Использование беспилотных летательных аппаратов при инженерно-геодезических изысканиях

Для составления топографической основы генерального плана выполняются топографо-геодезические работы. Для этого в настоящее время для проведения аэрофотосъемки активно используют беспилотные летательные аппараты. Рассмотрено применение беспилотника БПЛА ZALA 421-04МФ для съемки населенных пунктов.

Для развития территории деревень и сельских населенных пунктов составляется генеральный план. Генеральный план - это проектный документ, на основании которого осуществляется планировка, застройка, реконструкция и иные виды градостроительного освоения территорий. Основной частью генерального плана является масштабное изображение, полученное методом графического наложения чертежей проектируемых объектов на топографический план территории. Для составления топографической основы генерального плана выполняются топографо-геодезические работы. Топографо-геодезические работы, выполняемые на территориях деревень и сельских населенных пунктов, состоят в производстве крупномасштабных съемок в масштабе 1:500-1:5000 и построении планов, профилей. Основной методом получения планов является аэрофотосъемка. Наземные методы применяются, как правило, при съемках в масштабах 1:500 и 1:1 000, а при нецелесообразности использования аэрофотосъемки - и в масштабах 1:2000 и 1:5000.

В настоящее время для проведения аэрофотосъемки активно используют беспилотные летательные аппараты. Например, для таких работ можно использовать комплекс Геоскан, предназначен для создания высокоточных и высокодетальных 3D-карт, ортофотопланов, построения ЦМР. На кафедре кадастра недвижимости и геодезии Башкирского государственного аграрного университета для съемки населенных пунктов используется беспилотный летательный аппарат ZALA 421-04M. Беспилотный самолет тактической дальности с системой автоматического управления (автопилот), навигационной системой (GPS/ГЛОНАСС), встроенной цифровой системой телеметрии, встроенным трехосевым магнитометром, цифровым встроенным фотоаппаратом, радиомодемом, системой самодиагностики и поисковым передатчиком является идеальным вариантом для съемки сельских населенных пунктов. Беспилотный самолет ZALA 421-04M при продолжительности полета 1,5 часа в режиме реального времени передает высококачественную фото-, а при необходимости и видео- и тепловизионную информацию на территории радиусом до 25 км. Аппарат позволяет решать сложнейшие задачи в различных погодных и климатических условиях. Уникальные целевые нагрузки типа "04М" обладают малыми габаритами и низкой удельной массой. Собственная независимая инерциальная система определения положения платформы, а также гиростабилизированный подвес позволяют значительно нивелировать механические помехи и колебания. БЛА построен по схеме "летающее крыло" с тянущим воздушным винтом, вращаемым электродвигателем, работающим на аккумуляторах. Запуск аппарата осуществляется "с рук" при помощи эластичной или пневматической катапульты. Самолет не требует специально подготовленной взлетно-посадочной площадки. Диапазон рабочих температур -30⁰C...+40⁰C Посадка осуществляется на парашюте в автоматическом или полуавтоматическом режиме.

Рис.1 – Комплекс БПЛА ZALA 421-04МФ

БЛА состоит из планера с системой автоматического управления автопилотом, органами управления и силовой установкой, бортовой системы питания, системой посадки на парашюте и блоков целевой нагрузки. Наземная станция управления (НСУ) позволяет удаленно управлять БЛА и целевой нагрузкой, обрабатывать данные, получаемые системой связи и при соответствующем оснащении транслировать видеоинформацию, получаемую от целевой нагрузки.

В расчет комплекса входят оператор, в обязанности которого входит предполетная подготовка, управление летательным аппаратом и целевой нагрузкой и техник, который производит техобслуживание оборудования и запуск БЛА.

Для съемки населенных пунктов предварительно изучают район работ, на симуляторе необходимо подготовить полетное задание с учетов продольного и поперечного перекрытия, рельефа, направления и скорости ветра. При необходимости эти данные уточняются непосредственно перед полетом. Также необходимо получить разрешение на полеты в указанном районе.

Съемочный процесс с использованием БПЛА проводилась с целью получения аэрофотоснимков на заданный район с высоты 200 -300 м со средней скоростью полета 70 км/ч в светлое время суток. Взлет и посадка осуществлялись против ветра.

В случае, если для покрытия всего района съемки необходимо производить несколько полетов, а также, если старт и посадку БПЛА необходимо выполнять с разных стартовых позиций, осуществить разбивку района съемки на отдельные участки.

В процессе обработки аэрофотосъемки получаем цифровой ортофотоплан местности. Цифровой ортофотоплан используется для создания цифровых карт, следовательно, одним из ключевых вопросов является проблема цифрового ортофототрансформирования снимков, т.е. приведение наклонного снимка в горизонтальное положение и введение поправок за рельеф. В качестве планово-высотных опорных точек, служащих для определения элементов внешнего ориентирования снимка, использовались геодезические данные: пункты геодезической сети и четкие контурные точки, запроектированные на снимках и закоординированные на местности.

Рис.2 – Результаты съемки, обработанные в программе PhotoScan

Аэрофотосъемка с БПЛА перед космической и традиционной имеет следующие преимущества:

• маловысотная (позволяет проводить съемку на высотах от 100 до 1000 м);
  
• высокое разрешение на местности (видны мельчайшие детали рельефа и объекты даже сантиметрового размера);
  
• возможность снимать под углом к горизонту (перспективная съемка), что невозможно при космической съемке и довольно сложно при традиционной аэрофотосъемке;
  
• возможность создания панорамных снимков (спутниковая и традиционная Аэрофотосъемка не имеют такой возможности);
  
• возможна детальная съемка небольших объектов; технология аэрофотосъемки с БПЛА позволяет проводить аэрофотосъемку небольших объектов и малых площадок там, где сделать это другими видами аэрофотосъемки нерентабельно, а в ряде случаев и технически невозможно;
  
• возможность выбора погодных условий и времени суток для проведения аэрофотосъемки;
  
• оперативность (весь цикл от выезда на съемку до получения конечных результатов занимает несколько часов в течение одного дня);
  
• низкая стоимость (значительно дешевле традиционных методов аэрофотосъемки);
  
• экологическая безопасность (для работы используется электрический двигатель, что обеспечивает практическую бесшумность и экологическую чистоту полетов).
  

Библиографический список

1. Ишбулатов М.Г. Создание постоянно действующих базовых станций ГНСС ГУП БТИ РБ для кадастровых и землеустроительных работ/М.Г. Ишбулатов, А.Е. Танайлов, И.И. Ишбулатов// В сборнике: Состояние и перспективы увеличения производства высококачественной продукции сельского хозяйства материалы II всероссийской научно-практической конференции с международным участием. ФГБОУ ВПО Башкирский государственный аграрный университет, Факультет пищевых технологий, Кафедра технологии мяса и молока. 2013. С. 160-163
   
2. Ишбулатов, М. Г. Создание учебного геодезического полигона в УНЦ БГАУ с использованием GPS (глобальной системы позиционирования) /М. Г. Ишбулатов, Н. С. Кубасова//Инновации, экобезопасность, техника и технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 23-24 ноября 2012 года/Башкирский ГАУ. -Уфа, 2012. -С. 199-200
   
3. Надыршина А.А. Особенности выполнения инженерно-геодезических изысканий при реконструкции нефтепровода УПС Биаваш до УПС-96/ А.А Надыршина., М.Г.Ишбулатов //В сборнике: Науки о Земле: современное состояние, проблемы и перспективы развития Материалы межвузовской научно-практической конференции. 2015. С. 173-175.
   

1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
   
2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
   
3. Комплексное использование природных ресурсов
   
4. Современные вопросы геологии
   
5. Физика горных пород
   
6. Новые технологии в природопользовании
   
7. Применение современных информационных технологий
   
8. Экономические аспекты недвижимости
   
9. Мониторинг использования объектов недвижимости
   
10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ