Помогите разобраться! аэрофотосъемка на россыпном месторождении золота

Здравствуйте Уважаемые форумчане. никак не могу разобраться с парой вопросов относительно аэрофотосъемки с помощью бпла.
В общем картина такова: планируется внедрить беспилотник (Геоскан 101 Гео) на россыпном месторождении золота для подсчета земляных работ взамен GNSS Trimble R4-3. Площадь съемки поряда 300-500 тысяч м²

На борту беспилотника в комплекте идет геодезическое оборудование, а именно ГНСС приемник Topcon. (как я понимаю, он служит для определения координат точек фотографирования) инерциальная система IMU (в комплектектации она не указана, но я так понимаю она есть для определения точек крена (наклона) фотокамеры)
На местности требуется закрепить опознаки (определить их координаты) для дальнейшей геопривязки снимков.

1. В классической модели требуются опознаки на местности, это я уже понял, но зачастую встречаю статьи, где съемку производят без опознаков, добиваясь требуемой точности съемки. Разъясните, пожалуйста, что для этого нужно и с помощью какого оборудования осуществляется данная задача?
Есть ли смысл в этом и насколько дороже это будет по сравнению с классической съемкой (с опознаками)?

 

Вот хорошая статья по сравнению получаемой точности с наземными точками и без в разных условиях:
https://pix4d.com/rtk-ppk-drones-gcp-comparison/

Чтобы получилась приемлемая точность, нужно чтобы бортовой приёмник работал в режиме RTK (это означает нужна базовая станция неподалёку и надёжная связь с беспилотником для передачи поправок) и была точная синхронизация между приёмником и съёмочным оборудованием, чтобы измерения координат были синхронизированны со срабатыванием затвора фотоаппарата.
Но совсем без опознаков плохо - они нужны хотя бы для контроля результата.

 

Ну вот на Геосканы вроде ставят:

В Геосалюте ещё senseFly eBee RTK продают.

 

а при классической схеме с опознаками в каком режиме получается работает приемник на борту БПЛА? как высчитывается количество опорных знаков? (у нас площадь 300-600 тыс м2⁾

я так понимаю, что надежность связи бпла с базовой станцией и точную синхронизацию не так просто получить?
спасибо Вам за полезную статью)

 

Вот очень толковая презентация.

 

Обеспечение надежного канала связи с приемлимыми для RTK задержками - весьма непростая задача. На малых расстояниях для коптеров она еще решаема. А если надо отснять участок, до которого лететь километров 10-15. При высоте съемки 200-300м. организация такого канала дело или нереальное или очень дорогое. Но, самое главное, что RTK и не требуется. Бортовой приемник пишет свои данные, а наземный - свои, но только в статике. Затем даннные двух приемников уравниваются и получаем координаты центров фотографирования с точностью как при RTK. Чтобы не быть голословным, наземный приемник - Javad Triumpf 1M. бортовой ОЕМ плата - Javad TRE3N. На последнюю подаются импульсы для записи событий - Event маркеров от фотокамеры. Наземный приемник в статике пишет данные 5 раз в секунду, бортовой в режиме ровера тоже пишет 5 раз в секунду + маркеры событий по срабатыванию затвора фотокамеры. После вылета координаты уравниваются в ПО Justin и по маркерам событий вычисляются координаты центров фотографирования. Дальше фото и координаты скармливаются Фотоскану или Фотомоду.

 

Как вариант.
5 Гц то точно достаточно? С какой скоростью летали, какая погрешность при этом получалась?
Это чьё-то готовое решение или вы сами собирали?

 

Насколько я знаю 5 Гц Javad ставят ижевцы, у Геоскана используется 10 Гц.
По мне так для самолета 5 Гц это маловато, лучше 10 Гц или больше.
Для коптера 5 Гц будет достаточно.

 

Точно могу сказать про Суперкамы, про Зала до конца не уверен.

 

Да, 5 Гц подсмотрено у Ижевска. Я к сожалению из тех чукчей, что не читатели, а писатели. Не геодезист, в общем. Больше летчик. Но, факт есть факт. При 5 Гц на борту и на земле без планово - высотной подготовки мы делали несколько дачных массивов и линейных трубопроводов. С высоты в 200 м. на камеру Sony A6000 с 20мм. объективом сняли и передали в геодезическую фирму на обработку. Последние сказали, что точность фото и точность определения центров фотографирования достаточная для карты 500 масштаба. Во всяком случае, на дачных массивах они делали межевание для кадастра. Да, сшивали фотосканом, а результаты GNSS обрабатывали Джастином. Причем, фотоскану скармливали только три координаты без углов.
Вообще, по опыту полетов - все датчики, применяемые в автопилотах - это заведомо медленные устройства, которые не успевают за данными GNSS. Подкачка в Фотоскан данных об углах всегда приводила к существенному ухудшению точности. Вовсяком случае у нас.

Но, я говорю здесь лишь о технологии. В смысле, что RTK вовсе не требуется. Все делается в постобработке. А 5 Гц. или 10Гц. - дальнейший опыт покажет. В этой технологии очень мелочей, сила которых как известно как раз в их количестве.

--- Сообщения объединены, 30 ноя 2017, Оригинальное время сообщения: 30 ноя 2017 ---

P.S. Решения собираю сам. Разумеется, как хороший китаец предварительно тщательно осматриваю готовые решения других.

 

Чем летали?
Точность синхронизации?
Они по отчету об уравнивании центров определили пригодность материалов для 500-ки?

 

Вот меня и удивило, 5 Гц даже на небольшой скорости 10 м/с (36 км/ч) - это уже 2 м погрешности в координатах, смысл тогда в этих сложностях...
А так, в принципе, можно и 1 Гц использовать, если пойти обратным путём - не момент съёмки отмечать, а снимок делать по сигналу от приёмника. Но это поддержка в железе (камере и приёмнике) и софт нужен соответствующий.

 

1. Летали на самодельном композитном самолете. Аэродинамическая схема - летающее крыло. Размах - 3040 мм. Взлетный вес -12,8 кг. Из них ходовые батареи - 6 кг. Фотокамера закреплена жестко. Траектория полета выбиралась так, чтобы в полигон борт заходил по прямой, то есть вылеты для разворотов делались весьма большими - порядка 300 - 400 метров. Дополнительно, траекторию с галсами нужно строить так, чтобы после вылета из полигона развороты всегда выполнялись на ветер. Кроме того, при вылете на разворот съемка принудительно прерывалась, чтобы избежать снимков с большими углами крена на разворотах. Это дает возможность Фотоскану меньше ресурсов потратить на выравнивание снимков и уменьшает искажения по кадру. Пролеты делались вдоль полигона, а затем под 90 градусов. То есть, если предположим первый раз полигон летаем с азимутом 0 градусов туда и 180 градусов обратно, то второй раз летим с азимутами 90 и 270 градусов соответственно.
2. Синхронизация бортового и наземного GNSS приемников не производилась вообще. Наземный стоял за 6 км. от места полетов точно на пункте ГГС. Координаты последнего были накануне уточнены геодезистами заказчика по трем другим геопунктам и реферным станциям. Оба приемника просто были включены с разницей во времени 1-2 мин.

Серьезно синхронизировать пришлость фотокамеру. Оказалось, что между моментом прихода c фотокамеры сигнала на Event - вход и моментом фактического снятия информации с матрицы проходит вполне конкретное время. Этот временной набег пришлось корректировать с помощью специального контроллера между фотокамерой и GNSS приемником. Это не считая того, что сначала надо было соорудить стенд для измерения поправки. Кроме динамической поправки необходимо учитывать еще статическую, Это расстояния по трем осям между фазовым центром GNSS-антенны и центром матрицы фотокамеры. Насколько мне известно, Джастин позволяет вносить и статическую и динамическую поправки при уравнивании координат.

1. Как оценивалась пригодность данных для 500 карты доподлинно сказать не могу. Повторяюсь, я не геодезист. Знаю, что делались контрольные измерения на местности наземными методами и сравнивались координаты произвольной точки из итогового ортофотоплана с фактически измеренными.

Повторюсь. Я не пытаюсь доказать, что набранные нами материалы позволяют сделать карту 500 масштаба. Я всего лишь делюсь некоторыми тонкостями технологии, наработанной нами на основании собственных вылетов и знакомства с работой других.. Причем, больше той части технологии, которая касается непосредственно полетов и сбора первичных данных.

 

Любопытно :) однако инфа о углах бывает вполне себе полезна для фотоскана, если сравнивать аналогичные файлы и данные и вкл или выкл углы... ну результат на лицо. Опять же если нет значительных огрехов в этих самых углах.

П.с. почему все старательно стараются избегать опознаков? По мне так с ними удобнее, сразу тебе и полевой контроль и данные "уточнены"... :)

 

Леха, наверное речь идет о моменте разворота, когда крыло может весьма недурно мотать по крену. Что, помимо снимков с непонятным углом, еще и к смазу вполне может приводить.
А вообще, уважаемый, Radist-Pilot, выражаю благодарность за то что деталями делитесь.

 

По поводу углов. Выше было высказано сомнение, что запись с частотой 5Гц может быть недостаточно быстра для перемещений со скоростями 10 - 20 м/с. Так вот, датчики углов работают еще медленнее. И, самое главное - они находятся в другом устройстве. Конкретно в автопилоте. А положение спутников (сырые данные) и маркеры событий записываются приемником GNSS. Отмашку на запись маркера дает фотокамера. Эту отмашку конечно получает и GNSS и автопилот. Но запись данных в этих двух устройствах идет несинхронно. Плюс - медленная работа датчиков. Вот и получается, что углы вынутые из датчиков автопилота совсем не соответствуют координатам, вынутым из GNSS. Это дает ухудшение погрешности на выравнивании снимков.
Выходы конечно есть.
1. Реализовать гиростабилизированную платформу, которая будет на курсе съемки держать фотокамеру и антенну GNSS всегда в надире.
2. Применять GNSS оборудование со встроенной быстродействующей инерциальной системой и вынимать из нее углы синхронизированные с координатами. Слышал, что французы предлагают нечто подобное. Но цена негуманная.
3. Создать бортовую систему с тремя разнесенными GNSS антеннами и тремя независимыми каналами записи сырых данных. Используя дифференциальные методы (разности показаний между каналами) оценки можно попробовать вычислить углы аналитически. Слышал, что такие разработки есть, но готового решения не встречал.

По моему субъективному мнению - не следует пытаться измерить то, что измерить сложно. Лучше вынести этот параметр за скобки. Таким образом, первый метод считаю наиболее перспективным. Вместо измерения углов - застабилизировать (зафиксировать) их и в Фотоскан всегда загонять нули по углам.

--- Сообщения объединены, 1 дек 2017, Оригинальное время сообщения: 1 дек 2017 ---

По опознакам. Да, очень удобно их использовать, но дьявол всегда в мелочах. На планово-высотную подготовку необходимо порядка 6-8 опознаков на квадратный километр. Устанавливать их надо на подготовленную горизонтальную поверхность. Следом геодезисты должны тут же измерить их фактические координаты. Сами опознаки должны быть хорошо видны с неба и хорошо закреплены. Мы попервой использовали одноразовые тарелочки, прибитые шиферными гвоздями с широкой шляпкой. Но, если они хорошо видны с неба, то они же хорошо видны и с земли. Народ живо интересуется, что такое прибивают люди с геодезическими палками. В итоге, подготовка занимает с переездами минимум один день накануне вылета. А на следующий день части опознаков уже нет.
В составе летного экипажа геодезистов чаще всего нет. Экипаж отправляют за несколько сот километров. Таскать туда геодезиста просто не выгодно. Вот поэтому пилоты просто забивают на опознаки, отдавая задачу контроля камеральщикам.
Да, по поводу тарелочек. При их диаметре в 250 мм. с высоты 200-250м. одна такая тарелочка составляет 7-10 пикселей на кадре. Найти центр такого объекта курсором тоже не так легко. Желательно делать опознаки больших размеров и обязательно круглой формы. Так легче найти их центр. Очень хорошо подходят крышки люков. И предварительной установки не требуют и центр легко на снимке определить и координаты можно замерить при выполнении наземных изысканий. В общем - сплошная логистика.