Применение беспилотных летальных аппаратов для построения цифровой модели местности и топоповерхности разреза Юньягинский

Актуальность
Актуальность темы обусловлена техническим прогрессом и стремлением заказчиков минимизировать затраты, такие как: финансовые затраты, временные затраты, затраты на персонал и сотрудников для выполнения данных работ. Благодаря использованию БПЛА при построении цифровой модели местности и топоповерхности работа предприятий осуществляется более продуктивно, без привлечения сторонних подрядчиков и крупной авиации

Цель выпускной квалификационной работы
Построение цифровой модели местности и топоповерхности при помощи аэрофотосъемки с беспилотного летательного аппарата

Задачи
Изучить устройство квадрокоптера Phantom 4 RTK с помощью которого будет проводиться аэрофотосъемка разреза «Юньягинский»
Изучение физико-географической и климатической характеристики района работ
Ознакомление с местной системой координат и маркшейдерской опорной сетью
Ознакомление с нормативно-правовыми обеспечениями полетов
Проведение аэрофотосъемочных работ разреза «Юньягинский»
Обработка данных в программных обеспечениях, полученных при проведении аэрофотосъемки
Построение цифровой модели местности с помощью данных, полученных при обработке программными обеспечениями

История

Нормативно-правовые обеспечения полетов
Воздушный кодекс РФ
Федеральные использования воздушного пространства РФ
Федеральные авиационные правила полетов в воздушном пространстве РФ
Федеральные правила выполнения полетов воздушных судов по воздушным трассам, местным воздушным линиям и в районах авиационных работ
Федеральные правила производства полетов гражданской авиации
Табель сообщений о движении воздушных судов в РФ
Основные положения по аэрофотосъёмке, выполняемой для создания и обновления топографических карт и планов ГКИНП-09-32-80

Нормативно-правовые обеспечения полетов
Способы постановки БВС на учет с приложением фотографии БВС:
1) Через Единый портал государственных услуг.
2) Через Портал учета беспилотных воздушных судов.
или
3) Почтовым отправлением.
Кому: Федеральное агентство воздушного транспорта (Росавиация)
Куда: 125167, г. Москва, Ленинградский проспект, д. 37, корп. 2
На конверте сделать отметку «учет БВС».

Квадрокоптер DJI Phantom 4 RTK
Технические характеристики:
размер – 289,5 х 289,5 х 196 мм;
вес – 1,38 кг;
GPS/GLONASS-модуль;
гироскоп;
2 компаса;
бортовой компьютер;
высотометр, акселерометр, сонар;
аккумулятор – 5350 mAh LiPo 2S;
сенсоры системы слежения.
Летные характеристики:
максимальная скорость взлета – 6 м/с;
максимальная скорость приземления – 4 м/с;
максимальная скорость – 20 м/с;
максимальная высота полета – до 6000 метров;
стабильный полет при скорости ветра – до 10 м/с;
дальность полета – до 5 км;
длительность полета – до 28 минут;
дальность передачи видеосигнала – до 2 км.
Характеристики камеры:
сенсор — Sony ½,3'', 12,4 Мп;
формат фото — JPEG, RAW;
запись видео — до 4096 × 2160, 24/25p;
формат видео — MP4, MOV;
диапазон ISO — 100-3200;
объектив — f2.8, фокусное расстояние — 20 мм;
поддержка карт памяти microSD.
Пульт управления на Phantom 4 выполнен в едином стиле с коптером (белый глянцевый пластик, плавные линии). Специальное крепление для мобильных устройств позволяет установить не только смартфон, но и планшет (девайсы подключаются к пульту через USB-порт). Спереди располагаются две крупные антенны, они складываются, что облегчает транспортировку коптера от DJI. Стики удобные, их назначение можно менять.

Подготовка к аэрофотосъемке

Калибровка компаса
Включаем Phantom 4, затем нажимаем кнопку «Камера» в приложении DJI на пульте дистанционного управления. Следом нажимаем на строку состояния сверху экрана. В строке «Компас» нажимаем «Калибровка» и соглашаемся. Удерживая квадрокоптер в горизонтальном положении и поворачиваем его на 360 градусов. Если всё верно – индикатор состояния квадрокоптера загорится зеленым.
Далее, разворачиваем квадрокоптер на 90 градусов и вращаем его на 360 градусов. Если всё верно – индикатор состояния квадрокоптера замигает зеленым. Если индикатор состояния квадрокоптера загорелся красным – повторяем процесс калибровки отойдя подальше от металлических предметов.

Аэрофотосъемка
Сразу же после запуска отзваниваемся в Единый региональный Центр Организации Воздушного Движения, а также звоним руководителю полетов Воркуты и сообщаем о начале полета
Единый региональный Центр Организации Воздушного Движения, а также звоним руководителю полетов Воркуты и сообщаем об окончании полета

Обработка снимков и построение ЦММ

Обработка облака точек

Построение поверхности

Применение цифровой модели местности
Сфера применения цифровой модели местности:
Построение рельефа для топографических планов;
Определение объемов открытых горных работ;
Исполнительные BIM-модели уровня LOD-2;
Визуализация проектных решений;
Выбор оптимального пути линейного объекта;
Мониторинг территории, путем сравнения двух ЦММ, выполненный в разное время;
Определение точек установки городских видеокамер с исключением «мертвых» зон.
С помощью топоповерхности, также можно:
Высчитывать объём горной массы;
Мониторить состояние отвалов, земной поверхности;
Отслеживать нарушения техники безопасности при проведении раскопок.

Заключение
Достигнута поставленная цель
Выполнены задачи
Построена цифровая модель местности
Создан ортофотоплан
Выполнена графическая часть топоповерхности ЦММ