産業航空写真の特徴。 パートI.準備レーキ

結婚式、お祝い、記念日の無人航空機（UAV）の助けを借りて撮影から注意をそらすと、領土、環境保護主義者、軍隊のマッピングの専門家の兵器庫で、さまざまな建設作業を解決できる産業用無人航空機が登場します高品質の地図情報、領土、森林、農地、都市部の詳細な正射写真。 一見しただけで3D地形モデルを構築するための高品質の写真素材を入手するという事実を考えると、実際には簡単に思えます-タスクにはあらゆる種類の機能がたくさんあります。 工業用航空写真を整理する際の自分の経験、足を踏み入れる必要のある熊手の場所、またはむしろ飛び込む必要のある場所を共有したかったのです。 すべての詳細については、猫をお願いします。

ドローンの選択

まず、この作業で解決しなければならなかったタスクを決定します。 最初のタスクは、顧客の1人の農地の十分に広い領域の3Dモデル（オルソフォトマップ）を構築することです。農地のフィールドは、基本的に森林に囲まれています。 これは、非常に森林の多いトムスク地域の農業の典型的な状況です。 はい、自分で見てください-言葉なしですべてが明確になります。













土地割り当てに関する大規模な領域および完全に古いデータは、土地の状態の客観的な評価を提供しないため、土地所有者にとって興味深いだけでなく、実際に所有している（または所有していない）リソースを理解することも有益です。









土地の所有者は、30〜40年前に土地の割り当てに関するデータが紙から接着された、このような前代のカードタブレットをここで入手できます。 地球の栄養素の含有量に関するデータは色付けされており、これは農学者にとって最も重要な情報であり、ほとんどの場合、これはもはや真実ではありません。 要するに、実際には、少なくとも21世紀には、前世紀の中頃のデータと地図があります。 もちろん、土地の状態に関する客観的で最新の情報を取得することは、既存の土地の目録だけでなく、新しい土地を流通させるためにも有用であり、州からの適切な補助金を得ることができます。 これらの土地を沼地と森の中に見つけるだけです。 検索を開始します。



このような広いエリアを撮影するには、特別な産業用飛行装置-航空機型UAV（翼型設計）が使用されます。 これらのデバイスにより、1回の飛行セッションで最大1,500 km ^2の領域をカバーし、さらに後処理に必要な品質の画像を受信できます。 市場でのUAVの選択は非常に多くなっています。 インポートされたUAVと国内のUAVの両方をポケットに入れます。 本当で、高価で、私の意見では完全に不当です。 しかし、市場がどのように指示するかを見ることができます。 まともなデバイスの100万からの価格。 少し休憩して、この記事でHabrの読者向けに特別に撮影した短いビデオ（2分30秒）を見て、産業用UAVの種類と外観をすぐに理解します。

UAV撮影

飛行機が単独で飛行するのは、飛行を開始し、実行する必要がある場合を除きます。 そして、実際には、UAVは何をすべきでしょうか？ 彼は、飛行指示に厳密に従い、飛行任務に含まれる射撃計画に完全に従って射撃を行わなければなりません。

飛行ミッション

飛行任務 -撮影プロセスを実施するためのオペレーターへの指示で構成される特別な指示には、撮影の規模と写真機器の焦点距離の承認、航空写真の形式、縦方向と横方向のオーバーラップの特定の割合、および撮影エリアのサイズを含む、必要なすべての要件が含まれます。 これらの初期データに基づいて、調査の高さと基礎、露出の間隔、ルートおよび調査サイトでの航空写真の数、およびサイト全体の航空写真に必要な推定時間を決定します。 画像は選択した撮影スケールに厳密に従う必要があることを忘れないでください。

重複調査

高品質の地図作成情報を取得し、3D地形モデルを構築するには、重複した領域の調査を実施する必要があります。 次のショットは、各タイルが前のタイルの一部を覆っている屋根の屋根と同様に、前のショットとどうにか「オーバーラップ」するほど頻繁に土地を離陸します。 つまり、UAVからの撮影は、図に示すように、重複して実行されます。









そして、領土全体をルートに分割する必要があります。 次の図に示すように、縦方向と横方向のオーバーラップで、それぞれn方向の画像を取得します。









1つのルートの隣接する航空写真間の縦方向の重なりの大きさは、通常55〜70％以内で、横方向は少なくとも20％です。





ほとんどの場合に使用されるこのタイプの射撃は、オーバーラップを伴う面射を指します。









作業を開始する前に、彼らはすべての必要な機器、材料、フライトチャートをチェックし、乗組員の訓練を実施し、飛行タスクに従って飛行スケジュール（通過する撮影ルート）を作成し、撮影パラメーターの必要な計算をすべてチェックします。









この表には、航空写真およびすべてのパラメーターの計算に必要なすべての入力データが含まれています。 もちろん、このデータは自動的に入力されますが、一般的なアイデアを得るために計算式を提供します。これは常に有用です。



画像の必要な解像度を得るには、UAVからの撮影を厳密に定義された飛行高度H _floorで実行する必要があります。









ここで、H _床 -飛行高度、m; GSD-ピクセル解像度、m / pc; l _xはカメラマトリックスのサイズ（横軸に沿った）、pcです。



縦方向のルートに沿って数を計算するための隣接する画像間の距離（B）は、次のように定義されます。









ここで、P _xは縦方向のオーバーラップ％です。 GSD-地上のピクセルサイズ。



地上のルートの幅（L _M ）は、UAVデジタルカメラと組み合わせて使用​​されるマトリックスのサイズ（縦方向）（l _y ）に依存し、次の比率によって決定されます。









ここで、l _yはy軸に沿った行列の幅pcです。



横方向のオーバーラップP _yの条件で、隣接する測量パスL _y間の距離を決定するには、次の式を使用します。











次に、ルートの画像数N _snを計算する必要があります。これは、縦方向のオーバーラップを考慮して、画像の距離に対するプロットの長さの比率として定義されます









ここで、プロットの長さD _xは、最初の航空写真の左端から1枚の画像の余白がある最後の航空写真の右端までの縦方向の平均ルートの長さに等しくなります。



ルート数N _mは 、セクションD _yの幅を考慮して計算されます。これは、最初のルートの画像の上側から最後のルートの画像の下側までの中央で横方向に1ルートのマージンで測定されます。









調査エリアごとのショットの総数N _UCHは、すべての調査経路に沿ったショットの総数として定義され、調査の最短飛行時間は、特に作業コストの関連する経済計算に使用でき、式によって計算されます：









Vは、領土の射撃中の平均UAV速度です。

もちろん、これは推定撮影時間であり、実際の作業時間とは関係ありません。実際の作業時間は、踏まなければならないレーキの数に応じて、推定値とは数桁異なりますが、それでも）



上記のように、上記の必要なすべての撮影パラメーターは、特殊なコントローラーと最新のソフトウェアを備えた最新のUAV機器の使用を考慮して自動的に設定されます。 ただし、作業の内部統制を確保しながら、入力データの入力の精度を確認する必要があり、取得した画像の品質を選択的に（または全体的に）チェックする必要があります。 これを行うには、調査の障害発見カードを（紙またはデジタル形式で）行う必要があります（画像は5段階で評価されます）。 トラブルシューティングはその場で実行されるため、必要に応じて、失敗したセクションを再取得して、再び旅行を繰り返さないようにします。

そして、天気について少し。 別の熊手

地球の表面の調査は、大気を通じて行われますが、大気の特性はさまざまです。 大気の状態によって、調査の条件と結果が決まります。 大気の物理的状態は、その中の光線の透明度と屈折、気温、気圧、湿度、曇り、気団の動きによって特徴付けられます。 可視および近赤外スペクトル範囲での撮影性能への最大の影響は、大気の透明度、照明、および曇りによって発揮されます。



地球の表面とUAVに設置された射撃システムの間の大気層には、ガス（水蒸気、塵、煙）の最小（0.01-1 mm）粒子が常にある程度含まれています。 それらは大気中で光の散乱を引き起こし、空気自体の追加の明るさを決定し、それによって地表の細部のコントラストを低下させます。 大気中に浮遊する粒子からの光の散乱による大気のグローまたは濁りは、ヘイズと呼ばれます。 気体分子と水蒸気が大気中に広がると、短波長の光線はより散乱され、大気の曇りは主に青または青になります。 塵、煙、その他の異物の浮遊粒子が優勢である場合、スペクトルのすべての色の光線はヘイズによって等しく散乱され、それ自体が灰色または白っぽい色になります。 このようなヘイズは、森林火災や工業企業からの煙のある地域、またはほこりや砂の粒子が広がる地域でしばしば発生します。



空中調査は通常、明るく晴れた雲一つない日に行われます。 巻雲と巻層雲はそれらを妨げません。 撮影するときは、 西から東の方向を選択する必要があります。 この要件は、特に、太陽光の寄生効果を排除するためです。



航空写真は、調査を実行するUAVの上にある高い連続雲量でも可能です。 高い連続曇りにより、影のソフトなトーンで影のない航空写真を得ることができます。その結果、森林の林冠がより深く見え、その影の部分がよりよく見えます。



森林の植生を解読するためには、調査時の太陽の高さの影響が重要です。高ければ高いほど、スタンドの天蓋の冠の明るい側と影付きの側の比率がよりコントラストになります。 影もよりはっきりと投影されます。









30°以上の太陽の高さでは、キャノピーキャノピーの画像の一般的なビューは明るくてカラフルです。閉じたスタンドは明るいクラウンとクラウン間の陰の隙間からの暗い背景で構成されているためです。



通常、撮影は日の出の2時間前から始まり、日没の3時間前に終わります。 ほとんどの場合、1日の航空写真の時間は3〜4時間に制限されています。特に森林地帯では9〜10時間後に積雲の曇りが現れ、13〜15時間で最大の発達に達するからです。



射撃の直接的な制限は、大雨、雪、雷雨、または10〜15 m / sを超える水平速度と3 m / sを超える垂直突風による突風の存在です。 ただし、現代の産業用UAVはかなりの風荷重の条件下で運用できるという事実にもかかわらず、湿度が空気密度に大きく影響するため、水平および垂直の風速と空気湿度の制御を伴う飛行条件の気象監視システムを使用することをお勧めします。結果として、UAVの空力特性について。 UAVメーカーは、ほとんどすべての天候でデバイスが飛ぶという広告を書いていますが、通常の天候でフライトイベントを実施する方が良いでしょう。 UAVの紛失は、適切な気象条件を待つよりもはるかに高価です。 実際、これらのデバイスのほとんどは、オペレーターのガウジングと不適切な天候という2つの理由で死にます。 高価なUAV修理も非常に収益性の高いビジネスであるため、UAVメーカーにとってこれは「金鉱」です。 したがって、トレーニングオペレーターを節約して、すべてを迅速に実行したいという思いを急ぐことはできません。 これは、速攻と笑いが最も直接的な関係にある場合に当てはまります。

注意、厳しい法律！

優れた機器、産業用UAV、優れたオペレーター、仕事の顧客がいるにもかかわらず、刑務所に入れられていると想像してください。 はい、そうです。飛行イベントの組織化と空域の開放に関する法律の要件を順守しないと、そのような結果が冷静にもたらされる可能性があるためです。 あなたができることは何もありません。この意味で、すべてがロシアで発明されているので、すべての規則が守られても、何かは無視できます。 一般に、飛行（空域）の公式許可を取得するプロセスは、依然としてコンサートです。 各ケースは固有です。 一般的な原則は次のとおりです。 UAVを使用した飛行操作を実施するには、法律の要件を厳密に遵守する必要があります。 空域の開放に関する作業の主要文書は、2010年3月11日のロシア連邦政府の令N 138「ロシア連邦の空域の使用に関する連邦規則の承認について」です。 ルールの2番目の段落には、UAVの定義が含まれています：無人航空機-パイロット（乗組員）なしで飛行を行い、操縦者またはこれらの方法の組み合わせからオペレーターによって自動的に飛行が制御される航空機。



したがって、飛行活動（一般的な場合）を確保するための法律の要件を満たすためには、多くの必須活動を実施する必要があります。 無人航空機の飛行計画に関するメッセージ（以下、発射計画メッセージと呼ぶ）を準備する必要があります。 このメッセージは、空域の使用に関する計画された活動に関する情報であり、空域のユーザーまたはその代理人が、航空地上データおよび電信ネットワークを介して、インターネットを介して、またはファックスを含む紙で、航空交通サービス（飛行制御）当局に送信します。



地上のデータおよび電信通信ネットワークを介したローンチ計画の発表は、ファックスを含む紙上で、住所、情報、購読の3つの部分で構成される正式な電報の形式で送信されます。



電信のアドレスとサブスクリプションの部分は、電信メッセージのアドレス指定と送信に関する確立された規則に従って記入されます。



電報の情報部分は、ロシア連邦内の航空機の移動および立法の要件に関する報告シートで定義された規則に従って、シーケンスに記入されます。



インターネット上の打ち上げ計画に関するメッセージは、ATSユニットのWebサイトの航空機飛行計画の情報部分を順番に、このメッセージテーブルで定義された規則に従って入力することにより送信されます。



打ち上げ計画のメッセージのテキストは、ラテンまたはロシア語のアルファベットの適切な場合にはブロック文字で埋められます。 空域使用の分野で法が動的に発展していることを考慮すると、これらの規則は変化しています。 これらの規則を遵守しない、または部分的に実施しないと、個人または法人の管理責任につながり、重大な結果が生じた場合には、法律で規定された方法で刑事責任を負う可能性があります。

UAVオペレーターとフライトマネージャーの要件

現代のプロフェッショナルUAVは、危険性を高める手段です。 メインエンジンの存在、UAVのかなりの重量、および操作の複雑さにより、オペレーターの資格に関する特定の要件が課せられます。 シベリア地域の森林地帯の撮影は、森林火災のゾーンに入る危険性と関連しており、追加の危険因子はダニとユスリカの存在です。 スタッフはオペレーターの安全指示の要件を厳密に遵守しなければなりません。作業は少なくとも2人のオペレーターが行います。 野外飛行操作を行う人々は、ダニ媒介性脳炎に対して予防接種を受け、特別な防護服、UAVオペレーター証明書および市民パスポート、空域を開くための許可セット、救急箱、および通信機器を所有している必要があります。 VHFおよびHFラジオ局など、モバイルオペレーターの通信が不足または不安定な領域。 危険な動物が出現する場所でUAVでの撮影を計画する場合、フライトディレクターはそれらを追い払う手段（ノイズカートリッジおよび特別な機器）または銃器（ライセンスがある場合）を持っている必要があります。 武器を使用する必要がある場合、この事実は法執行機関および（または）林業の専門家に報告され、事件が活性化されます。



飛行場で危険な現象が発生した場合、それらを直ちに停止する必要があり、フライトディレクターはオペレーターの安全を確保するためにあらゆる合理的な努力を払わなければなりません。



さて、このようなことは、産業用飛行機器を使用したUAV撮影の準備ができていることです。 後続のシリーズ（記事）では、高品質の地図情報と3D地形モデルを取得するために、取得したUAV画像を処理および解釈する技術を検討します。 UAV画像内のさまざまな興味深いオブジェクトの復号化についても説明します。 もっと面白いでしょう！ 良い一日を！