SUMMARY
Photo-shooting with an unmanned aerial vehicle /UAV/, get a hierarchical digital - 3D model, digital terrain model (DTM) and orthophotoplan, on which to perform highly accurate measurements and analyzes. The purpose of the study is to determine the deviations between the control points measured with GNSS in RTK mode and their location on the model.
Κeywords: Unmanned aerial vehicle, GNSS measurements, Digital Terrain Model – DTM, Orthophotopan
РЕЗЮМЕ
Заснемане с безпилотно летателно средство, получаване на йерархичен цифров - 3D модел, цифров модел на терена (Digital Terrain Model–DTM) и ортофотоплан, върху който да бъдат осъществени високоточни измервания и анализи. Целта на проучването е да установи какви са отклоненията между контролните точки, измерени с GNSS в режим RTK, и мястото им върху модела.
Ключови думи: безпилотни летателни средства, GNSS измервания, цифров модел на терена (DTM), ортофотоплан.
1. СЪЗДАВАНЕ НА ЦИФРОВ МОДЕЛ НА РЕЗЕРВАТ
„ШУМЕНСКА КРЕПОСТ“
През пролетта на 2016 г., като част от научен труд (Иванов С., 2017 г.), беше осъществено въздушно заснемане на историко-археологическия резерват „Шуменска крепост“. Получените снимки бяха обработени по фотограметричен способ и, като резултат, бяха получени: йерархичен цифров - 3D модел на крепостта, цифров модел на терена (Digital Terrain Model–DTM) и ортофотоплан, върху който могат да бъдат осъществени високоточни измервания и анализи.
При планиране на мероприятията, съпътстващи проекта, бяха поставени следните изисквания към крайните продукти:
• Пространствена резолюция на ортофотоплана: 2.5 cm;
• Хоризонтална точност – до 5 cm;
• Вертикална точност – до 10 cm.
Реализацията на проекта протече в два етапа: снимачен и изчислителен (Стоянов Б., Стоянов Е. 2016 г.).
Безпилотното въздушно заснемане беше извършено с безпилотно летателно средство (БЛС) – DJI Phantom 3 Professional, оборудван с цифрова камера с параметри:
• Сензор: Sony EXMOR 1/2.3” Effective pixels: 12.4 M (total pixels: 12.76 M);
• Обектив: FOV 94° 20 mm (35 mm format equivalent) f/2.8, focus at ∞;
• ISO: 100-3200 (video) 100-1600 (photo);
• Скорост на затвора: 8s -1/8000s;
• Размер на изображенията: 4000 x 3000;
• Стабилизация: 3-axis (pitch, roll, yaw).
Предварително върху терена – на избрани места, бяха маркирани (сигнализирани) и измерени 9 наземни контролни точки (Ground Control Points - GCP), необходими за геореферирането на получените модели. Измерването беше направено с двучестотен GPS приемник в режим RTK. На фиг. 1 е показано разположението на контролните точки и техните координати, приведени към проекция UTM, зона 35 – Northern Hemisphere, Datum WGS84
Фиг. 1. Местоположение на контролните (GCP) – точки
и техните координати
Поради особеностите на релефа, заснемането беше осъществено от височина 40 m спрямо най-високата част от терена, на който се намира крепостта. По този начин, във високите места гарантираната пространствена резолюция беше 2 cm, а в най-ниските места 3 cm. Планираното надлъжно застъпване между последователните снимки във високите места беше 75%, а в ниските то нарасна до 85%. Общият брой цифрови снимки при това заснемане се получи 114. Поради прякото слънчево осветяване по време на заснемането в значителна част от снимките се появиха зони с осветяване и липса на всякаква информация. Причината за това не беше в настройките на камерата, но в особеност на заснемания обект. Външните крепостни стени са доизградени от нови каменни блокове. Те са направени от бял дялан камък, който подобно на сняг блести заслепяващо при пряка слънчева светлина. От друга страна, останките от вътрешността на крепостта са запазени в своя автентичен вид и поради своята възраст са придобили подчертано тъмно сив оттенък. За да бъде избегнато преекспонирането в част от снимките, настройките на камерата трябваше да са такива, че нищо друго освен външните стени нямаше да се вижда по начин, който да може да се обработва. Преекспонирането доведе до затруднения в изчислителния етап и невъзможност да се изгради модела в някои места от масивните каменни зидове и крепостните стени. Наложи се да бъде извършено
9
ГКЗ 5-6 ' 2017
ФОТОГРАМЕТРИЯ, ЛАЗЕРНО СКАНИРАНЕ, ДИСТАНЦИОННИ ИЗСЛЕДВАНИЯ
ЗАСНЕМАНЕ НА ШУМЕНСКАТА КРЕПОСТ С БЕЗПИЛОТНО ЛЕТАТЕЛНО СРЕДСТВО И ОРТОРЕКТИФИЦИРАНЕ – ОЦЕНКА НА ТОЧНОСТТА
Доц. д-р инж. Пламен Михайлов, ст. преп. Божидар Стоянов,
гл. ас. д-р инж. Евгени Стойков, Шуменски университет „Еп. Константин Преславски“