Съемка с беспилотника зимой
и отметки высот
Особенности съемки в зимнее время
Нас часто спрашивают по поводу съемки с беспилотника для топографии в зимнее время. Ведь основная суть этой технологии — это получение плановой части местности и высотных отметок дистанционным способом, фактически не выходя на участок. Самолет или коптер выполняют фотографирование местности с одновременной записью геодезических координат центров снимков. После чего, производится фотограмметрическая обработка данных и формируются ортотрансформирование изображение снимаемого участка, а также матрица высот. Ортофотоплан используется для отрисовки плановой части топографического плана, а матрица высот (карта высот, DEM) — для получения высотных отметок. Поскольку все данные строятся на основе фотографий, то все производные материалы будут содержать только ту информацию, которая есть на фотографиях. Возвращаясь к зимнему времени всегда задаются два вопроса: каким образом снежный покров и лес влияют на итоговые материалы.
Со снегом ответ очевидный — фотограмметрические программы строят поверхность снега, т.е. мы можем получить только отметки высот по поверхности снега. И здесь, если распределение снега более или менее равномерное, то можно просто отнять толщину снежного покрова. А вот по поводу деревьев вопрос интересный и связан с алгоритмами работы фотограмметрического софта. Если вы летаете не совсем близко к земле, то программа при построении матрицы высот «не видит» тонкие элементы в масштабах снимка — ветки, стволы деревьев, провода и т.д. По сути, если лиственный лес снят без крон в зимний период, то мы получим отметки не деревьев, а снежного покрова на этот участок.
Пример съемки, описание от геодезиста
Съемка была выполнена беспилотным летательным аппаратом Phantom 4 Pro PPK от https://uav-design.com/ru/
Фотограмметрическая обработка выполнена в программе Agisoft Photoscan Pro.
Участок представляет собой заснеженное поле с продольными и поперечными канавами, частично заросшей ивой высотой от 2 до 7 метров. По сравнению с классической геодезической съемкой, когда топосъемка участка выполняется геодезистом, данный тип местности выполняется точнее с использованием беспилотных технологий. Почему?
Во-первых. Общая ситуация рельефа отображается точнее, так как материалы залета позволяют автоматически создать полноценную 3-D модель местности из плотного облако точек (доходящих от 100 тысяч и до десятков миллионов точек в зависимости от требований обработки). На этом участке толщина снежного покрова в среднем имела постоянную величину. Она измеряется фактически в контрольных пикетах, и не превосходит среднестатистическую ошибку при классической съемке. Также при классической геодезии, на данной территории геодезист будет выдавать точки с плотностью точек от 10-20 метров до нужного шага, или выдавать характерные точки рельефа. Что не позволит ему достичь максимальной точности съемки поверхности.
Ниже скриншот с орфтотоплана и карты высот участка:
Во-вторых. Контура границы канав, обрывов, откосов и прочих характерных элементов рельефа при обработке в программе Agisoft Metashape, позволяют визуально точнее определить «линию перелома» и нанести ее на план. В полевых же условиях геодезист не всегда видит четкую границу «перелома рельефа».
И, в-третьих. Программа Agisoft Metashape при создании карты местности в зимнее время и при небольшой плотности залесенности (на данном примере заросшие канавы) Обрабатывает рельеф без учета деревьев и кустов, проще сказать не видит эти элементы при создании карты высот.
Отметки поверхности практически совпадают при обработке программным продуктом Metashape и при контрольных полевых измерениях в местах древесной растительности.
