CC BY
22
УДК 528.8.04
Дауылбаев Б.А. студент магистрант кафедра «Геодезии и картографии» Евразиский национальный университет имени Л.Н. Гумилева
Республика Казахстан, г. Астана ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БПЛА ДЛЯ 3Д МОДЕЛИРОВАНИЯ Аннотация: создание трехмерной модели городов является актуальной темой на данный момент. Для создания трехмерной модели в городских условиях самым оптимальным решением будет использование беспилотных летательных аппаратов. В статье рассмотрены все существующие типы беспилотных летательных аппаратов, используемых для трехмерной модели. В статье анализируются все возможности различный беспилотных летательных аппаратов. Главной целью исследования является определение наиболее подходящего типа беспилотных летательных аппратов необходимого для создания трехмерной модели сооружении в городских условиях.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, БПЛА, 3Д ГИС, аэросъемка, трехмерное моделирование, ГИС, ДЗЗ.
Dauylbaev B.A. graduate student Department of Geodesy and Cartography L.N.Gumilyov Eurasian National University Republic of Kazakhstan, Astana FEATURES OF UAV USE FOR 3D MODELING Abstract: the creation of a three-dimensional model of cities is an actual topic at the moment. To create a three-dimensional model in urban conditions, the most optimal solution will be the use of unmanned aerial vehicles. The article considers all existing types of unmanned aerial vehicles used for the three-dimensional model. The article analyzes all the possibilities of various unmanned aerial vehicles. The main purpose of the study is to determine the most suitable type of unmanned aerial vehicles necessary to create a three-dimensional model of construction in urban conditions.
Keywords: remote sensing, UAV, 3D GIS, aerial photography, 3D modeling, GIS.
Создание трехмерной модели городов являеться одной из актуальных тем на сегодня, но из за высокой стоимости и низкой детальности, использование космических снимков или аэросъемки с самолета является не рентабельной. Решением данной проблемы может стать использование беспилотных летательных аппаратов.
Беспилотные летательные аппараты это воздушное судно без пилота на борту. Изначально беспилотные аппараты использовались для решения
военных задач, но со временем использование беспилотных аппаратов приобрело широкое распространение в коммерческих, сельскохозяйственных и научных областях.
Беспилотные авиационные системы включают в себя наземный пункт контроля и сам летательный аппарат. Полет аппаратов может производиться с разной степенью автономности: человеком с дистанционным пультом управления, либо полностью автономно[1].
В зависимости от решаемой задачи беспилотные летательные аппараты бывают разных типов и размеров. При исследовании не рассматривались концептуальные и военные модели беспилотных аппаратов.
Беспилотные летательные аппараты с неподвижным крылом используют крылья как обычный самолет, за счет этого в отличии от винтовых аппаратов беспилотных аппаратов с неподвижным крылом затрачивают меньше энергии (рис. 1). По этой же причине они могут покрывать большие расстояния. Это имеют очень высокую степень важности при составлении ортофотопланов больших территории [2].
Рисунок - 1. БПЛА SenseFly с неподвижным крылом
Из недостатков беспилотных аппаратов с неподвижным крылом стоит отметить не возможность зависания на одном месте при необходимости, также сложности вызывает взлет и посадка летательного аппарата, так как в зависимости от размеров может возникнуть необходимости взлетно-посадочной полосы или пусковой катапульты (рис. 2).
Рисунок - 2. Взлетная катапульта для БПЛА с неподвижным крылом
К недостаткам аппаратов типа неподвижного крыла можно отнести и их высокую цену и сложность в управлении для человека не знающего. В связи с этим для полета аппаратами такого типа не должны допускаться лица не имеющие опыта, так как аппараты такого типа не могут зависать на одном месте (рис. 3).
Рисунок - 3. Сломанный БПЛА с неподвижным крылом
Беспилотные аппараты вертолетного типа с одним винтом имеют один большой винт и маленький хвостовой. Достоинством одновинтовых беспилотников, является большая эффективность по сравнению с многовинтовыми аппаратами, также для движения могут использоваться газовые двигатели, что позволяет летать аппарату дольше (рис. 4). Одним из
важнейших достоинств одновинтовых аппаратов является большая грузоподъёмность, к примеру, лазерный сканер [3].
Рисунок - 4. БПЛА Одновинтовой
Данный тип беспилотных аппаратов не является популярным среди пользователей. Причиной тому является высокая цена относительно от мульти роторных аппаратов, также можно к этому отнести сложность в управлении. Не достаточная квалифицированность оператора управляющего беспилотником может привести не только к поломке аппарата, но и к травмам окружающих людей, так как лопасти могут нанести вред.
Беспилотные летательные аппараты многовинтового типа на данный момент являются самыми популярными. Многовинтовыми называются беспилотные летательные аппараты с 4 и более крутящимися винтами [4]. Основными достоинствами многовинтовых аппаратов доступность цены, легкость в управлении и хорошая маневренность (рис. 5).
К минусам многовинтовых аппаратов можно отнести относительно короткую продолжительность полетов 20-30 минут за одну батарею. Сложность установки полезной нагрузки, причина тому малая грузоподъемность.
После обзора всех трех типов беспилотных летательных аппаратов был проведен анализ. Исходя из анализа всех достоинств и недостатков летательных аппаратов, приведенных выше, была составлена таблица 1.
Таблица - 1. Достоинства и не достатки беспилотных летательных аппаратов разного типа
Тип БПЛА Достоинства Недостатки
С неподвижным крылом • длительность полета • сложность
• большой охват посадки и взлета
• высокая скорость полета • высокая цена • сложность в управлении
Одновинтовой • длительность полета • сложность в
• грузоподъемность управлении
• управляемость камерой • высокая цена • травма опасность
Многовинтовой • низкая цена • ограниченное
• простота использования время полета
• возможность работы в • малая
ограниченных пространствах грузоподемность
• управляемость камерой
Использование каждого типа беспилотных аппаратов при трехмерном моделировании имеют свои достоинства. Беспилотные летательные аппараты с неподвижным крылом хорошо подойдут для создания цифровой
модели местности и рельефа, но использование в городских условиях при моделировании сооружении со сложной архитектурой могут возникнуть проблемы с достоверностью полученных результатов. Одновинтовой беспилотный аппарат может решит проблемы возникающие при использовании беспилотных аппаратов с неподвижным крылом, но в городских условиях высокая вероятность, того что аппарат может разбиться. Проанализировав все собранные материалы, мы пришли к выводу, что для создания трехмерной модели города необходимо использовать многовинтовой тип беспилотных летательных аппаратов, так как многовинтовой беспилотный аппарат намного маневреннее других типов беспилотных аппаратов и цена у них является самой доступной.
Использованные источники:
1. Kenneth Munson Jane's Unmanned Aerial Vehicles and Targets, Issue 15, Jane's, 2000
2. Bento Maria de Fatima. Unmanned Aerial Vehicles : An Overview // Inside GNSS. 2008. Vol. 3. № 1. Р. 54-61.
3. Kemper P., Suzuki K., Morrison J. UAV Consumable Replenishment: Design Concepts for Automated Service Stations // Journal of Intelligent and Robotic Systems. 2011. Vol. 61. № 1. Pp. 369...397.
4. Иноземцев Д.П. Беспилотные летательные аппараты: теория и практика. Часть 1. Обзор летательных средств // АТИП. 2013. № 2. С. 49\
