.pdf
  13. Haala N. Quality of 3D point clouds from highly overlapping UAV imagery / N. Haala, M. Cramer, M. Rothermel // ISPRS Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inform. Sci. – 2013. – XL-1/W2. – P. 183–188.
  14. Haala N. Performance test on UAV-based photogra­mmetric data collection / N. Haala, M. Cramer, F. Weimer, M. Trittler // ISPRS – Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inform. Sci. – 2011. – XXXVIII-1/C22. – P. 7–12.
  15. Haarbrink R. Accurate DSM production from unmanned helicopter systems / R. Haarbrink, H. Eisenbeiss // ISPRS – Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inform. – 2008. – Sci. XXXVII, Part B1. – P. 1259 – 1254.
  16. Hadjimitsis D. An assessment of the effectiveness of atmospheric correction algorithms through the remo­te sensing of some reservoirs / D. Hadjimitsis, C. Clayton, V. Hope // International Journal of Re­mote Sensing. – 2004. – Vol.25, No 18. – P. 3651–3674.
  17. Harwin S. Assessing the accuracy of georeferenced point clouds produced via multi-view stereopsis from Unmanned Aerial Vehicle (UAV) imagery / S. Harwin, A. Lucieer // Remote Sens. – 2012. – Vol. 4. – P.1573–1599 – [Електронний ресурс]. – режим доступу: http://dx.doi.org/10.3390/rs4061573.
  18. Kelcey J. Sensor correction and radiometric calibration of a 6- band multispectral imaging sensor for UAV remote sensing / J. Kelcey, A. Lucieer // ISPRS – Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inform. Sci. – 2012. – XXXIX-B1. – P. 393–398.
  19. Lambers K. Combining photogrammetry and laser scanning for the recording and modelling of the late intermediate period site of Pinchango Alto, Palpa, Peru / K.  ambers, H. Eisenbeiss, M. Sauerbier, D. Kupferschmidt, Th. Gaisecker, S. Sotoodeh, Th. Hanusch //Journal of Archaeological Science. – 2007. –Vol. 34, No 10. –P. 1702-1712.
  20. Mahiny A. A Comparison of Four Common Atmo­spheric Correction Methods / A. Mahiny and B. Turner // Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. – 2007. – Vol. 73, No 4. – P. 361–368.
  21. Meszaros J. Aerial surveying UAV based on open-source hardware and software / J. Meszaros // ISPRS – Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inform. Sci. – 2011. – XXXVIII-1/C22. – P. 67–73
  22. Petrie G. Commercial operation of lightweight UAVs for aerial imaging and mapping / G. Petrie // GEOInformatics. – 2013. – Vol. 16. – P. 28–39.
  23. Przybilla H.-J. Bildflug mit ferngelenktem Kleinf­lugzeug. Bildmessung und Luftbildwesen / H.-J. Przybilla, W. Wester-Ebbinghaus // Zeitschrift für Photogrammetrie und Fernerkundung. – 1979. – Vol. 47. – P. 137–142.
  24. Smith М. The use of the empirical line method to calibrate remotely sensed data to reflectance / М. Smith, J. Edward, G. Milton // International Journal of Remote Sensing – 1999. – Vol.20, № 13. – P. 2653–2662.
  25. Vallet J. Photogrammetric performance of an ultra light weight swinglet UAV / J. Vallet, F. Panissod, C. Strecha, M. Tracol // ISPRS – Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inform. Sci. – 2011. – XXXVIII-1/C22. – P. 253–258.
  26. Vasuki Y. Semi-automatic mapping of geological Structures using UAV-based photogrammetric data: An image analysis approach / Y. Vasuki, N. Holden, P. Kovesi, S. Micklethwaite // Computers & Geo­sciences. – 2014. – Vol. 69. – P. 22–32.
  27. Wester-Ebbinghaus W. Aerial Photography By Radio Controlled Model Helicopter / W. Wester- Ebbinghaus // The Photogrammetric Record. – 1980.– Vol. 10, No 55. – P. 85–92.
  28. Создавайте карты высочайшего качества http://nova-bpla.ru/bpla/trimble-x100 – назва з екрана
  29. Новый стандарт в картографировании и геодезии http://navgeotech.com/ua/product/trimble-ux5/ – Назва з екрана.