цифровой аэрофотосъемки до выпуска и печати готовых топографических планов и карт) рассмотрим более детально.
В основе технологии лежит выполнение синхронного маршрутного лазерно-локационного сканирования местности и цифровой
аэрофотосъемки в составе, например, следующего комплекта обору- |
|
дования: |
И |
|
|
• лазерного сканера ALTM-1210 с разверткой лазерного луча в одной плоскости и частотой выполнения измерений 5 кГц. Угол сканирования может быть задан в диапазоне 20 , а частота сканирования может меняться от 0 до 28 Гц. На основании данных этой подсистемы можно вычислить расстояние между излучателем и объектом отражения, а также угол в плоскости сканирования, куда был направлен луч в момент излучения;
• инерциальной системы, датчики которой установлены в одном блоке с лазерным сканером. На основании данных этой подсистемы можно вычислить параметры ориентации летательного аппарата (датчиков инерциальной системы, лазерного сканера и фотоапарата) относительно определенной системы координат;
• GPS-приемник , на основе данных которого осуществляется
работы кого методаместностирасчета повышает как точность определения угловых параметров, так местоположения.
синхронизация времени |
всех подсистем, а также вводится |
|
единая система координат и рассчитываетсяДтраектория полета лета- |
||
тельного аппарата. |
|
|
Для выполнения съемки создаются базовые GPS-станции, дан- |
||
ные которых используются для вычисления дифференциальных по- |
||
правок |
при определен |
траектории летательного аппарата. Для |
определен я траектор |
А |
|
летательного аппарата и уточнения угловых |
||
данных |
нерц альной с стемы применяется метод совместной обра- |
|
ботки GPS-данных данных инерциальной системы. Применение та- |
||
Спрограммным способом автоматически, учитывая траекторию полёта и угловую ориентацию фотоаппарата и летательного аппарата в момент экспозиции снимка, то есть вычисляются линейные X, Y, Z и угловые , , элементы внешнего ориентирования снимка.
Кроме пр бора, выполняющего лазерно-локационное сканирование , на борту летательного аппарата устанавливается цифровая фотокамера. Поскольку в состав прибора, выполняющего лазерно-локационную съемку (ALTM-1210), входит инерциальная подсистема, то геодезическая привязка фотографий осуществляется
116
Технические характеристики лазерного сканера ALTM-1210:
Рабочая высота полета носителя |
|
250 − 1000 м |
|||
Точность по дальности |
|
|
15 см |
||
Разрешение по дальности |
|
|
3 см |
||
Угол сканирования |
|
|
|
от 0 до ±20° |
|
Полоса захвата |
|
от 0 до 0,68 долей высоты |
|||
Угловая точность |
|
|
|
0,05° |
|
Частота сканирования |
|
|
от 0 до 24 Гц |
||
Рабочая длина волны |
|
|
|
1047 нм |
|
Частота генерации лазерных импульсов |
10 кГц |
||||
Расходимость луча |
|
|
0,25 мрад, полный угол |
||
Длительность импульса |
|
|
16 нс |
||
Длительность фронта импульса |
|
|
3 нс |
||
Средняя энергия в импульсе |
|
|
80 мк ж |
||
Класс лазера по безопасности |
|
|
|
IV |
|
Напряжение питания |
|
|
|
28 В |
|
Номинальный потребляемый ток |
|
И |
|||
|
15 А |
||||
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
||
11.2. Этапы технологии выполнения |
|
||||
лазерно-локационных работ |
|
||||
Технология включает несколько этапов:
1. Планирование и подготовка аэросъемочных работ:
• Получение картографического материала и утверждение гра- н ц объекта съемки.
• Вы ор параметров съемки, исходя из продукта, необходимого Заказч ку, услов й съемки.
• Подготовка матер алов для навигации и настройка навигаци-
онной с стемы. |
|
|
б |
• |
Камеральная рекогносцировка и выбор геодезических пунктов |
для определен я местоположения базовых станций. |
|
• |
проекта съемки. |
оставление |
|
С2. Работы по геодезическому обеспечению аэросъемочных работ: |
|
•Полевое обследование пунктов ГГС, мест установки базовых станций и мест расположения контрольных точек.
•оздание рабочего проекта привязки базовых станций.
•Закрепление мест установки базовых станций и контрольных
точек.
117
• Спутниковые наблюдения в сети (в соответствии с рабочим проектом) и на контрольных точках.
• Обработка наблюдений. Вычисление координат базовых станций и контрольных точек.
3. Установка и калибровка оборудования на летательном аппарате |
|||
|
(ЛА): |
|
И |
|
|
|
|
|
• Измерение параметров установки аппаратуры. |
||
|
• Спутниковые наблюдения для проведения калибровки обору- |
||
дования. |
|
|
|
|
• Проведение калибровочного полета. |
|
|
|
|
Д |
|
|
• Обработка результатов калибровочного полета и проверка |
||
точности данных. |
|
|
|
4. |
Выполнение лазерно-локационной съемки: |
|
|
|
• Расстановка и включение базовых станций, обеспечивающих |
||
|
А |
|
|
дифференциальный режим обработки GPS-данных. |
|
||
|
• Выполнение съемочного задания согласно выбранным режи- |
||
мам съемки и графику работ. |
|
|
|
|
• Архивация отснятого материала. |
|
|
|
б |
|
|
5. |
Контроль полноты и качества отснятого материала: |
||
|
• Контроль качества GPS-измерений. |
|
|
|
• Контроль наличия пропусков в данных. |
|
|
• Контроль качества полученных данных.
обработки Следующзультатом отражения лазерного луча от поверхности рельефа или
• Вычисление расхождений координат точек, полученных по
результатам лазерного сканирования, и контрольных точек.
• Составлен е, если это нео ходимо, задания на пересъемку.
6. Обеспечен е прав л проведения аэросъемочных работ и реше-
н реж мных вопросов.
ми технологическими этапами являются первичная обработка матер алов съемки и тематическая обработка. Результат
перв чной − массив точек, каждая из которых является ре-
иного объекта, в который попал лазерный луч. Каждая такая точка характеризуется тремя координатами в какой-либо геодезической или локальной системе координат.
Конечным продуктом после тематической обработки являются:
• Цифровая модель рельефа (ЦМР) и цифровая модель растительности в виде массивов классифицированных точек, принадлежащих рельефу и не принадлежащих рельефу соответственно.
118
•Тематические слои по «Техническому заданию» заказчика (гидросеть, ЛЭП, строения, дороги и т.д.).
•Векторизованные слои (гидросеть, ЛЭП, строения, дороги и т.д.).
•Ортофотоплан.
Лазерно-локационные и аэрофотосъемочные работы, выполняемые в ходе полевого обследования
Перед проведением полевых работ выполняется монтаж аэросъёмочного оборудования на борту самолёта или вертолёта, пример последнего приводится ниже на базе разработок ЗАО «ОПТЭН Лимитед».
В составе комплекта аэросъёмочного оборудования используются: |
|
- |
собственно лазерный сканер ALTM-1210; |
- |
бортовой навигационно-геодезический спутниковыйИприёмник |
производства компании Ashtech модели Z-12 (двухчастотный, 12-канальный);
- видеокамера производства компании Watek;
- бортовой компьютер производства компании Panasonic;
- |
видеомонитор пилота; |
Д |
- |
|
|
видеозаписывающее устройство производства компании Sony; |
||
|
А |
|
|
б |
|
установки |
|
|
- цифровой фотоаппарат производства компании KODAK мо- |
||
дели DCS 760; |
|
|
- нав гац онный компьютер с установленным программным |
||
обеспечен ем Ozi Explorer; |
||
- устройства сопряжен я с ортовыми системами вертолёта. |
||
С |
|
|
Метод ка |
|
оборудования на вертолет Ми-8, получив- |
ш й самое ш рокое |
распространение в Российской гражданской |
|
ав ац , хорошо отработана в ЗАО «ОПТЭН Лимитед» по проведе- н ю комплексного лазерного обследования. Сканирующая головка совместно с боксом цифрового фотоаппарата устанавливается над плановым люком тросовой подвески вертолета Ми-8. При этом применяется специальная алюминиевая рама, разработанная совместно организациями АО «Взлет» и ЗАО «ОПТЭН Лимитед».
Внутренняя установка сканирующей головки и бокса цифрового фотоаппарата имеет ряд неоспоримых преимуществ перед внешней подвеской. К ним следует отнести, во-первых, лучшую влаго- и пылезащищенность оптических прецизионных модулей. При внутренней
119
установке во время взлета и посадки отверстие люка закрывается заслонкой, что препятствует попаданию на оптику пыли, поднимаемой с ВПП потоком воздуха, идущим от главного ротора вертолета.
Во-вторых, внутренняя установка обеспечивает гораздо более плотную фиксацию сканирующей головки относительно корпуса вертолета, а значит, и относительно фазового центра антенны GPS, которая также закреплена на корпусе. Следует принять во внимание, что местоположение точек отражения лазерного импульса рассчитывается исходя из того предположения, что центр инерциальной системы координат (находящейся внутри сканирующей головки) неподвижен относительно фазового центра антенны GPS, поэтому внутренняя установка позволяет обеспечить большую точность измерения, чем
ботанную совместно ЗАО «ОПТЭН Лимитед» и AOИ«Взлет», раму в районе четвертого и пятого шпангоутов вертолета. Питание бортовой аппаратуры осуществлялось от одной точки вертолетной системы питания через специальное распределительное устройство, спроектированное в АО «Взлет». Исходя из требований безопасности, в кон-
внешняя.
Блок управления ALTM устанавливается на платформу, разра-
струкции этого распределительного устройства предусмотрена воз- |
||||
можность отключения пилотом питания бортового комплекса посред- |
||||
|
|
|
|
Д |
ством переключения всего одного тум лера. Плавкие предохранители |
||||
распределительного устройства рассчитаны на пропускание тока не бо- |
||||
лее 25 А. |
|
|
|
|
Пр емн к GPS, |
ортовой компьютер и компьютер управления |
|||
|
|
|
А |
|
реж мами скан рован я HUSKY штатно закрепляются на верхней |
||||
плоскости |
лока управлен я ALTM. |
|
||
|
конструкторской документации, разработанной в |
|||
АО «Взлет», спец альная антенна GPS, предназначенная для авиаци- |
||||
онного баз |
б |
|
||
рован я, устанавливается в верхней части корпуса хвоста |
||||
вертолета Ми-8 вмест |
первого строевого огня. Такая установка поз- |
|||
воляет при одновременном выполнении требований безопасности |
||||
обеспечить |
|
|
возможное маскирование спутников GPS |
|
минимально |
|
|
||
Согласнокорпусом вертолета.
Непосредственно на приборную панель перед левым пилотом устанавливается видеомонитор. Обычно монитор отображает видеоинформацию, приходящую от камеры, установленной в одном блоке со сканирующей головкой, и позволяет пилоту контролировать область сканирования, однако в данном случае на монитор пилота вы-
120