Фотограмметрическая обработка аэрофотоснимков, полученных с БПЛА

Цифровые малоформатные фотокамеры получили широкое применение в фотограмметрии. По материалам аэросъемок такими камерами оперативно обновляются и создаются планы на небольшие участки местности.

В Западно-Сибирском филиале ФГУП «Госземкадастрсъемка» - ВИСХАГИ разработан беспилотный аэрофотосъемочный комплекс, составными частями которого являются:

• радиоуправляемая авиамодель «Эльф» ПП-40 (БПЛА). Авиамодель развивает скорость горизонтального полета 50-80 км / ч. Рабочая высота полета колеблется в пределах от 200 до 600 метров;


• цифровая фотокамера с размером ПЗС-матрицы от 10 до 14 млн. пикселей;


• комплект телевизионно-телеметрического оборудования.

Беспилотный аэрофотосъемочный комплекс позволяет оперативно выполнять цифровую аэрофотосъемку локальных участков местности площадью до 10 кв. км.

Материалы аэрофотосъемки, выполняемой с БПЛА, имеют следующие особенности (Рис. 1):

• аэрофотосъемочные маршруты непрямолинейны;


• аэрофотоснимки могут иметь существенные взаимные углы наклона, разворота и значительную разномасштабность;


• три последовательно полученных снимка могут не иметь зоны тройного перекрытия или эта зона имеет «неправильную» форму.

Обработка такой съемки с использованием цифровых фотограмметрических станций, ориентированных на обработку материалов классической аэрофотосъемки, неэффективна.

В Западно-Сибирском филиале ФГУП «Госземкадастрсъемка» - ВИСХАГИ разработаны алгоритмы и программное обеспечение для обработки материалов аэровидеосъемки, выполняемой с БПЛА [1, 2, 3]. Ключевым звеном в технологии фотограмметрической обработки является метод «блочного трансформирования», который реализует задачу плановой фототриангуляции. Учет влияния рельефа осуществляется с использованием цифровой модели плановых радиальных смещений точек. По данной технологии созданы ортофотопланы масштаба 1:2000 на общую площадь более 200 кв. км.

С использованием указанной технологии обработки можно определять только плановые координаты точек местности, ее применение в горных районах недопустимо. Поэтому следующим этапом совершенствования технологии фотограмметрической обработки материалов аэрофотосъемки, выполняемой с БПЛА, был выполнен переход к пространственному фототриангулированию.

Материалы аэрофотосъемки, полученные с БПЛА, обрабатываются в следующей последовательности.

На первом этапе выполняется отбор снимков. Критерии отбора снимков: высота фотографирования, углы наклона и качество изображения.

Затем выполняется калибровка снимков, в результате которой устраняются нелинейные искажения на снимке и определяется его фокусное расстояние.


Далее выполняется создание электронного накидного монтажа и формирование фотограмметрического блока. Электронный накидной монтаж создается путем последовательного подориентирования снимков к электронному накидному монтажу. При этом выполняется их трансформирование с использованием проективных преобразований.

На электронном накидном монтаже указывается положение опорных точек. Блок фототриангуляции формируется с учетом расположения опорных точек на электронном накидном монтаже, при этом из электронного накидного монтажа удаляются избыточные снимки.

Затем на электронном накидном монтаже задается проектное положение связующих точек и выполняется измерение координат каждой точки на всех снимках, где она изобразилась, с применением коррелятора.

Приближенные значения элементов внешнего ориентирования, необходимые для уравнивания сети, определяются в два этапа:

1. Грубое определение элементов внешнего ориентирования на основе данных электронного накидного монтажа:

• плановые координаты центра фотографирования приравниваются к координатам центра снимка на монтаже;


• высота центра фотографирования приравнивается к высоте полета;


• значения продольного и поперечного углов наклона устанавливаются равными нулю;


• значение угла разворота определяется по данным электронного накидного монтажа.

2. Вычисляются приближенные значения элементов внешнего ориентирования на основе обратной фотограмметрической засечки. При этом в качестве координат точек местности используются координаты связующих точек, определенных с электронного накидного монтажа на средней высоте.

Уравнивание блока фототриангуляции выполняется по методу связок [4, 5].

Цифровая модель рельефа, необходимая для ортотрансформирования, создается с использованием точек фототриангуляции, расположенных на поверхности земли, или используется цифровая модель рельефа, полученная от внешнего источника.

С использованием уравненных элементов внешнего ориентирования и цифровой модели рельефа выполняется ортотрансформирование снимков. По ортотрансформированным снимкам проводятся линии порезов, выполняется выравнивание яркости и формируется ортофотоплан.

По данной технологии выполнялись производственные работы по созданию ортофотопланов масштаба 1:2000 на территории пяти населенных пунктов Омской области.

Таким образом, точность подготовленных ортофотопланов удовлетворяет требованиям, предъявляемым при создании ортофотопланов масштаба 1:2000.

Технология фотограмметрической обработки материалов аэрофотосъемки с БПЛА эффективно решает задачу оперативного создания и обновления картографической основы для ведения кадастра объектов недвижимости, землеустройства и мониторинга земель.

1. Ессин А. С. Разработка методики пространственной фотограмметрической обработки материалов цифровой аэрофотосъемки, полученной с беспилотного летательного аппарата // Сб. материалов науч. конгр. «ГЕО-Сибирь 2007». Т. 3. Новосибирск: СГГА, 2007.
2. Ессин А. С. Фотограмметрическая обработка материалов аэровидеосъемки для создания ортофотопланов: автореф. дис. канд. техн. наук. Омск, 2006.
3. Патент № 2235292 Российская Федерация, G01 C11 / 30. Способ создания ортофотопланов по материалам аэровидеосъемки / Л. В. Быков, А. П. Макаров, Б. К. Малявский, А. С. Ессин, М. А. Шумилов. № 2002128971; заявл. 29 октября 2002 года; опубл. 27 августа 2004 года. Бюл. № 24.
4. Антипов И. Т. Математические основы пространственной аналитической фототриангуляции / И. Т. Антипов. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 2003.
6. Лобанов А. Н. Фотограмметрия. М.: Недра, 1984.