Разработка методики дистанционного зондирования лесов при помощи квадрокоптера

Патрулирование лесного фонда [4, 9, 10].
Накопленный опыт показывает, что применение БЛА для осуществления патрулирования лесного фонда является одной самых сложных задач. Ограничение радиуса действия дронов по дальности радиоканалов не позволяет использовать летательные аппараты малых классов для патрулирования больших территорий лесных массивов; невысокое качество оптических каналов БЛА малых классов снижает радиус обзора камер до нескольких километров. Решать такие задачи может БЛА с радиусом действия от 50 км до 150 км и специальной целевой нагрузкой, обладающей следующими характеристиками:
1. оптические системы высокого разрешения с высокой дальностью обнаружения, способные обнаруживать лесные пожары небольших размеров;
2. наличие канала обнаружения инфракрасного диапазона;
3.наличие системы передачи данных высокой пропускной способности;
4.ретрансляция сигналов УКВ-связи по всем направлениям; наличие систем автоматического обнаружения и идентификации загораний;
Комплекс с такими характеристиками может обеспечить проведение авиапатрулирования участков лесного фонда размерами до1,5 млн. га, что соответствует типовым нагрузкам для самолета Ан-2 и вертолета Ми-2. Авиапатрулирование может проводиться БПЛА большого класса. При реализации этого направления развития БПЛА, следует учитывать, что появления российских БПЛА большого класса ожидается только в ближайшие 2-3 года. До появления таких комплексов целесообразно проводить отработку этих технологий на БПЛА среднего класса.
Ожидаемый результат: существенно снижается себестоимость проведения авиапатрулирования в несколько раз, обеспечивается нормативная регулярность авиапатрулирования, повышаются возможности применения авиации для задач лесного хозяйства.
Лесоустройство
Применение БПЛА также возможно при производстве лесоустройства. С помощью БПЛА среднего или большого классов возможно производство плановой аэрофотосъемки крупных участков лесных насаждений лесничеств. Также БПЛА может выполнять работы по таксации леса: –это определять границы таксационных выделов, оценивать характеристики земельных угодий, оценивать модели роста лесных насаждений. Полученные от беспилотного аппарата данные являются основой статистических методов решения таксационных задач и интерполяции результатов, полученных на пробных площадках.
Инвентаризация лесных массивов.
Регулярный мониторинг лесных земель помогает актуализировать электронную документацию и сопоставить ее с прогнозируемыми ранее результатами. За время интенсивной эксплуатации лесного массива ухудшается качество сырья и уменьшается его количество. Внушительная площадь и наличие мест, труднодоступных для автомобиля, создают трудности для инвентаризации фонда. БПЛА предоставляет точные данные даже о труднодоступной местности и выполняет обследование территории в сжатые сроки.
Методы обработки съемки БПЛА. [10]
Обработка данных аэрофотосъемки БПЛА для получения картографических материалов заключается в снятии данных с бортовых носителей информации летательного аппарата. После этой процедуры производится оценка качества полученных фотографий и отбраковка снимков вне пределов нужного участка съемки. Также из файла журнала полета выбираются координаты , соответствующие моментам фотографирования, которые приписываются к конкретным снимкам. Такая обработка проводится в программе- планировщике полетного задания.
Далее обработка снимков проводится в ПО Agisoft PhotoScan. Эта автоматическая программа позволяет получать трехмерные модели поверхностей снятых объектов или местности по их фотоизображениям.
Построение модели и привязка местности в этой программе состоит из трех этапов:
1. Построение грубой модели. На этом этапе производится определение общих точек на перекрывающихся снимках в автоматическом режиме, восстановление проектирующих лучей, определение координат центров фотографирования и элементов взаимной ориентировки аэрофотоснимков, расчет необходимых параметров, оптической системы.
2. Привязка полученной модели к внешней геодезической системе координат и уравнивание всех параметров этой системы с центрами фотографирования, также уравнивание наземных опорных точек, углов ориентирования аэрофотоснимков, параметров оптической системы. В качестве весовых коэффициентов для уравнивания выступают погрешности определения координат центров фотографирования, определения координат точек наземной опорной сети, дешифровки и маркировки опорных точек на снимках;
3. Построение полигональной модели поверхности местности на основе определенных параметров.
Полученная модель используется для генерации ортофотопланов и матриц высот. ,которые в процессе обработки генерируются в цифровую модель местности участка съемки.
На основе ортофотопланов в программе ГИС Панорама можно получить цифровую карту местности.
Заключение
В данной работе нами было проведено теоретическое изучение литературы по теме применения беспилотных летательных аппаратов в лесном хозяйстве. Гибкие, недорогие и высокоразрешающие системы дистанционного зондирования, использующие беспилотники в качестве платформ, имеют важное значение для организации рационального лесопользования. Здесь мы называем эту растущую инициативу по дистанционному зондированию беспилотниками и объясняем ее уникальные преимущества в исследованиях и практике в области лесного хозяйства. Кроме того, мы обобщаем различные подходы беспилотного дистанционного зондирования к обследованию лесов, их охране и защите от лесонарушений, таксации леса, отслеживанию лесных пожаров и поддержке интенсивного лесопользования.
Преимущества дистанционного зондирования с помощью беспилотников имеют низкие материальные и эксплуатационные расходы, гибкий контроль пространственного и временного разрешения, сбор данных с высокой интенсивностью и отсутствие риска для экипажей. В настоящее время применение дистанционного зондирования дронов в лесном хозяйстве все еще находится на экспериментальной стадии, однако ожидается, что оно будет быстро расширяться. Для более эффективного руководства развитием дистанционного зондирования с помощью дронов для устойчивого лесопользования важно систематически и постоянно проводить сравнительные исследования для определения соответствующих технологий дистанционного зондирования с помощью дронов для различных лесных условий.
Список литературы
Лесной кодекс Российской Федерации, утвержден Федеральным законом от 4 декабря 2006 г. № 200-ФЗ (с изменениями и дополнениями).
Коршунов Н.А., Котельников Р.В. Борьба с лесными пожарами: проблема информационного обеспечения авиасредствами и ее решение // Пожарная безопасность. – 2008. - №1. – С.125-129.
Коршунов Н.А., Котельников Р.В. Роботы над лесом // Лесная Россия. – 2006. – №2. – С. 34-38. 5.
Источник: https://russiandrone.ru/publications/monitoring-i-okhrana-lesov-s-primeneniem-bespilotnykh-letatelnykh-apparatov/
https://link.springer.com/article/10.1007/s11676-015-0088-y
http://earthpapers.net/otsenka-sostoyaniya-lesov-s-ispolzovaniem-gis-tehnologiy-i-dannyh-distantsionnogo-zondirovaniya#ixzz665LrsTO6
http://robotrends.ru/
https://aviales.ru/default.aspx?textpage=123
https://russiandrone.ru/publications/monitoring-i-okhrana-lesov-s-primeneniem-bespilotnykh-letatelnykh-apparatov/
https://gisinfo.ru/techno/photoscan.htm








3