CC BY
146
ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ
УДК 550.778.35
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ НА ПРИМЕРЕ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ
Константин Александрович Шрайнер
ООО ЦГИ «Прогноз», 660025, Россия, г. Красноярск, пер. Вузовский, д. 3, оф. 223, маркшейдер, тел. (391)201-13-26, e-mail: [email protected]
Иван Владимирович Макаров
ООО НПП «АВАКС-ГеоСервис», 660025, Россия, г. Красноярск, пер. Вузовский, д. 3, оф. 223, гл. инженер, тел. 8-923-271-93-40, e-mail: [email protected]
В статье рассмотрены возможности применения беспилотных летательных аппаратов собственного производства для целей дистанционного зондирования и мониторинга на примере открытых горных работ.
Ключевые слова: аэрофотосъемка, беспилотный летательный аппарат, открытые горные работы, мониторинг.
USAGE OF UNMANNED AERIAL VEHICLES FOR MONITORING PURPOSES ON EXAMPLE OF OPEN-PIT MINING
Konstantin A. Schrainer
GRC «Prognoz» Group Ltd, 660025, Russia, Krasnoyarsk, 3-223 Vuzovsky, mining surveyor, tel. +7(391)201-13-26, e-mail: [email protected]
Ivan V. Makarov
RPE «AVASYS-GeoService» Ltd, 660025, Russia, Krasnoyarsk, 3-223 Vuzovsky, chief engineer, tel. 8-923-271-93-40, e-mail: [email protected]
The article considers the possibility of using original unmanned aerial vehicles for remote sensing and monitoring on example of open cast mining.
Key words: aerial photography, unmanned aerial vehicle, open pit mining, monitoring.
Сибирский федеральный университет и ООО НПП «Автономные аэрокосмические системы - ГеоСервис» («АВАКС-Геосервис») при поддержке Крас-
47
Дистанционное зондирование
ноярского краевого фонда науки осуществляют разработку комплексов для дистанционного зондирования Земли на базе беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).
К настоящему времени разработан и доведен до опытной эксплуатации комплекс с рабочим названием «Дельта». Основные задачи комплекса - аэрофотосъемочные работы с целью составления ортофотопланов, а также визуальное наблюдение в режиме реального времени. Комплекс прошел законченный цикл испытаний как в условиях полигона, так и на объектах края.
Данный комплекс готовится к мелкосерийному производству и к выводу его на рынок услуг по аэрофотосъемке. Конкурентным преимуществом комплекса «Дельта» перед аналогами является полностью автоматическая предстартовая и полетная самодиагностика. Работа аппарата от старта с катапульты и до посадки на парашюте полностью автоматизирована, что исключает человеческий фактор. Решения принимаются только на уровне текущей задачи: работать по маршруту, вернуться в точку запуска и т. д. В случае возникновения отклонений от заданных параметров, комплекс автоматически предпримет меры по их устранению или осуществит посадку, вернувшись на точку старта. Заложенные в конструкцию решения повышают надежность, производительность и обеспечивают простоту обслуживания комплекса.
Направлениями применения комплекса «Дельта» могут быть:
• контроль за состоянием лесных и сельскохозяйственных угодий;
• мониторинг снеговой и гидрологической обстановки; контроль за ведением дорожных и горных работ; рекламная аэрофотосъемка;
аэрофотосъемка недвижимости и др.
Перспективными направлениями использования БПЛА для горных работ могут являться:
создание ортофотопланов высокого разрешения как исходной информации для планирования горных работ;
контроль за ведением и состоянием горных работ; мониторинг состояния уступов; мониторинг взрывных работ; мониторинг оползней на отвалах пустых пород.
В 2011 г. коллектив-разработчик произвел аэрофотосъемку угольного разреза «Бородинский».
На создание ортофотоплана потребовался 1 вылет БПЛА «Дельта» длительностью 40 минут на высоте 1 км. За это время было сделано 296 снимков, продольное перекрытие которых составляет около 70 %, а поперечное - более 50 %.
При этом достигается разрешение в 14 см на 1 пиксель.
Для сравнения, ряд аэрофотоснимков был наложен на сводный план, сделанный маркшейдерской службой Бородинского разреза. Изображение на аэро-
48
Дистанционное зондирование
фотоснимках в большей степени соответствует маркшейдерской съемке, чем ортофотоплан в целом. Некоторое несоответствие обусловлено тем, что сшивка аэрофотоснимков производилась в неспециализированном ПО, а привязка ортофотоплана осуществлялась по нескольким контурным точкам, тогда как по инструкции на каждый из снимков требуется не менее 4 контурных точек.
Благодаря хорошему качеству снимков, можно вести наблюдения за производством некоторых технологических процессов, например:
буровые работы (где обуривается блок, сколько буровых станков на нем находится, какая часть блока обурена);
взрывные работы (расположение оборудования в момент взрыва); погрузочные работы (контроль простоев погрузочного и транспортного оборудования);
ведение отвалообразования (отсыпаются ли предохранительные валы для самосвалов, рационально ли используется площадь);
дистанционное наблюдение за оползнями в отвалах; контроль актуальности маркшейдерской съемки (отвалов, удаленных участков, автомобильных дорог и железнодорожных путей).
Это актуально для предприятий с дефицитом кадров маркшейдерской службы, где нет возможности производить маркшейдерские работы в полном объеме.
Сейчас ведутся активные работы по оснащению БПЛА «Дельта» теплови-зионной камерой высокого разрешения. Это позволит:
осуществлять контроль за состоянием техногенных объектов в условиях многолетней мерзлоты;
фиксировать места прорыва теплотрасс;
выявлять очаги возгорания в торфяниках, на выходах угольных пластов и в отвалах вскрышных пород.
Тепловизионная съемка свалок также позволит следить за очагами возгораний.
Особенно актуальна тепловая съемка для угольных месторождений 4-го класса пожароопасности.
В феврале 2012 г. была произведена аэрофотосъемка п. Миндерла с высоты 400 м и наложением топографической съемки на аэрофотоснимок.
Для этого была произведена топографическая съемка участка, на поверхности участка маркированы 9 контурных точек и инструментально определены их координаты.
Аэрофотоснимки, на которые попало 4 и более контурных точек, были трансформированы и наложены на топосъемку. Отличия в положении зданий и сооружений внутри контурных точек составили не более 30 см.
В настоящее время проводятся активные работы по калибровке фотокамеры и определению параметров дисторсии для исключения их влияния на точность определения координат. Одновременно ведутся работы по сшивке и при-
49
Дистанционное зондирование
вязке обработанных аэрофотоснимков, для определения влияния искажения снимков, получаемых при сшивке.
Дальнейшее развитие беспилотных технологий определено в нескольких направлениях:
• предоставление услуг по аэрофотосъемке для нужд муниципальных образований с целью периодического экологического мониторинга;
• целевая разработка и предоставление комплексов БПЛА для нужд конкретных предприятий и их сервисное обслуживание;
• обучение персонала для работы с комплексом БПЛА.
Перспективными направлениями развития являются:
• разработка платформы БПЛА взлетной массой 50 кг и массой полезной нагрузки до 20 кг (модификация «Гамма»);
создание комплексов, укомплектованных фотограмметрической аппаратурой для целей маркшейдерского обеспечения и производства полноценной аэрофотосъемки, соответствующей требованиям инструкции по производству маркшейдерских работ;
• создание многоцелевых комплексов «Гамма» для выполнения аэромагнитометрических исследований для задач геофизики. Для этого в конструкции будут минимизированы наводимые магнитные поля.
Данный проект от стадии производства БПЛА до проведения опытнометодических работ на участке открытых горных работ угольного разреза Бородинский (2 года) был реализован силами творческого коллектива отдела беспилотных авиационных систем студенческого конструкторского бюро СФУ.
В 2012 г. проект вышел на этап коммерциализации, в рамках которой образовано малое научно-производственное предприятие «Автономные аэрокосмические системы - ГеоСервис» (ООО НПП «АВАКС-ГеоСервис») с целью производства БПЛА комплексов и предоставления широкого спектра услуг на их базе.
Получено 09.04.2012
© К.А. Шрайнер, И.В. Макаров, 2012
50
