Краткая история создания первых аэрофотоаппаратов
Методы и технологии получения пространственной информации переживают во всем мире революционные изменения. Интенсивно развиваются и совершенствуются методы и системы лазерного сканирования (ЛС). Особенно быстрый прогресс наблюдается для систем лазерного сканирования, устанавливаемых на беспилотные воздушные суда (БВС) и мобильных лазерных систем (МЛС). Быстрые темпы внедрения технологий лазерного сканирования, несмотря на высокую стоимость используемых аппаратно-программных средств, обусловлены целым рядом их преимуществ по сравнению с классическими методами съемки, и, в частности, повышением показателей производительности и сокращением сроков реализации проектов.
Основные виды работ, в которых активно используются системы лазерного сканирования, сопряжены с наиболее важными для Российской Федерации отраслями экономики – нефтегазовой, энергетикой, строительством, промышленными, инфраструктурными проектами. Конкретными задачами, решаемыми с применения систем ЛС в отечественной практике, является мониторинг объектов, контрольные съемки и сбор данных для проектирования, в том числе, с пилотируемых и беспилотных воздушных судов. В рамках НИР «Геокарта-2030» специалистами ФГБУ «Центр геодезии, картографии и ИПД» проводятся исследования, задачей которых является анализ состояния дел с практическим использованием методов и технологий лазерного сканирования для топографического картографирования, кадастра, и получения пространственных данных, выявление проблем и выработка рекомендаций, направленных на более оперативное и эффективное внедрение ЛС в практику отечественных производственных работ.
В научных публикациях практически не рассматривается тематика исследований по вопросу использования лазерного сканирования для целей топографического картографирования и кадастра. Отечественные публикации, в основном, касаются полученных результатов лазерного сканирования, а на их основе делаются выводы о возможности применения данной технологии для решения широкого спектра задач. Отмечается в качестве современного тренда применение и одновременная обработка большого объема данных облаков точек от нескольких лазерных систем (в том числе разного вида, например, воздушных и мобильных). Это с одной стороны повышает производительность метода, но с другой стороны и удорожает стоимость продукции, а значит ограничивает область применения ЛС.
Координатное обеспечение Единого Государственного реестра недвижимости (ЕГРН), землеустройства и мониторинга земель наряду с традиционными картографическими и фотограмметрическими материалами, которые используются при составлении планов земельных участков, прилагаемых к документам, удостоверяющим права на эти участки, также может основываться на современных лазерных технологиях.
Однако актуальной на данный момент проблемой является отсутствие нормативных документов, регламентирующих правила выполнения воздушного лазерного сканирования, и особенно нормирования (нормы времени и финансовые затраты) технологических процессов проведения всего комплекса лазерного сканирования — от полевых работ до обработки полученного материала для подсчета сметной стоимости работ. Следует подчеркнуть, что за рубежом, например, в США, существуют стандарты сбора данных воздушного лазерного сканирования, в которых регламентируются требования к точности, формату и классификации данных лазерного сканирования. Например, для номинальной точности 0,35 и 1,41 м плотность сканирования должна составлять не менее 8 и 0,5 точек/м² соответственно.
Национальные программы лазерного сканирования запущены и в целом ряде европейских стран. Наряду со всеми традиционными способами применения лазерного сканирования необходимо помнить и о таких перспективных направлениях его развития, как создание цифровых двойников, эффекте присутствия, дополненной и виртуальной реальности, интеллектуальной цифровой реальности, умном городе, искусственном интеллекте. В таких отраслях, как строительство и инфраструктура, указанные технологии наряду со специализированными, отраслевыми (BIM-технологии) приводят к почти революционным изменениям, формируя не только новые подходы к созданию объектов, но способствуя формированию целой экосистемы. В частности, такой процесс мы наблюдаем в отношении цифровых двойников, причем как для отдельных объектов и ограниченных территорий, так и для всей поверхности суши земного шара.
Для всестороннего анализа эффективности использования систем лазерного сканирования в целях топографического картографирования, кадастра и инженерных изысканий планируется проведение опытно-производственных работ с хронометражными наблюдениями технологических процессов ЛС на основе использования воздушных, мобильных и стационарных систем с анализом временных, трудовых и финансовых затрат, разработки нормативно-технических документов и нормирования технологических процессов производства работ.
При этом для успешного и широкомасштабного применения технологий лазерного сканирования необходимы новые подходы к оценке эффективности их использования, связанные с:
– получением новых видов продукции наряду с традиционными;
– многоцелевым применением пространственной информации в различных отраслях хозяйства страны;
– многоразовым использованием данных по принципу «получил один раз — используй многократно».
Важным направлением применения методов лазерного сканирования следует рассматривать создание высокоточных систем для уточнения высотной основы зон подтопления на территорию России, так как актуальность этой проблемы с каждым годом все более и более возрастает.
Совершенно особенный вид продукции может быть получен в результате совместного использования цифровой аэрофотосъемки, топографического и батиметрического сканеров. Такой вид съемки актуален для государств, имеющих значительную по протяженности и разнообразную по рельефу береговую линию морей и океанов, в том числе и для России. При этом важное значение приобретает использование высокоточной топобатиметрической лазерной съемки мелководных участков подходов к портам судов класса «река-море» в целях создания инфраструктуры на российском арктическом побережье для проводки торговых международных морских караванов по Севморпути.
Учитывая интенсивное развитие методов воздушного лазерного сканирования, весьма актуальным в целях топографического картографирования и кадастра с использованием БВС является создание отечественного лазерного сканера (аналога зарубежных типа Riegl VUX-240) с весом не более 2 кг и диапазоном рабочих высот 150–3000 м.
Ввиду существенных отличий методов фотограмметрической обработки снимков и результатов воздушного лазерного сканирования (ВЛС) в виде облака точек лазерных отражений (ТЛО) следует предусмотреть разработку учебных программ или курсов повышения квалификации в профильных отраслевых вузах и колледжах с целью подготовки квалифицированных специалистов в области обработки материалов ЛС.
При планировании использования для аэросъемки БВС следует также не упускать из виду тот факт, что в соответствии с действующим законодательством беспилотным воздушным судам не обеспечено равноправное использование воздушного пространства по отношению к пилотируемым. В решении этой проблемы Ассоциацией АЭРОНЕКСТ в Минтрансе необходима соответствующая поддержка со стороны ведомств, активно использующих результаты аэросъемки с БВС.
Увеличение назначенного ресурса (срока безаварийной эксплуатации) БВС – одна из важнейших задач, которую надо решать разработчикам БВС. Это позволит осуществлять страхование дорогостоящих аэросъемочных комплексов с помощью разумных финансовых взносов, от которого страховые компании в настоящее время отказываются.
Эффективность использования результатов ЛС будет тем выше, чем чаще его материалы будут использовать государственные органы и частные потребители. В этих целях целесообразно создание государственной базы метаданных ЛС (например, в Федеральном Фонде Пространственных Данных Росреестра), а с ее развитием и популяризацией (в том числе, путем законодательных мероприятий) в дальнейшем – государственного банка ТЛО, как это делается в США, Финляндии, Франции и других странах. Государственный банк ТЛО обеспечит хранение пространственной информации о территории или объекте, которая будет периодически актуализироваться на основе данных мониторинга.
Зам. начальника управления
геодезии и аэрокосмосъёмки
С.С. Нехин.
Related posts
