CC BY
197
УДК 528.8+904
ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АРХЕОЛОГИЧЕСКИХ РАБОТ С ПРИМЕНЕНИЕМ БПЛА И МЕТОДОВ СТЕРЕОФОТОГРАММЕТРИИ
Андрей Леонидович Быков
ООО «Лаборатория автоматизации геодезических и фотограмметрических работ», 644008, Россия, г. Омск, Поселковая 2-я, 8, ведущий инженер, тел. (3812)268-910, e-mail: [email protected]
Александр Сергеевич Костюк
ООО «Лаборатория автоматизации геодезических и фотограмметрических работ», 644008, Россия, г. Омск, Поселковая 2-я, 8, ведущий инженер, тел. (3812)268-910, e-mail: [email protected]
Василий Леонидович Быков
ООО «Лаборатория автоматизации геодезических и фотограмметрических работ», 644008, Россия, г. Омск, Поселковая 2-я, 8, директор, кандидат технических наук, доцент, тел. (3812)268-910, e-mail: [email protected]
Леонид Васильевич Быков
ООО «Лаборатория автоматизации геодезических и фотограмметрических работ», 644008, Россия, г. Омск, Поселковая 2-я, 8, заместитель директора, кандидат технических наук, доцент, тел. (3812)268-910, e-mail: [email protected]
Лариса Вениаминовна Татаурова
Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского, 644077, Россия, г. Омск, пр. Мира 55-А, кандидат исторических наук, доцент кафедры первобытной истории, тел. (3812)670-104, e-mail: [email protected]
Павел Викторович Орлов
Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского, 644077, г. Россия, г. Омск, пр. Мира 55-А, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, тел. (3812)670-104, e-mail: [email protected]
Павел Михайлович Погарский
ООО «Опытно-конструкторское бюро малые беспилотные аппараты», 644024, Россия, г. Омск, Пушкина 39, директор, тел. (3812)531-868, e-mail: [email protected]
В статье представлены результаты экспериментальных работ по геодезическому сопровождению археологических работ с помощью аэрофотосъемки с беспилотного летательного аппарата.
Ключевые слова: аэрофотосъемка, беспилотный летательный аппарат, фотограмметрическая обработка снимков, ортофотопланы, археологические памятники.
GEODETIC SUPPORT ARCHEOLOGICAL WORK USING UAV AND METHODS STEREOPHOTOGRAMMETRY
Andrey L. Bykov
Ltd. "Laboratory Automation geodetic and photogrammetric", 644008, Russia, Omsk, Poselkovaya 2-nd, 8, senior engineer, tel. (3812)268-910, e-mail: [email protected]
Alexander S. Kostiuk
Ltd. "Laboratory Automation geodetic and photogrammetric", 644008, Russia, Omsk, Poselkovaya 2-nd, 8, senior engineer, tel. (3812)268-910, e-mail: kas-55 @yandex.ru
Vasily L. Bykov
Ltd. "Laboratory Automation geodetic and photogrammetric", 644008, Russia, Omsk,
Poselkovaya 2-nd, 8, Director, Ph.D., associate professor, tel. (3812)268-910, e-mail: [email protected]
Leonid V. Bykov
Ltd. "Laboratory Automation geodetic and photogrammetric", 644008, Russia, Omsk, Poselkovaya 2-nd, 8, Deputy Director, Ph.D., associate professor, tel. (3812)268-910, e-mail: blv-55 @yandex.ru
Larissa V. Tataurova
Omsk State University Dostoevsky, 644077, Russia, Omsk, Mira 55-A, Ph.D., assistant professor of prehistory, tel. (3 812) 670-104, e-mail: [email protected]
Pavel V. Orlov
Omsk State University. Dostoevsky, 644077, Russia, Omsk, Mira 55-A, a leading researcher, tel. (3812)670-104, e-mail: [email protected]
Pavel M. Pogarsky
LLC "Experimental Design Bureau of small UAVs", 644024, Russia, Omsk, Pushkin, 39, director, tel. 531-868, e-mail: [email protected]
The article presents the results of experimental work on the geodesic support archaeological work using aerial photography with a UAV and ground surveys stereophotogrammetric.
Key words: aerial photography, an unmanned aerial vehicle, photogrammetric image processing, orthophotos, archaeological sites.
Археологические исследования - это еще одна область, в которой аэросъемка с БПЛА и методы наземной стереофотограмметрии находят широкое применение. В сочетании со строгой фотограмметрической обработкой изображений и применением GNSS в целом совершенствуется методика геодезического обеспечения археологических исследований.
В полевых сезонах 2011-2012 г. сотрудниками ООО «ЛАГ», г. Омск, учеными Омского государственного университета и Омского филиала ИАЭТ СО РАН, а также специалистами ООО «ОКБ МБА», г. Омск, была разработана и опробована методика геодезического определения
пространственного положения археологических памятников, раскопанных объектов и находок, что позволяет выполнять различные реконструкции [1].
В сезоне 2013 года авторским коллективом были выполнены работы по апробации технологии геодезического сопровождения археологических исследований на русском комплексе ХУП-ХУШ вв. Ананьино-1, расположенного в Тарском районе Омской области. В письменных источниках упоминание о деревне Ананьино приходится на начало XVII века. Раскопки на памятнике были начаты в 2005 году, продолжены в 20102012 гг. Исследовано 604 кв.м. на поселении и 260 кв.м. на кладбище. Раскоп 2013 года пополнил изученную площадь поселения на 256 кв.м., и именно на этот участок попал жилищный комплекс.
На первом этапе методами спутникового позиционирования были определены координаты базовой станций. Способом электронной тахеометрии была создана цифровая модель рельефа, выполнена привязка раскопа к мировой системе координат, в которой определялось положение находок и объектов, обнаруженных в процессе раскопок.
В полевом сезоне 2013 года комплексные исследования по предложенной методике на этом памятнике были продолжены, и поставлены задачи для второго этапа:
1 разработка методики построения ландшафтной модели местности с помощью БПЛА;
2 разработка методики построения трехмерных моделей раскопанных объектов, привязка их к площади раскопа и памятника.
Для построения ландшафтной модели была выполнена аэрофотосъемка местности в районе расположения памятника. Аэрофотосъемка выполнялась с помощью беспилотного летательного аппарата «Эльф ПП-45», конструкции П.М. Погарского. Фотографирование выполнялось с высот 200 - 300 м. Пилотирование выполнялись по изображению на экране компьютера с помощью специально разработанного программно-аппаратного комплекса, представленного на рис. 1.
а) б)
Рис. 1. Навигационный комплекс:
а) общий вид; б) вид экрана монитора пилота Для привязки аэроснимков в районе работ была выполнена маркировка и привязка опознаков. Точки маркировались искусственным контрастным материалом. Координаты опознаков определялись относительно базовой станции в мировой системе координат WGS-84 по GNSS технологии в режиме RTK.
Камеральная обработка аэроснимков выполнялась в цифровой фотограмметрической системе (ЦФС) «Фотомод». Фотограмметрические работы были выполнены с точностью, отвечающей требованиям создания топографических планов масштаба 1:2000. В результате был создан фотоплан и тематический план местности, представленные на рис. 2.
Рис. 2. Картографические материалы: а) фотоплан; б) тематический план
Информация о рельефе местности была скопирована с материалов наземной топографической съемки, выполненной в 2012 году. Дополнительно на модель были нанесены границы раскопов 2012 и 2013 годов, дешифрирован контур бывшего поселения. На основе этой информации выполнена трехмерная визуализация, представленная на рис. 3.
Рис. 3. Трехмерная визуализация памятника
В процессе раскопок, по мере обнаружения находок и объектов, кроме послойного картографирования артефактов и площадных объектов, выполнялась наземная стереосъемка фрагментов раскопа. Для привязки изображений использовались специальные маркированные точки, координаты которых определялись относительно базовой станции в единой системе с опознаками аэрофотосъемки. Это позволило впоследствии поместить фотопланы раскопанных объектов (сооружений, скоплений керамики) на фотопланы раскопов.
Съемочные камеры были предварительно калиброваны на тест-объекте по авторской методике. Взаимное ориентирование аэрофотоснимков было выполнено со средней квадратичной погрешностью 0.3 пикселя. Построение модели выполнялось способом связок с использованием 6-10 опорных точек. Результаты оценки точности построения модели по материалам наземной стереосъемки составили: по остаточным поперечным параллаксам - 0.3 пикселя, по расхождениям координат опорных точек в плане - 5 мм, по высоте - 3 мм. Фотопланы фрагментов раскопа представлены на рисунке 4.
а) б)
Рис. 4. Фотопланы фрагментов раскопа: а) развал керамического сосуда; б) фрагмент жилого строения
В процессе стереофотограмметрической обработки снимков была создана цифровая ландшафтная модель местности, иллюстрируемая фотопланами, тематической картой и трехмерной визуализацией памятника.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 Применение материалов аэрофотосъемки с беспилотного летательного аппарата для картографического обеспечения археологических работ [Текст] / А. Л. Быков [и др.] // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 1. - С. 139-144.
© А. Л. Быков, А. С. Костюк, В. Л. Быков, Л. В. Быков, Л. В. Татаурова, П. В. Орлов, П. М. Погарский, 2014
