Современное оборудование для аэрофотосъемки

 

БПЛА компании “Беспилотные системы ЗАЛА АЭРО” оснащаются специализированными цифровыми фото и видеокамерами [4], такими как:

цифровой аэрофотоаппарат с разрешением матрицы 10 Мпкс;

цветная видеокамера, стабилизированная в двух осях с обзором любой точки нижней полусферы, с плавным изменением угла поля зрения; 

блок, состоящий из двух цветных видеокамер, гиростабилизированных по крену и фронтального обзора;

инфракрасная камера (тепловизор);

тепловизор на гиростабилизированной платформе.

Российская компания «АЭРОКОН» применяет в беспилотных авиационных комплексах серии Инспектор специализированное оборудование [2]:

неподвижную низкоуровневую видеокамеру переднего обзора;

стабилизированные по крену  и тангажу видеокамеры с различным фокусным расстоянием;

цифровой фотоаппарат  планового обзора 10 Мпкс;

ИК – камеру.

Стабилизатор камеры обеспечивает компенсацию углового движения самолета по крену в пределах угла качки. Исполнительное устройство стабилизатора может получать команды от:

штатной навигационной системы;

гироскопа.

В табл. 3 приведены основные характеристики специализированных цифровых фото- и видеокамер, применяемые  в беспилотных летательных системах ЗАЛА АЭРО.

Таблица 3

Специализированные цифровые видеосистемы, применяемые с БПЛА

Параметры	Цифровой аэрофотоаппарат	Цветная видеокамера стабилизированная в двух осях с обзором любой точки нижней полусферы, с плавным изменением угла поля зрения (ЦВК 2)	Блок цветных видеокамер - гиростабилизированная по крену  и фронтального обзора	Инфракрасная камера (тепловизор)	Тепловизор на гиростабилизированной платформе (ИК-2)
Эффективная емкость, Мпкс	10,37	-	-	-	-
Максимальное разрешение, пикселей	3648×2736	-	-	160×120	320×240
Максимальное разрешение видео, ТВЛ	-	460 ТВЛ	550 ТВЛ	-	-
Матрица, дюймов	1/1,8	1/4	-	-	-
Оптический зум	-	10х	-	-	-
Диапазон углов визирования, град	-	по углу места -20 …-140 по азимуту – ±180.	-	-	по углу места –10…-100 по азимуту – ±180.
Система стабилизации	-	Стабилизи-рованная в двух осях	Гиростаби-лизирован-ная	-	Гиростаби-лизирован-ная
Съемка в ИК диапазоне, мкм	-	-	-	7 – 14	7,5 – 13,5
Вес, г	150	480	100	150	580

Проанализируем цифровые фотоаппараты со светочувствительными матрицами с разрешением от 6 Мпкс до 14,1Мпкс, которые на данный момент наиболее распространены.

При проведении аэрофотосъемки высокого разрешения цифровыми фотокамерами, чтобы получить снимки с требуемым размером пикселя на местности, необходимо выполнять съемку на определенной высоте.  Рассчитывается высота полета по следующей формуле:

где

H_пол - высота полета, м;

R - размер одного пикселя на местности, разрешение пикселя, м/пкс;

h_c - высота снимка камеры, пкс.

В табл. 4 приведен расчет высоты полета БПЛА для фотокамер, оснащенных светочувствительными матрицами различного разрешения от 6 Мпкс до 14,1 Мпкс.

Таблица 4

Высота полета БПЛА с фотоаппаратами различного разрешения для получения снимков с определенным размером пикселя

Размер пикселя на местности, м/пкс	Разрешение фотоаппарата , Мпкс
	6	10	12	13.6	14.1
	Высота полета, м
0.005	10.56	13.68	15	15.84	16.2
0.01	21.12	27.36	30	31.68	32.4
0.02	42.24	54.72	60	63.36	64.8
0.05	105.6	136.8	150	158.4	162
0.1	211.2	273.6	300	316.8	324
0.25	528	684	750	792	810

По полученным результатам, приведенным в таблице, построен график (рис. 1.) для получения снимков с размером пикселя: 0.02, 0.05 и 0.1 м/пкс.

Рис. 1. Высота полета БПЛА для  получения снимков с определенным разрешением пиксеяля на местности

На рис. 1. видно, что  при уменьшении размера пикселя на местности сокращается разброс высот при использовании камер с различным максимальным разрешением. Например, для получения снимка с разрешением пикселя 0.1 м/пкс для 6 Мпкс камеры высота полета составляет 211.2 м, для 14.1 Мпкс – 324 м, с разрешением пикселя 0.02 м/пкс для 6 Мпкс камеры – 42.2 м, а для 14.1 Мпкс – 64.8 м. Для разрешения пикселя 0.1 м/пкс разница составляет 112.8 м, а для 0.02 м/пкс - 22.6 м.

 

Выводы

Применение калиброванных  цифровых фотокамер для аэрофотосъемки беспилотными летательными аппаратами дает возможность при небольших  затратах получать высокого качества результаты.

Стало возможным проведение аэрофотосъемки в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазоне не только специализированными, но и стандартными цифровыми фотоаппаратами со специальными наборами фильтров.

Цифровые фотоаппараты включают функцию видеокамеры достаточно высокого разрешения 640х480 пикселей и даже качества HD (High Definition) 1280х720 пикселей. Данная функция позволяет получать высококачественную видеосъемку с БПЛА.

Высокое разрешение светочувствительной  матрицы фотокамеры наиболее предпочтительно, так как позволяет выполнить аэрофотосъемку при одинаковом разрешении пикселя на местности, большей по площади.

 

Литература

Cropcam  // http://cropcam.com/pdf/brochure-cropcam.pdf

INSPECTOR 201  // http://www.aerocon.ru/inspector/inspector201/

Smartplanes  // http://www.smartplanes.se/pams_spec_e.htm

Беспилотные системы ZALA.AERO. Полезная нагрузка. // http://zala.aero/ru/payload/

Медведев Е.М., Данилин  И.М., Мельников С.Р. Лазерная локация земли и леса: Учебное пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Геолидар, Геокосмос; Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2007. - 229 с.: илл. - 160; табл. - 45; библиогр. назв. - 87.

Никифоров А.А. Применение беспилотных летательных аппаратов  для инвентаризации, картирования и  управления объектами садово-паркового  хозяйства // Леса России в XXI веке. Материалы первой международной научно-практической интернет-конференции. – СПб.: СПбГЛТА, 2009. № 1, c. 248-251.

Никифоров А.А., Кадегров В.С. Беспилотные летательные аппараты российского производства, применяемые в лесной отрасли // Леса России в XXI веке. Материалы третьей международной научно-практической интернет-конференции. – СПб.: СПбГЛТА, 2010. № 3, c. 144-149.