О процессе сбора и обработки информации с беспилотных летательных аппаратов и о тонкостях их применения в инженерных изысканиях рассказал Евгений Пальченков, эксперт компании "Гектар Групп"
- Опишите процесс и этапы получения информации. Что получаете в итоге? Как обрабатываете полученную информацию?
В начале происходит подготовка участка. Уведомляем зональный центр и местные власти о том, что будут проходить воздушные работы в указанном месте, дождавшись согласования выходим в поле, крепим опознавательные знаки и производим на них наземные измерения параллельно с обследованием пунктов государственной геодезической сети.
Можно заранее спланировать маршрут и место закрепления опознаков, если на участке имеются ярко выраженные объекты. Или приехать и спланировать на месте, учитывая рельеф и погодные условия, которые тоже могут повлиять на ход мероприятий. Погода может внести изменения в планы, в худшем случае это 1-2 дня отклонения в средней полосе. Есть аппараты, которые более устойчивы к разнообразным погодным условиям.
Раннее планирование можно проводить на рабочем месте, имея контур в любой известной системе координат. Главное, чтобы были хотя бы «грубые» данные о поверхности земли и известный контур, к примеру, strm-модель рельефа. Еще до полета мы имеем представление о том, какой будет конечный материал. Высота полёта подбирается или исходя из опыта, или можно рассчитать её основываясь на технических характеристиках камеры и требованиях к качеству итогового материала. Пуская БПЛА по рельефу при таком методе планирования, мы должны быть на 100% уверены в качестве модели, которая дает поправки маршрута относительно земли. При съёмке участков не имеющих больших перепадов, учитывать рельеф не обязательно, можно отработать на одном уровне. А в горной местности иногда делаем предварительные залеты на большой высоте для получения «грубых» данных о рельефе, относительно которых будет производиться планирование маршрута.
Далее происходит запуск беспилотника. Он отрабатывает свой энергозапас, по необходимости прилетает на замену аккумулятора и снова отправляется на место, где прервался. С помощью мобильного устройства строится маршрут, выполняется запуск и полностью контролируется весь полёт. Есть множество мобильных версий приложений построения маршрутов для техники DJI, облачные сервисы, к примеру Litchi и Teofly. Сервисы позволяют в поле произвести планирование маршрута и выгрузить его в программное обеспечение наземной станции (пульт и мобильное устройство с приложением).
Вариантов обработки информации много: различные облачные сервисы и программное обеспечение. По моему мнению, лидером в России является ПО Agisoft. Для комплексной обработки информации должны быть ресурсы – дорогое, мощное, подготовленное железо. Теоретически бытовой ПК тоже может обработать такое количество информации, но потратит очень много времени, а время, как известно, – деньги.
Для хранения полученной информации требуется немало свободной памяти, которую тоже необходимо заложить в работу. Один проект на 3000 га может весить более 1 терабайта, это около 10% от целого диска стоимостью 30 000 руб. 10 объектов и диск заполнен.
- На какой высоте летают БПЛА?
С бытовыми квадрокоптерами мы можем использовать воздушное пространство и без запроса воздушного коридора. В прошлом году ввели ограничение по высоте: подъем не более 150 м. Использование возможно только вне населенных пунктов, диспетчерских и запрещенных зон, обозначенных на картах, по которым мы производим предварительную аналитику. В большинстве случаев, если это линейный объект, мы летаем 80-100 м. Если объект площадной, то, соответственно, выше, так как в этом случае от высоты пролета зависит производительность. Подбираем баланс между детализацией и производительностью.
- Какие плюсы в применения БПЛА?
Это удобно. Лень – двигатель прогресса. Раньше осуществить фотограмметрические работы можно было только пилотируемой авиацией. Это было дорого и практически не доступно для малых предприятий. Сейчас есть дешевые китайские беспилотники, позволяющие выполнять фотограмметрические работы высокой точности.
Производительность рабочей группы. Если объект небольшой, то проще произвести работы инструментально. Все зависит от объёмов и ситуации. На объектах более 10 га, например, на открытых полях или застройках, с БПЛА мы собираем около 80% информации, но полученные с них материалы используем как дополнительные данные к изысканиям.
Самый большой плюс – относительная дешевизна технологии. Это способствует развитию и самообучению специалистов, которым ранее это было финансово недоступно. Они применили старые технологии на новом современном инструменте. Появилось много справочной информации: комьюнити сообществ, форумов, телеграмм-каналов и тд, в которых обсуждаются различные методы получения наиболее качественных результатов.
Повышается качество картографического материала. Раньше мы рисовали абрисы и некоторые места могли не увидеть из-за отсутствия доступа на территорию, сейчас мы смотрим сверху и видим почти 95% данных, за исключением подземки.
- Дорогая ли это технология? На что затраты основные? Какие есть минусы или подводные камни?
Технология недорогая. Есть отдельные дорогие аппараты, но если говорить о комплектующих, то это не дорого. Основная стоимость заложена в интеллектуальную собственность, поэтому делают большие наценки на готовое изделие.
Я бы мог отнести к минусам требования к персоналу, но сейчас такие технологические нормы, что даже этот минус не назову. 5-7 назад БПЛА собирались не из таких качественных комплектующих, как сейчас, поэтому были очень высокие требования к пилоту, способному поднять «палки с моторами» и управлять ими. сегодня можно производить полет не выходя из кабинета, с помощью инструментов удаленного администрирования. Несколько лет назад техника DJI научилась летать практически автономно, достаточно собрать и включить дрон.
Так как мы делим воздушное пространство с пилотируемой авиацией, приходится соблюдать порядок. Заранее выделяем себе районы и делаем запрос на воздушное пространство. Если раньше мы летали «по-пиратски», то сегодня все воздушные работы должны быть отражены на общих картах. Связываемся с диспетчерами, показываем где мы будем работать, сообщаем когда взлетаем и когда садимся. Таковы правила.
- Не часто ли ломаются БПЛА?
Такой проблемы нет. Они практически не изнашиваются. Все аппараты сделаны довольно качественно. Многие бытовые беспилотники имеют «кустарную» доработку, потому что некоторые технологии не сертифицированы. Какая-то часть из них запатентована, но не сертифицирована. У меня 4 аппарата на базе китайских квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro и еще ни один не вышел из строя из-за износа. Чаще они разбиваются, сбиваются птицами или заливаются дождём. Есть, конечно, изнашивающиеся части: циклы батареи или места крепления винтов, но это отслеживается пилотом в рабочем процессе, все меняется в поле за пару минут.
- А обработка информации дорого обходится?
Лицензионное программное обеспечение стоит дорого. Программных продуктов, которые дают геодезическую точность не много. Есть 2 гиганта, которые в основном используются: PIX4D и Metashapе.
- Где и в каких условиях невозможно применить БПЛА в ИИ?
Вблизи аэропортов, на военных площадках и закрытых зонах, но я бы не сказал, что это невозможно. Возникают проблемы в согласовании. Есть места, где пролет беспилотника может обернуться статьей уголовного кодекса. Согласование с вооруженными силами всегда проблематично. У них очень много требований. Например, наличие лицензии ФСБ на работу с секретными данными и тд. В большинстве случаев мы используем полученные материалы только лично: работаем с фототриангуляционной моделью, а ортофотопланы используем как абрисы. Как готовый продукт ортофотопланы третьим лицам мы не выдаем, так как для этого необходимо иметь множество документов: лицензии, согласования, штамп генштаба о рассекречивании и тд.
- Какие есть минусы в самих летательных аппаратах? Что-то хотели бы исправить/доработать? Может быть не устраивает энергоэффективность, т.к. выше вы говорили о замене аккумуляторов?
Энергоэффективность бытовых беспилотников не доработаешь. Для длинных дистанций используются другие аппараты - «долголёты». Если мне нужно пролететь 20-100 км, я возьму другой беспилотник, не вижу в этом проблемы, сегодня их достаточно. Нам остается только доработать его точной и легкой геодезической аппаратурой, которая не влияет на производительность полета и позволяет фиксировать точную информацию в воздухе.
- Каковы перспективы использования данных с БПЛА в Инженерных изысканиях и проектировании? Вы считаете, что это прорыв в ИИ?
Да, это прорыв. Технология будет совершенствоваться и с каждым годом будут расти качество, детализация, время полета и энергоэффективность. Разработчики будут максимально повышать качество, насколько технологически это будет возможно, т.к. везде имеются ограничения.
Формально все работы до сих пор велись «по-старинке». Потому что, если способ выполнения не прописан в программе работ, то он считается нелегальным, даже превышая качество и детализацию относительно технического задания. Не так давно применение БПЛА стало легальным. До этого года не было нормативной документации, регламентирующей порядок применения данной технологии, а мы должны были как-то отражать способ получения информации в программе работ. Есть такой нюанс. Пока эта технология развивалась все фотограмметрические работы отражались в НД, которая писалась в 80-х годах. В этом году БПЛА вписали в СП, теперь на него можно ссылаться в программе работ, но не стоит забывать о том, что данные, полученные таким способом, используются как дополнительные.
Развитие технологии БПЛА еще «на заре». В этом направлении сейчас работают в основном энтузиасты и «полевики». В ближайшем будущем, думаю, этим уже будут заниматься компании-гиганты и будет гонка на лучший результат. В геодезии «лучшее» достигается повышением качества и точности.
- Каково ваше мнение относительно применения технологии лазерного сканирования?
Есть фотограмметрические данные и есть данные лазерного сканирования (ЛС), у которых есть свои плюсы. Но нужно понимать, что эти данные не могут друг друга взаимоисключать. Они лишь дополняют друг друга. Фотограмметрические данные можно использовать без лазерного сканирования. Технология ЛС стоит дорого. Кроме того, всегда есть риск отказа дрона в воздухе, так как лазерное оборудование тяжелое. Бытовым беспилотником его не поднимешь, нужен ещё и специально подготовленный, более дорогой и крупный аппарат. Для рядового фрилансера и малых организаций, коих у нас большинство, купить такой воздушный сканер - серьезные инвестиции. Мы можем позволить себе взять подготовленный квадракоптер под новый объект, а ЛС не всегда экономически обоснованное вложение. Также, нет готового решения, которому можно было бы доверять. ЛС – это плотное облако точек, состоящее из набора вычислений. В лесах удобнее использовать ЛС, но на открытой и застроенной местности фотограмметрия намного информативнее и позволяет фиксировать детали. Лазерное сканирование более точное, с математической точки зрения, но менее информативное. Будущее и за ним в том числе, но на данный момент за него браться рановато. Техника в нынешних условиях стареет мгновенно, год за 10 лет, и брать «сырое» и дорогостоящее решение, я считаю, неоправданно. Если бы были огромные площади в тысячи га, тогда вопрос был бы открыт из-за практических интересов к самой технологии.
Задайте вопрос инженерам Гектар групп или закажите Геодезические изыскания
