Звіт з дисципліни «Застосування безпілотних літальних апаратів в завданнях картографії»

Лабораторна робота 2. Створення проекту аерознімання в програмі Mission Planer

Мета: Навчитись планувати місії для знімання місцевості безпілотним літальним апаратом літакового типу

У даній лабораторній роботі розглядається планування польотної місії в програмі Mission Planer. Даний сценарій передбачає застосування простого і ефективного методу Survey (Grid) (Політ за маршрутом). Метод передбачає виділення площі, вибір моделі камери, яка буде використана, значень поздовжніх і поперечних перекриттів для знімків та інших налаштувань польотного завдання (курс польоту, висота, швидкість, точки автоматичного зльоту і посадки).

Для виконання завдання студент повинен мати інформацію про об'єкт знімання (площа, місце розташування), масштаб створюваного ортофотоплану та очікувану роздільну здатність зображення, погодні умови на час виконання знімання.

Запроектований маршрут знімання

Параметри запроектованих точок маршруту

Лабораторна робота 3. Виконання знімання ділянок місцевості з використанням БПЛА вертолітного типу

Мета: Навчитись планувати та виконувати знімання за допомогою БПЛА вертолітного типу

Польові роботи при виконанні знімання з БПЛА включають безпосередньо аерознімання та геодезичні прив'язувальні роботи. Більшість непрофесійних БПЛА не укомплектовані високоточними GNSS-приймачами з функцією RTK, а отже не дозволяють з потрібною точністю визначати координати центрів проекції. Для отримання високоточних ортофотопланів місцевості за таким матеріалами необхідно виконувати польову планово-висотну підготовку знімків.

У якості планово-висотних опознаків можуть використовуватись чіткі контури та об'єкти місцевості. У випадку відсутності таких об'єктів безпосередньо перед виконанням знімання необхідно розкласти штучні маркери, форма, розмір і колір яких дозволить точно ідентифікувати їх на знімках і використати для геодезичної прив'язки. Визначення просторових координат маркерів найефективніше виконувати шляхом GNSS-спостережень.

Після виконання прив'язувальних робіт переходимо до планування зальотів. Для планування місії використаємо програмне забезпечення Drone Deploy, яке дозволяє створювати проект як в камеральних умовах на комп'ютері, так і безпосередньо в полі на мобільному пристрої. При чому запроектована в камеральних умовах місія зберігається на сервері і завантажується по акаунту на мобільний пристрій при безпосередньому виконанні аерознімальних робіт.

Вікно DropDeploy, пробний період

Початкові налаштування

Правильні налаштування висоти, вимкнуте 3D

Розирені налаштування в вимкнутому режимі 'Obstacle avoidance'

Вибрана правильна камера - Phantom 4 Pro

Запуск тест симулятора і предполітних перевірок

Запуск польоту, польот

Кінель польоту, перервано

Лабораторна робота 4. Опрацювання результатів знімання в програмі Drone deploy

Мета: Навчитись опрацьовувати матеріали аерознімання в програмі Drone Deploy.

Опрацювання матеріалів безпілотного аерознімання в програмі Drone Deploy здійснюється на сервері компанії. Для отримання ортофотоплану чи 3D моделі місцевості необхідно лише зареєструватись на сайті компанії, обрати один із трьох запропонованих пакетів опрацювання матеріалів (Explorer, Pro і Business) та експортувати матеріали знімання.

Вікно створення/заванатаження проекту

Налаштування проекту перед експортом

Виконання прив'язувальних робіт зі знімком в Digitals

Лабораторна робота 5. Опрацювання результатів знімання в програмі Agisoft PhotoScan Professional. Вирівнювання фотознімків та прив'язка моделі

Мета: Ознайомитись з інтерфейсом програми Agisoft PhotoScan Professional. Навчитись виконувати вирівнювання фотознімків, прив'язку моделі та оптимізацію камер

Agisoft PhotoScan Professional – програма, призначена для обробки матеріалів аерофотозйомки і отримання ортофотопланів та цифрових моделей місцевості. Обробка матеріалів аерофотозйомки складається з наступних основних етапів:

1. Вирівнювання фотознімків. На цьому етапі виконується: пошук спільних точок на знімках, визначення елементів взаємного орієнтування знімків, формування первинної моделі місцевості, що складається із спільних точок (розрідженої хмари точок).
2. Прив'язка моделі в необхідній системі координат. Може виконуватися за координатами центрів фотографування (КЦФ), за координатами точок наземної опорної мережі або за тими та іншими. Дані для прив'язки можуть бути завантажені як до вирівнювання, так і після. Як правило, КЦФ завантажують разом зі знімками і використовуються на етапі вирівнювання (alignment), а координати наземних точок завантажуються після формування первинної моделі, і за ними проводиться точна прив'язка.
3. Оптимізація. По суті, є строгим вирівнюванням параметрів орієнтування знімків. Виконується на основі даних про положення центрів фотографування і наземних опорних точок. Може виконуватися як з фіксованими параметрами калібрування камери, так і з вільними. У другому випадку є аналогом урівнювання з самокалібруванням.
4. Побудова щільної хмари точок. На цьому етапі виконується повторний пошук спільних точок, і визначення їх положення. Щільність результуючої хмари точок при цьому виявляється досить високою, в найбільш детальному режимі побудови щільної хмари аналізується буквально кожен піксель вихідних фотографій, і для всіх пікселів визначається положення відповідних їм точок на місцевості.
5. Формування полігональної моделі місцевості. Побудова цифрової моделі місцевості (матриці висот) і ортофотоплану в PhotoScan проводиться з використанням полігональної моделі місцевості. Модель формується на основі тріангуляції за точками щільної хмари, частина точок при цьому фільтрується.
6. Побудова та експорт ортофото. На підставі побудованої полігональної моделі місцевості виконується вибір ділянок вихідних знімків, що відповідають окремим полігонам моделі, і проектування їх на задану поверхню. При експорті можна вибрати тип проектування, систему координат
7. Експорт 3D-моделі в одному з наступних форматів: Wavefront OBJ (.obj), 3DS models (.3ds), VRML (.wrl), COLLADA (.dae), Stanford PLY (.ply), Autodesk DXF (.df), U3D models (.u3d), Adobe PDF (.pdf).

Положення центрів фотографування

Вирівнювання фотознімків

Розріджена хмара точок

Відбір знімків з опорними точками

Встановлення маркерів

Результат процедури оптимізації (прив’язки) камерр

Звіт згенерований в Agisoft PhotoScan Professional до ЛР5(pdf)

Лабораторна робота 6. Опрацювання результатів знімання в програмі Agisoft PhotoScan Professional. Побудова щільної хмари точок, полігональної моделі та ортофотоплану

Мета: Навчитись будувати щільну хмару точок, полігональну 3D модель об'єкта знімання та ортофотоплан місцевості. Виконувати його експорт для можливості наступного опрацювання в інших програмах

Створення щільної хмари точок

Результати класифікації точок рельєфу

Перед побудовою полігональної моделі рельжфу тільки для класу 'Земля'

Класифікована полігональна модель рельєфу, перегляд 'Каркас'

Класифікована полігональна модель рельєфу, перегляд 'Суцільний'

Побудований ортофотоплан в площинній проекції(Planar)

Редагування ліній різу(криві будинки').png

Експорт ортофотоплану з вирівняними краями в потрібний формат з потрібним стисненням

Звіт згенерований в Agisoft PhotoScan Professional до ЛР6(pdf)

Лабораторна робота 7. Оформлення ортофотоплану

Мета: Навчитись виконувати зарамкове оформлення ортофотоплану в програмі Digitals

Задання необхідних параметрів карти для масштабу 1:2000

Створення номенклатурної рамки з відповідними параметрами лівого нижнього кутка

Оформлений ортофотоплан

Лабораторна робота 8. Опрацювання мультиспектральних зображень в програмі Agisoft PhotoScan Professional

Мета: Навчитись опрацьовувати мультиспектральні зображення та розраховувати індекси рослинності

Agisoft PhotoScan підтримує обробку мультиспектральних зображень, збережених у вигляді односторінкового багатошарового файлу формату TIFF.

Процедура обробки мультиспектральних даних не відрізняється від обробки звичайних фотографій, за винятком додаткового вибору основного каналу після завантаження всіх зображень в проект. Для отримання найкращих результатів у якості основного каналу рекомендується вибирати найбільш детальний і чіткий спектральний діапазон. Загальна обробка виконується для основного каналу, а експорт ортофотоплану враховує всі спектральні діапазони і створює єдиний мультиспектральний ортофотоплан в тих же діапазонах, що і вихідні зображення.

При додаванні кадрів у блок формується структура даних, яка відображає структуру зберігання даних на диску, яку, в свою чергу, необхідно спланувати заздалегідь.

Додавання фотографій, 160/5=32, де 5 - спектри

Процес вирівнювання фотографій

Вирівнювання фотографій, результат

Параметри привязки в тій СК, в якій були отримані знімки

Побудова щільної хмари точок

Початок побудови ортофотоплану в площинній проекції

Ортофотоплан в площинній проекції

Розрахунок індексів рослинності за попомогою растрового калькулятора

Розрахунок індексів рослинності за попомогою растрового калькулятора, значення каналу палітри на індекс NDVI

Розрахунок індексів рослинності за попомогою растрового калькулятора, індекс NDVI-нормалізований різницевий BI

Розрахунок індексів рослинності за попомогою растрового калькулятора, індекс NDVI-нормалізований різницевий BI, канал B1

Розрахунок індексів рослинності за попомогою растрового калькулятора, індекс GNDVI-зелений нормалізований різницевий BI

Розрахунок індексів рослинності за попомогою растрового калькулятора, індекс GNDVI-зелений нормалізований різницевий BI, канал B2

Розрахунок індексів рослинності за попомогою растрового калькулятора, індекс NDRE-нормалізований різницевий Red Edge індекс

Розрахунок індексів рослинності за попомогою растрового калькулятора, індекс NDRE-нормалізований різницевий Red Edge індекс, канал B3

Звіт згенерований в Agisoft PhotoScan Professional до ЛР8(pdf)