Сегодня мы наблюдаем растущее использование беспилотных аэрофотограмметрических самолетов для измерительных целей. Эти типы самолетов представляют собой идеальную платформу для различных задач. Беспилотные летательные аппараты благодаря своим конструктивным решениям и гибкости решают проблемы захвата, такие как захват большой площади или захват высотных зданий, в противном случае недоступных для наземной съемки. Гибкость методов фотограмметрической съемки, а также выбор подходящих камер и объективов позволяют адаптировать измерительную платформу (беспилотный летательный аппарат — БПЛА) к потребностям поставленных задач. Кроме того, если мы добавим возможность автономной записи, самолеты станут независимыми устройствами для сбора большого количества высококачественных данных о землеустройстве или объекте с соответствующей точностью (подробнее: научная статья по землеустройству). Они могут захватывать местность на высокой скорости с помощью заранее определенного плана полета, в котором все параметры настроены с необходимой точностью съемки.
Разработка беспилотных летательных аппаратов
Основным инициатором разработки беспилотного летательного аппарата были военные. Беспилотные летательные аппараты в основном использовались в качестве наступательного или оборонительного оружия и для целей разведки и шпионажа. Впервые БПЛА использовались в первой половине 19-го века, когда австрийцы напали на итальянский город Венецию с помощью беспилотных воздушных шаров, заряженных взрывчаткой. Воздушные шары, как правило, не соответствуют сегодняшнему определению БПЛА, потому что полет не был управляемым.
Первые беспилотные самолеты были построены во время и вскоре после Первой мировой войны. Лидером, использующим методы радиоуправления Арчибальда Монтгомери Лоу, была воздушная цель Растон-Проктор 1916 года [Taylor and Munson 1977]. Вскоре после этого, 12 сентября, автоматический самолет Hewitt-Sperry, также известный как «летающая бомба», совершил свой первый полет, продемонстрировав концепцию беспилотного летательного аппарата. Они предназначались для использования в качестве «воздушных торпед», ранней версии современных крылатых ракет. Контроль осуществлялся с помощью гироскопов, разработанных Элмером Сперри из компании Sperry Gyroscope [Pearson 1969].
С середины 30-х годов летательные аппараты использовались в качестве важного боевого инструмента для учений ПВО. Примерами таких самолетов являются британская DH.82B Queen Bee и американские радиопланы. Queen Bee — первый беспилотный летательный аппарат многоразового использования, что делает его практичным и более экономичным, чем предыдущий [URL 1]. Вторая мировая война также способствовала развитию беспилотных летательных аппаратов. Хотя основной формой двигательной установки в то время были поршневые двигатели, некоторые производители также разрабатывали самолеты, оснащенные импульсными реактивными двигателями. Наиболее важными представителями этого периода были V-1 (Германия) и T2D2-1 (США). Во время войны во Вьетнаме БПЛА взяли на себя роль устройств для шпионажа. Представителями этого периода будут AQM-34 Firebee Ryan (США) и D-21 (США).
С 1970-х годов системы БПЛА значительно расширились в области силовых установок с целью увеличения автономности полета. С 1990-х годов и до настоящего времени роль наблюдателя за окружающей средой на Земле кристаллизовалась, и ее представителями стали Firebird 2001 (Израиль), RQ-1 Predator (США), Helios (США). Беспилотный летательный аппарат НАСА «Гелиос» в настоящее время находится в стадии разработки и будет иметь систему топливных элементов для хранения энергии, позволяющей летать в течение ночи. Ожидается, что в ближайшие 10 лет воздушное судно Helios будет широко распространено в качестве платформы широкополосной связи, обеспечивающей уникальное экономически эффективное дополнение к спутниковым и наземным системам связи [Pavlik et al. 2014].
Вывод
Развитие технологий открывает новые направления работы и, безусловно, ускоряет и упрощает выполнение текущих работ в области инженерной геодезии. С применением беспилотных летательных аппаратов с летающих платформ фотограмметрическое обследование может быть выполнено очень быстро и со значительно сниженной стоимостью. Этот вид беспилотной платформы для фотограмметрической съемки адаптируется к потребностям задачи и требуемой точности съемки.
В заключение следует повторить, что самые большие преимущества каждого типа беспилотных летательных аппаратов. Самолеты с неподвижным крылом по сравнению с вращающимся крылом имеют большую автономность и скорость полета и поэтому подходят для захвата больших площадей. С другой стороны, самые большие преимущества самолетов с вращающимся крылом — это возможность зависания, вертикального взлета и захвата с горизонтальными осями. Поэтому летательные аппараты с вращающимся крылом лучше подходят для захвата небольших объектов и / или углублений.
Для правильного применения новой геодезической технологии в инженерной геодезии необходимо, чтобы законодательство следовало за ее развитием. Следует отметить, что соответствие законодательства времени и современным технологиям или, предпочтительно, независимо от того и другого, имеет большое значение. Если беспилотный летательный аппарат используется в инженерной геодезии, необходимо учитывать качество окончательных данных и, следовательно, качество датчика, на котором основаны собранные данные.
Использованные источники
- Bendea, H.; Boccardo, P.; Dequal, S.; Giulio Tonolo, F.; Marenchino, D.; Piras, M. (2008). Low Cost UAV for Post-Disaster Aassessment, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 37(Part B), 1373-1379.
- Benzerrouk, H.; Salhi, H.; Nebylov, A. (2013). Adaptive “Cubature and Sigma Points” Kalman Filtering Applied to MEMS IMU/GNSS Data Fusion during Measurement Outlier, Journal of Sensor Technology, 3(04), 115-125.
- Caron, F.; Duflos, E.; Pomorski, D.; Vanheeghe, P. (2006). GPS/IMU Data Fusion Using Multisensor Kalman Filtering: Introduction of Contextual Aspects, Information Fusion, 7(2), 221-230.
- Gašparović, M.; Gajski, D. (2015). Bespilotni sustavi za zračno snimanje — propisi i regulativa, Zbornik radova — 8. simpozij ovlaštenih inženjera geodezije.(Unmanned Systems for Aerial Survey – Legislative and Regulations The Proceedings 8. Symposium on Authorised Engineers)
- ICAO (2015). Unmanned Aircraft Systems (UAS), Cir 328.
- Luhmann, T.; Robson, S.; Kyle, S.; Boehm, J. (2014). Close-range Photogrammetry and 3D imaging. Walter de Gruyter, Berlin.
- Mancini, F.; Dubbini, M.; Gattelli, M.; Stecchi, F.; Fabbri, S.; Gabbianelli, G. (2013). Using Unmanned Aerial Vehicles (UAV) for High-Resolution Reconstruction of Topography: The Structure from Motion Approach on Coastal Environments, Remote Sensing, 5(12), 6880-6898.
- McGlone, J. C. (2013). Manual of Photogrammetry, 6th edition, American Society for Photogrammetry and Remote Sensing, Bethesda.
- Narodne novine (2015). Pravilnik o sustavima bespilotnih zrakoplova (NN 49/15).(Legal Regulations on Systems of Unmanned Aircrafts (National Gazzete 49/15)
- Narodne novine (2012). Uredba o snimanju iz zraka (NN 130/12).(National Gazzete (2012) Law on Air Surveying) NG 130/12)
- Otero, L. D.; Gagliardo, N.; Dalli, D.; Huang, W. H.; Cosentino, P. (2015). Proof of Concept for Using Unmanned Aerial Vehicles for High Mast Pole and Bridge Inspections, Contract BDV28, 977-02.
- Pearson, L. (1969). Developing the Flying Bomb, Naval Aviation in World War I, 70-73.
- Pavlik, D.; Popčević, I.; Rumora, A. (2014). Bespilotne letjelice podržane INS i GNSS senzorima, Ekscentar, br. 17, 65-70. (Unmanned Aircrafts Supported by INS and GNNS Sensors, Ekscentar, no. 17 pp. 65 70)
Unmanned Aerial Photogrammetric Systems in the Service of Engineering Geodesy
Mateo Gašparović, PhD, Assist. Prof. Dubravko Gajski, PhD