CC BY
138
УДК 528.71:77
ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ A3 EDGE КОМПАНИЕЙ «АГЕНТСТВО "БАЛТАЭРОСЕРВИС"»
Александр Магаршак
Агентство «Балтаэросервис», 196084, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Коли Томчака, 16, технический директор, тел. (812)388-64-44, факс: (812)388-64-44, e-mail: maf@hotbox.ru
Юрий Райзман
VisionMap Ltd., 6971025, Израиль, г. Тель-Авив, ул. Абарзель 19, вице-президент, зам. директора по науке, тел. (972)3-6091042, факс: (972)3-6091043, e-mail: yuri@visionmap.com
В статье представлены характеристики, особенности и уникальная технология аэросъёмки с использованием аэрокамеры A3 Edge. Проанализировано исполнение двух больших картографических проектов с системой A3 Edge. Один - городской, для целей картографирования Санкт-Петербурга и второй - для целей картографирования больших лесных пространств России. В статье приведены результаты практической производительности выполнения этих проектов.
Ключевые слова: аэрокамера, A3 Edge, LightSpeed, аэротриангуляция, картографирование, ортофото, картографирование, плановые снимки, перспективные снимки.
«BALTAEROSERVICE» AGENCY EXPERIENCE WITH A3 EDGE
Alexander Magarshak
Baltaeroservice agency, 196084, Russia, Sankt Petersburg, 16 Nikolay Tomchak St., technical manager, tel. (812)388-64-44, fax: (812)388-64-44, e-mail: maf@hotbox.ru
Yuri Raizman
VisionMap Ltd., 6971025, Israel, Tel-Aviv, 19 HaBarzel St., VM EMEA and Chief Scientist, tel. (972)3-6091042, fax: (972)3-6091043, e-mail: yuri@visionmap.com
This paper summarizes the characteristics, features, and unique capture technology of the A3 Edge Digital Mapping System. The paper analyzes two large-scale mapping projects - urban and forestry - executed in Russia using the A3 Edge System, and summarizes the performance of the system in each case.
Key words: aerial camera, A3 Edge, LightSpeed, aerialtriangulation, mapping, orthophoto, vertical images, oblique images.
1. Введение
A3 Edge, новейшая система цифрового картографирования от VisionMap, завоевала признательность во всём мире за счёт своей высокой производительности, высокого наземного разрешение и высокой точности. Аэрокамера основана на использовании уникальной технологии вращения двух длиннофокусных телескопов. Телескопы постоянно снимают отдельные кадры во время их вращения перпендикулярно направлению полета, тем самым обеспечивая широкое поле зрения при длинном фокусном расстоянии.
В сочетании с системой автоматической обработки снимков LightSpeed, A3 Edge обеспечивает полную технологию фотограмметрических работ. LightSpeed автоматически выполняет аэротриангуляцию, рассчитывает ЦММ и строит ортофотопланы на базе снимков, полученных камерой A3 Edge. Система LightSpeed способна одновременно обработать очень большое количество плановых и перспективных снимков. При этом обеспечиваются высокая производительность и высокая точность фотограмметрических работ.
2. О компании Агентство «Балтаэросервис»
Компания "Агентство Балтаэросервис" активна на Российском рынке аэросъёмки и картографии в течение последних 18 лет. Компания базируется в Санкт-Петербурге и работает в основном в Северо-Западном регионе России. Компания специализируется на аэросъемке и картографировании линейных объектов инфраструктуры и крупных лесных объектов для Рослесинфорга. На протяжении многих лет компания использовала различные технологии аэросъёмки и картографирования. Компания владеет самолётом Cessna 210 и имеет доступ к другим самолетам для производства аэросъёмки.
С увеличением спроса на постоянно обновляемые картографические продукты, на высокое наземное разрешение, на плановые и наклонные снимки в городских районах, а также для целей аэросъёмки и картографирования очень больших территорий России, компания приобрела цифровую систему A3 Edge, отвечающую всем вышеперечисленным требованиям.
В 2014 году с использованием A3 Edge компания выполнила два проекта -аэросъемка и создание ортофотопланов на территорию Санкт-Петербурга и на территорию больших лесных массивов Северо-Запада России для Рослесин-форга.
В рамках выполнения городского проекта надо было решить одновременно несколько сложных задач: получить высокое наземное разрешение при ограничении на минимальную высоту полёта над городом, необходимость получения в одном полёте плановых снимков для ортофотопланов и перспективных снимков для создания 3D-модели города и визуализации, дефицит хорошей погоды в этом районе. Для такого проекта требовалась система, которая могла бы летать на больших высотах, одновременно обеспечивая высокое наземное разрешение, высокую точность и высокую производительность для производства аэросъёмки в максимально сжатые сроки.
В рамках выполнения второго проекта надо было провести аэросъемку и создать цветные инфракрасные ортофотопланы на территории больших лесных массивов.
3. Аэросъёмка Санкт-Петербурга
Аэрокамера A3 Edge, благодаря длинному фокусному расстоянию и большому полю зрения, летая на больших высотах, обеспечивает очень высокое наземное разрешение и высокую производительность аэросъёмки. Кроме того, камера одновременно позволяет получать плановые и перспективные снимки, что делает её идеальным средством для 3D моделирования городов.
Целью проекта было создание ортофотопланов и подготовка плановых и перспективных ориентированных с высокой точностью снимков для визуального обследования городской территории и для дальнейшего создания ЭЭ-модели города. В ходе проекта были получены и обработаны плановые и перспективные снимки на территорию города общей площадью 2007 кв. км.
Петропавловская крепость, Санкт-Петербург, A3 Edge плановые и
перспективные снимки
Аэросъёмка проводилась на высоте 4000 метров, обеспечив наземное разрешение 10 см. Крейсерская скорость самолета составила 260-280 км/час. Аэросъёмка выполнена перекрестными маршрутами, обеспечивая возможность создания ортофотопланов, расчета плотной ЦММ, создания текстурированной 3D модели города и получения перспективных снимков на всю территорию города. Полет был выполнен со следующими параметрами съемки: •Продольное перекрытие - 60% •Поперечное перекрытие - 80% •Поперечное перспективное перекрытие - 30% •Расстояние между маршрутами - 1500 м •Максимальный перспективный угол - 55°
Аэросъёмка заняла 11 часов, общее время полётов составило 14 часов. Во время полётов было получено 450 000 плановых и перспективных снимков.
4. Обработка городской съёмки
Для обработки данных было использовано программное обеспечение A3 LightSpeed, являющееся частью системы A3 Edge. ПО LightSpeed обеспечивает выполнение аэротриангуляции (АТ), расчет ЦММ и создание ортофотопланов в автоматическом режиме. В этом проекте для создания ортофотопланов была использована ранее созданная ЦМР.
Обработка данных, включая АТ и создание ортофотопланов, была проведена в автоматическом режиме за 15 дней. Точность результирующих продуктов соответствовала масштабу 1:2000.
Исаакиевский Собор. Санкт-Петербург, A3 Edge плановые и перспективные снимки
Для сравнения, Агентство «Балтаэросервис» в 2011 году выполнила подобный проект по аэросъёмке и созданию ортофотопланов на ту же территорию. Аэросъёмка была выполнена камерой PhaseOne и для обработки использовалось ПО Талка 4.0. На обработке в том проекте работало пять операторов на протяжении шести месяцев. С системой А3 вся обработка заняла всего 15 дней с участием одного оператора.
В результате выполнения этого проекта были получены ориентированные плановые и перспективные цветные снимки, и цветные ортофотопланы, построенные только из плановых снимков. Все снимки, плановые и перспектив-
ные, в дальнейшем могут быть использованы для создания трехмерной модели города и для ведения мониторинга и инвентаризации городской территории.
5. Аэросъёмка обширной лесной территории.
Второй проект компании, выполненный с системой A3 Edge, был обширный проект для целей лесного хозяйства России. Площадь лесов в России составляет более 1,2 млрд. гектар. Инвентаризация лесных угодий и таксация леса проводится каждый год. Как правило, для инвентаризации используют спутниковые снимки, а таксация проводится наземным способом. A3 Edge технология благодаря своей чрезвычайно высокой производительности аэрофотосъемки и наземной обработки, успешно конкурирует со спутниковыми технологиями. Высокая разрешающая способность на местности, высокое измерительное качество и высокое качество изображения в цветном и ИК диапазонах, позволяют заменить трудоемкие наземные методы таксации лесов на высокоэффективные дистанционные технологии.
Лесной район. Цветное ИК ортофото и цветной снимок
В этом проекте за один лётный сезон одним самолётом было отснято 33 490 кв. км цветного и ИК изображения с наземным разрешением 14 см. Собственно аэросъёмка заняла меньше 48 часов.
Область
Новгородская (два участка)
Псковская 1
Ленинградская
Карелия
Посковская 2 (два участка)
Архангельская Всего
Площадь (км2) Расстояние от базы (км) Время съемки (часг)
10,780 250/330 16.0
1,290 4,660 8,750 200 170 550 2.4 6.4 11.9
1,110 340/320 2.1
6,900 33,490 530 8.9 47.7
полета (час)
36.1
3.8
10.9
25.7
5.8
20.6 102.9
Аэросъемка выполнена со следующими параметрами:
•Высота полета - 5400 м
•Наземная скорость - 280 км/час
•Продольное и поперечное перекрытие - 55% - 70%
•Расстояние между маршрутами - 3000 м
6. Обработка съёмки лесной территории
Автоматическая обработка изображения состоит из двух основных фотограмметрических процессов - аэротриангуляция и создание ортофотопланов. Для создания ортофотопланов в этом проекте была использована существующая ЦМР. В результате аэросъемки и наземной обработки было создано 4-х полосное (цветное + ИК) ортофото с разрешением 30 см. Вся обработка была проведена в автоматическом режиме программой А3 LightSpeed. Общая обработка была завершена за 52 дня.
Программное обеспечение А3 LightSpeed имеет несколько мощных характеристик. Последняя версия LightSpeed поддерживает одновременное уравнивание до 250000 плановых и наклонных снимков в одном блоке. Это влияет на размер блока: для наземного разрешения 30 см, продольного перекрытия 55% и поперечного перекрытия 60%, площадь блока составит 55000 кв. км. Это свойство позволяет обрабатывать очень большие площади в виде единого блока, обеспечивая высокую однородную точность в блоке и ликвидацию ручных процессов обеспечения связи между отдельными блоками. Стоит также упомянуть автоматический поиск связующих точек и автоматическое создание линий порезов, хорошо работающих даже на поверхности, покрытой плотным лесом. Без этих мощных свойств автоматической обработки изображения, автоматическая фотограмметрическая обработка была бы просто невозможна. Высокая точность фототриангуляции обеспечивается наличием множественных перекрытий между снимками и наличием большого количества связующих точек. Такие процессы, как автоматическая коррекция яркости, цвета и контрастности, а также удаление дымки, обеспечивают высокое качество изображения конечных продуктов.
В следующей табл. представлены параметры производительности обработки объектов:
Область Площадь (км2) Время обработки (день)
Новгородская (два участка) 10,780 14
Псковская 1 1,290 5
Ленинградская 4,660 8
Карелия 8,750 12
Посковская 2 (два участка) 1,110 5
Архангельская 6,900 8
Всего 33,490 52
В результате выполнения проекта, Рослесинфоргу были представлены следующие материалы:
• Цветные цифровые инфракрасные снимки для проведения стерео таксации и стерео векторизации,
• 4-х канальные ортофотопланы (RGB+ИК) на всю территорию аэросъёмки для целей лесоустройства
Лесной район. Цветное ИК ортофото 7. Заключение
Компания «Агентство Балтаэросервис», используя систему A3 Edge, успешно завершила выполнение аэросъёмки и создание ортофотопланов на территорию Санкт-Петербурга и обширных лесных областей Северо-Запада России.
Перекрёстная аэросъемка Санкт-Петербурга площадью 2007 кв. км с наземным разрешением 10 см и обеспечением всей площади плановыми и перспективными снимками заняла 11 часов, а автоматическая обработка - 15 дней. Для аэросъёмки лесных массивов площадью 33490 кв. км с наземным разрешением 14 см и получением цветных и ИК снимков потребовалось менее 48 часов, а автоматическая обработка была завершена за 52 дня.
Отметим, что аэросъемочный сезон 2014 года - это первый самостоятельный опыт использования компанией комплекса A3 Edge. С учетом того, что на протяжении всего сезона параллельно с выполнением производственных задач, шло обучение сотрудников через службу поддержки VisionMap, Компания "Агентство Балтаэросервис" удовлетворена высокой производительностью системы, высоким наземным разрешением и качеством изображения. Конечные материалы соответствовали требованиям заказчика.
© Александр Магаршак, Юрий Райзман, 2015
