Разработка технологии определения высот древесно-кустарниковой растительности при помощи БПЛА

Актуальность проблемы
Алгоритм обработки и визуализации данных, позволяющий на основе данных, собранных с помощью БПЛА, производить подсчет древесно-кустарниковой растительности.
Эффективность разрабатываемой технологии определяется снижением расходов инфраструктурных компаний (РЖД, электроэнергетика, трубопроводный транспорт) на очистку охранных зон по сравнению с традиционным способом.
Реализация технологии позволит сократить расходы и трудозатраты специалистов для мониторинга охранных зон линейных объектов инфраструктуры.
На международном рынке есть аналоги (https://www.satelytics.com/), построенные на обработке данных спутниковой съемки. Минусы технологии заключаются в высокой стоимости спутниковой съемки (от 2000$ за 100 квадратных километров) и низком разрешении получаемых фотографий.
Разрабатываемая технология связана с основными проблемами лесоустройства РФ

Описание предлагаемого решения
Услуга по цифровой таксации древесной растительности позволит проводить работы быстрее, дешевле и с большей точностью.
Цифровизация процесса подсчета точного числа и точной высоты опасно стоящих деревьев (ОСД), подлежащих вырубке с помощью БПЛА (беспилотного летательного аппарата)

Описание предлагаемого решения
Экспериментальные работы на участке ЛЭП (35кВ)
После составления полетных заданий было проведено 3 полета БПЛА Phantom 4 Pro.
Детализация используемых в анализе фотоматериалов (размер пикселя: 3.9см).
Проведение аэрофотосъемки на тестовом участке

Описание предлагаемого решения
Первым этапом обработки полученных в ходе полевых исследований данных было построение высокодетализированного плотного облака точек и ортофотоплана на основе фотоснимков.
Построение плотного облака точек производилось в ПО Metashape Agisoft Professional (бывш. Photoscan Pro)
Исследование собранных с помощью БПЛА данных.

Описание предлагаемого решения
Следующим этапом обработки стало наполнение проекта в кроссплатформенной геоинформационной система Q-gis, анализ ортофотоплана и дополнительная обработка плотного облака точек.
определение точных координат опор ЛЭП на ортофотоплане.
определены границы охранных зон ЛЭП отдельно по каждому пролету рассчитаны проекции крайних проводов на земную поверхность

Описание предлагаемого решения
Результат определения охранной зоны был экспортирован в векторном формате и импортирован в ПО для переклассификации облака точек
Результат дополнительной также был внесен в проект ГИС с цветовой визуализацией высотного распределения

Описание предлагаемого решения
По результатам проведенных работ был сформирован отчет по высотному распределению древесно-кустарниковой растительности по каждому пролету ЛЭП
Анализ результатов пробной обработки данных, собранного с тестового участка, формирование результатов анализа для целей дальнейшей разработки.

Календарный план
Разработка технологической карты проекта на основе пробной фотограмметрической обработки данных (с 15.01.2020 по 29.02.2020);
Исследование верифицированных данных тестовой обработки с помощью натурных измерений высот деревьев на тестовом участке (с 01.03.2020 по 31.03.2020);
Разработка и внедрение новых настроек алгоритма, на основе проведенных экспериментов, с целью повышения точности определения высот. (01.04.2020 по 31.05.2020);
Разработка экспериментальной технологии определения высот древесно-кустарниковой растительности. (01.06.2020. по 31.09.2020).

Научная новизна
Технология позволит перейти на новый уровень в сфере мониторинга охранных зон линейных объектов инфраструктуры при помощи БПЛА, а также:
Позволит четко определять финансовую политику в области затрат на поддержание охранной зоны
Обеспечит контроль за подрядными организациями (в данный момент объективно это не осуществимо так как протяженность объектов слишком высока)

Сравнение с аналогами
Площадь залесенности полученная по результатам исследования с помощью БПЛА (беспилотного летательного аппарата)
по всем классам ДКР в сопоставлении с данными специалистов электросетевой компании.

Перспектива развития проекта
Технология будет представлять собой облачный вычислительный сервис с пользовательским веб-интерфейсом, через который пользователь сможет в автоматическом режиме без специальных навыков и знаний осуществлять фотограмметрическую обработку данных аэрофотосъемки

Рынок и риски
Потенциальными конечными потребителями сервиса станут компании, осуществляющие эксплуатацию линий электропередач различной мощности на территории России. Кроме того, клиентами сервиса могут стать инфраструктурные компании: Транснефть, Газпромтрансгаз, РЖД.
Емкость рынка при цене в 5 т. руб. составит 11,7 млрд. рублей (из расчета 2,34 млн км линий электропередачи помноженных на 5 т. руб)

Финансовый план проекта