Тематичне дослідження одного з кампусів університету Тун Хуссейн Онн, Малайзія
З розвитком технологій безпілотних літальних апаратів процес створення ортофотопланів значно спростився, став доступнішим та ефективнішим. Ортофотоплан — це високоточне цифрове зображення земної поверхні, яке коригується з урахуванням рельєфу та зменшенням геометричних викривлень. Завдяки дронам, цей процес став швидким і менш витратним, а отримані дані — більш детальними та актуальними.
Ця стаття має на меті показати потенціал БПЛА у створенні ортофотопланів. Фотограмметрія БПЛА описує фотограмметричну вимірювальну платформу, яка працює дистанційно, напівавтономно або автономно, без присутності пілота у транспортному засобі.
Широкоформатна аерофотокамера у звичайній фотограмметрії замінюється малоформатною цифровою камерою у фотограмметрії БПЛА. Для загальної площі кількість прямого та бокового перекриття становить 75% та 60%. Для лісових масивів кількість прямого та бокового перекриття становить 85% та 70%, оскільки висота польоту БПЛА буде вищою.
Весь робочий процес представлений у роботі, де було зібрано 461 зображення за допомогою DJI Phantom 4 Pro з моделлю камери FC6310. Польотна місія була завершена за допомогою програми PIX4D Capture. За допомогою Agisoft PhotoScan було створено ортофотоплан площею 250458 м2. Результатом є ортофотоплан кампусу UTHM Pagoh з гарною якістю, який відображає загальний вигляд місцевості та надає користувачам найактуальнішу інформацію.
Ортофотознімки створюються шляхом сканування цифрового аерофотознімка, ортотрансформування цифрового зображення та прив’язки його до системи координат і картографічної проекції. Традиційно картографування виконується методами аерофотограмметрії, супутникового знімання та тахеометрії за допомогою тахеометра. Тахеометрія є трудомістким і повільним методом через великий обсяг даних. Вона не може бути застосована для відносно великих територій, оскільки є економічно невигідною. Окрім того, вартість широкоформатної цифрової аерофотокамери в аерофотограмметрії занадто висока. Карти невеликих територій рідко оновлюються в сервісі Google Планета Земля, а план-схема є лише графічним зображенням місцевості. Всі вищезгадані методи картографування все ще можуть бути спірними з точки зору часового ефекту та вартості, тому БПЛА використовується як альтернатива у створенні ортофотопланів.
Об’єктом дослідження є кампус Університету Тун Хусейн Онн Малайзія (UTHM) у межах освітнього хабу, площа якого становить 250458 м2. Використання БПЛА для створення ортофотопланів вважається економічно вигідним. Часто мікро БПЛА потрібно лише 10-20 хвилин, щоб захопити територію; отже, це дозволяє спостерігачеві у кінцевому підсумку більш ефективно проводити обробку зображень. Крім того, БПЛА є просто більш економічно ефективним методом, ніж інші підходи, а оснащення його програмним забезпеченням для обробки зображень дозволяє легко перетворювати знімки на широкий спектр географічно прив’язаних моделей ортофотопланів.
Методологія класифікується на три частини планування: до польоту, під час польоту та після польоту БПЛА для виготовлення ортофотокарти.
Зона польоту повинна бути ретельно спланована, щоб забезпечити успішне завершення місії у межах часу роботи батареї. Для цього було використано програмне забезпечення Pix4D Capture для планування мережі польоту у районі кампусу UTHM Pagoh, як показано на рисунку.
Зображення сітки
Зображення з БПЛА вставляються в Agisoft PhotoScan для обробки. Під час процесу в Agisoft PhotoScan є 8 етапів. Перший етап — додавання фотографій, далі слідують вирівнювання фотографій, створення щільної хмари, створення сітки, створення текстури, створення ортомозаїки, експорт ортомозаїки та, нарешті, створення звіту. Нижче показано частину процесу обробки зображень.
Щільна хмара створена
Процес створення сітки
Згенерована ортофотокарта показує вид згори на кампус Університету. Для редагування вихідних зображень, оброблених у вигляді ортофотокарти, було використано програмне забезпечення Global Mapper. За його допомогою додано легенду, масштаб та необхідну інформацію, а карту надруковано у форматі A1 для більш чіткого перегляду.
Ортофотокарта кампусу Університету
Ортофотокарта, створена за допомогою польоту БПЛА, може стати альтернативним способом збору даних для певної території замість тахеометрії з використанням електронного тахеометра або аерофотозйомки, які є трудомісткими та не економічними для відносно невеликих ділянок. Використання БПЛА дозволяє за короткий час захопити зображення для створення ортофотокарти, при цьому забезпечується можливість регулярного оновлення найсвіжішої інформації про невеликі території. БПЛА створює ортофотокарту з високою роздільною здатністю за невеликі кошти. Карта у Google Earth є розмитою, оскільки супутникові знімки можуть бути не чіткими через низьку роздільну здатність. Існуючий план не відображає реальних, чітких зображень з високою роздільною здатністю, що може ввести користувачів в оману. У таблиці 1 показано порівняння між планом, картою Google Earth і ортофотокартою кампусу.
Карта кампусу Університету
План території кампусу Університету
Елемент |
Карта Google Earth | План території |
Ортофотокарта |
Роздільна здатність | Низька | Чорно-біла | Висока, залежно від висоти польоту |
Оновлення | Рідко оновлюється | Не оновлюється | Завжди можна оновити |
Вартість виробництва | Висока | Низька | Низька |
Кольоровий | Так | Ні | Так |
Більше того, коли карта збільшується до 200% у PDF, зображення залишається чітким, і місце можна легко ідентифікувати. Нижче показано збільшену ортофотокарту.
Ортофотокарта має потенціал бути використаною для подальшого планування та забезпечення сталого розвитку.
Наявність таких об’єктів, як автобусні зупинки та інші затребувані споруди, може бути запропонована після перегляду карти як посилання. Під час будь-якого планування також забезпечується збереження зелених насаджень на території кампусу. Згенеровану ортофотокарту можна також оцифрувати для картографії за допомогою системи геоінформації (ГІС) за допомогою CAD-програми та можливостей геореференції.
Збільшена ортофотокарта
Використання БПЛА може стати альтернативою для створення ортофотокарт, що є значно економічнішим і менш часозатратним. Генерація ортофотокарти кампусу UTHM Pagoh успішно досягла поставлених цілей, отримані результати можуть мати багато переваг не тільки для візуального використання, але й забезпечити користь для подальшого планування та розвитку.