Как правило, выполнение батиметрической съемки связано с необходимостью использовать достаточно громоздкие плавсредства, для которых нужно иметь права на управление маломерным судном, соответствующий транспорт для перевозки, место стоянки, ремонтно-техническую базу, что, соответственно, приводит к значительным финансовым затратам.
В то же время всю большую популярность приобретают беспилотные батиметрические дроны, которые решают многие задачи, но обладают одним огромным недостатком – высокой стоимостью.
Наша компанию разработала новый комплект гидрографического оборудования AQUAMAPPER, который сочетает: ECHOSOUNDER, ГНСС и инерциальную систему для выполнения промеров глубин с точностью 3-5 см и устанавливается на борт дрона DJI M300.
Рис. 1. Технические характеристики AQUAMAPPER.
Благодаря специально рассчитанной обтекаемой форме AQUAMAPPER способен выполнять работы на скорости до 16 км/ч и за время одной миссии дрона протяжённостью 20 минут обеспечивает проведение гидрографической съемки по профилю протяжённостью порядка 2–2,5 км.
Данное решение позволяет использовать один и тот же беспилотный носитель DJI M300 для выполнения воздушного лазерного сканирования, аэрофотосъемки и батиметрической съемки. Весь комплект помещается в багажнике обычного автомобиля, обеспечивая не доступный до данного момента уровень мобильности.
Рис. 2. AQUAMAPPER в работе.
Для эксплуатации дрона и выполнения топографических и гидрографических работ достаточно всего два человека. Это пилот, отвечающий за эксплуатацию и управление дрона и помощник, который может проводить обработку данных сразу же в полевых условиях.
Важно отметить, что AQUAMAPPER имеет глубокую интеграцию с дроном DJI M300. Все необходимые параметры датчика могут быть настроены через меню в «родном» приложении DJI Pilot 2, а в ходе выполнения работ на экране пульта дрона отображаются в реальном режиме времени глубина и профиль дна, скорость движения, температура воды и углы наклона сенсора.
Рис. 3. Район работ.
В качестве практического примера мы предлагаем рассмотреть проект по батиметрической съемке озера Luc de Bret площадью 44 га и лазерному сканированию прилегающей территории.
На подготовительном этапе мы выполнили аэрофотосъемку озера и прилегающей территории для получения ортофотоплана высокого разрешения камерой P61 установленной на борту DJI M300.
Эти материалы были использованы для планирования батиметрических миссий дрона с учетом береговой линии и возможных объектов, находящихся в воде. Расстояние между гидрографическими профилями было выбрано порядка 50 метров.
Рис. 4. Планирование маршрутов съемки с учетом ортофотоплана в UGCS.
Для планирования маршрута, выполнения съемки и автоматического поддержания полета дрона на заданной высоте над водой использовалось программное обеспечение UGCS с комплектом оборудования SkyHub + True Terrain following.
Рис. 5. Полевые работы.
Перед выполнением полевых работ мы установили базовую станцию EMLID REACH RS2 в режиме записи статических измерений и выполнили в общей сложности 5 батиметрических миссий. Время проведения полевых работ составило не более 3 часов.
Рис. 6. Полевые работы.
Рис. 7. Полевые работы.
На следующем этапе мы выполнили постобработку данных и рассчитали высокоточные профили дна озера с учетом температуры вода, углов наклона сенсора в программном обеспечении AQUAMAPPER.
Рис. 8. Постобработка данных в ПО AQUAMAPPER.
Рис. 9. Результаты промеров глубин нанесенные на ортофотоплан.
После чего была построена матрица глубин дна водоема, которая была совмещена с материалами воздушного лазерного сканирования. Для получения информации о ситуации местности, на прилегающую к озеру территорию мы использовали геодезический лазерный сканер TOPODRONE HI-RES установленный на борту DJI M300.
Рис. 10. Совмещение данных батиметрической съемки и лазерного сканирования.
Нам потребовалось не более 20 минут, чтобы выполнить воздушное лазерное сканирование (ВЛС) и получить высокоточную трехмерную модель местности.
В последующем была выполнена автоматическая классификация облака точек лазерного сканирования, выделена поверхность рельефа, здания сооружения, растительность, опоры и провода ЛЭП, построены горизонтали.
Следует отметить, что результаты промеров глубин находятся в единой системе координат с материалами лазерного сканирования и могут быть совмещены с материалами ВЛС для дальнейшего анализа, создания топографических планов и построения профилей.
Для контроля точности выполнения гидрографических работ, была выполнена съемка пересекающих основные галсы контрольных профилей, разница высот отметок на которых составила не более 3-5 см.
В заключении хочется отметить высокую эффективность применения оборудования AQUAMAPPER, не требующего привлечения дорогостоящих судов и большого количества персонала. При этом бригада в составе двух человек способна выполнять работы, как по лазерному сканированию, так и батиметрической съемке, использую один и тот же дрон.
Данный комплект оборудования позволяет выполнять работы в недоступных местах, где применение больших лодок является нецелесообразным или невозможным в районах с крутыми берегами, реках озерах и технических водоемах.
Мы уверены, что новый уровень мобильности, производительности и точности будет высоко оценен геодезическим и гидрографическим сообществом по всему миру.
Рис. 11. Облако точек воздушного лазерного сканирования.
Рис. 12. Совмещения данных промеров глубин и классифицированного облака точек.
Рис. 13. Совмещения данных промеров глубин и горизонталей.
Рис. 14. Профиль местности, построенный по материалам лазерного сканирования и батиметрии.
