Способ создания цифровых топографических фотопланов с применением летательного аппарата

 

Изобретение относится к способам картографирования земной поверхности с борта самолета. Съемку производят с борта сверхлегкого самолета при помощи видеокамеры, соединенной с приемниками спутниковой навигационной системы, которые определяют местоположение объекта по радионавигационным сигналам спутниковых навигационных систем, и выполняют координирование центров видеокадров. Полученные данные отображают на дисплее для контроля за результатами видеосъемки и записывают на видеомагнитофон с последующей обработкой на аналого-цифровом преобразователе, который имеет программное обеспечение, реализующее фотограмметрическую обработку цифровых кадров. Обработанные данные видеосъемки оформляют в виде цифрового фотоплана или в виде отдельного слоя электронных карт отраслевых кадастров. Обеспечено снижение стоимости и упрощение способа. 4 з.п.ф-лы.

Предлагаемое изобретение относится к способам картографирования участков земной поверхности, конкретно к созданию цифровых (растровых) топографических фотопланов при помощи съемки, производимой с борта самолета.

Известен способ топографической съемки при помощи электронного тахеометра, в систему которого входят вычислитель, накопитель данных, анализатор полноты и качества съемок, а также устройство графического представления (см. а.с. СССР 1278577, кл.G 01 C 3/30, публ. 23.12.86). Данный способ съемки непригоден для его использования на борту самолета, поскольку при создании цифровых планов с применением летательного аппарата (ЛА) неотъемлемой частью работ является определение местоположения объекта съемки. От конкретного решения данной задачи зависит набор технических средств для осуществления съемки и стоимость исполнения работ.

Известен способ определения координат местоположения объектов по радионавигационным сигналам космических аппаратов спутниковых навигационных систем, при котором сигналы принимают с помощью антенно-приемных устройств, установленных на объектах, при этом антенны образуют прямоугольную систему координат, оси которых параллельны осям объектов (см. патент РФ 2022294, кл. G 01 S 5/00, публ. 30.10.94).

Известен способ зондирования Земли с борта ЛА, включающий поэлементный прием оптического излучения с поверхности Земли, излучение в обратном направлении радиосигнала и прием отраженного радиосигнала, синхронное формирование оптического и отраженного радиосигналов, передачу сигналов в наземный пункт с целью их дальнейшей обработки (см. а.с. СССР 1111582, кл. G 01 S 13/95, 30.12.86). В данном способе задача определения местоположения объекта также решается техническими средствами наземного пункта.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сути является способ сканерной съемки природных ресурсов, включающий сканирование с борта космического летательного аппарата земной поверхности и регистрацию значений ее отражающей способности, при этом линейную развертку сканирования производят в плоскости вертикала Солнца, а ось сканера ориентируют по направлению, обратному направлению на Солнце (см. а.с. СССР 1707474, кл. G 01 C 15/00, публ. 23.01.92 - прототип). В данном решении используют устройства для съемки и определения местоположения, объединенные в систему, установленную на борту летательного аппарата.

Указанный в качестве прототипа способ невыгоден для получения топографических планов участков Земли ввиду его узкой специфичности и высокой стоимости, связанной с размещением на ИСЗ нестандартной дорогостоящей аппаратуры для съемки и обработки кадров.

Технической задачей является упрощение способа съемки, снижение его стоимости.

Технический результат достигается тем, что в способе создания цифровых топографических фотопланов с применением летательного аппарата, при котором на летательном аппарате устанавливают систему для съемки объектов на поверхности Земли, включающую устройства для определения местоположения объекта и записи полученных кадров, съемку производят при помощи видеокамеры, соединенной с комплектом GPS-(Global Position System)-приемников спутниковых навигационных систем, определяющих по радионавигационным сигналам местоположение объекта, данные от GPS-приемников отображают на соединенном с видеокамерой контрольном дисплее для управления полетом и видеосъемкой, записывают вместе с видеоизображениями на видеомагнитофон с последующей обработкой на аналого-цифровом преобразователе, при помощи которого захватывают видеокадры и преобразуют их в цифровой формат, захваченные видеокадры обрабатывают при помощи автоматизированного программного комплекса цифровой фотограммометрии, устанавливаемого на компьютере, и оформляют в виде цифрового фотоплана. При необходимости обработанные в цифровом формате видеокадры оформляют в виде отдельного слоя электронных карт отраслевых кадастров.

Способ также отличается тем, что видеосъемочную систему и контрольный дисплей устанавливают на рабочем месте второго пилота (штурмана) двухместного сверхлегкого самолета, при этом данные с контрольного дисплея используют в полете для управления самолетом и видеосъемкой. В качестве аналого-цифрового преобразователя используют видеомагнитофон, соединенный с TV-тюнером, встроенным в компьютер. Как вариант, в качестве аналого-цифрового преобразователя используют бортовой компьютер, имеющий карту видеозахвата, при этом дисплей компьютера используют для контроля видеосъемки и управления полетом летательного аппарата, а компьютер используют для обработки видеокадров в режиме реального времени.

Таким образом, техническое решение задачи достигается путем использования установленной на борту сверхлегкого самолета системы топографической видеосъемки, состоящей из покупных серийно выпускаемых единиц оборудования: видеокамеры, комплекта навигационных GРS-приемников, видеомагнитофона, аналого-цифрового преобразователя (TV-тюнера), компьютера.

Описанный выше способ реализуется при помощи нижеперечисленного оборудования.

1. Сверхлегкий двухместный самолет "Авиатика-890У": - взлетная масса 430 кг - высота полета 3000 м - скорость 120 км/ч 2. Видеокамера PANASONIC WV-CP412 3. Видеомагнитофон PANASONIC AG-DS550р 4. Комплект из стандартных GРS-приемников HORITA FP-50 5. Цифровой контрольный монитор CITIZEN M938 6. Пульт управления 7. Телевизионный тюнер
8. Персональный компьютер Pentium III
Оборудование позиций 2-6 монтируют на приборной стойке, которую устанавливают вместо кресла второго пилота так, чтобы контрольный монитор (дисплей) был доступен для наблюдения в полете.

Настройку видеосъемочной системы производят на этапе предполетной подготовки. GPS-приемники настраивают на частоты спутниковых навигационных систем, сигналы от которых имеют устойчивый прием в данном месте в данное время. Для включения системы и производства видеосъемки в полете пилоту достаточно нажать кнопку на пульте управления.

Топографическую съемку поверхности Земли производят поквадратно в соответствии с генеральным планом. Согласно маршрутному заданию пилот совершает полет в указанный квадрат, используя для определения местонахождения самолета данные от GPS-приемников, которые автоматически выводятся на контрольный дисплей. Достигнув указанного в маршрутном листе места, пилот включает систему видеосъемки и барражирует над квадратом по заданной траектории.

Видеокамера автоматически производит видеозапись квадрата и передает изображение на видеомагнитофон.

Одновременно происходит запись данных с GPS-приемников, которые обеспечивают привязку кадров к географическим координатам квадрата местности.

На следующем этапе производят корректировку (калибровку) захваченных кадров с целью устранения аппаратных искажений. Откорректированные кадры передают для обработки в программных комплексах цифровой фотограммометрии. Полученные результаты оформляют в виде цифровых топографических фотопланов как конечный продукт или в виде отдельного слоя электронных карт отраслевых кадастров.

При необходимости можно заменить видеомагнитофон с TV-тюнером на портативный бортовой компьютер, имеющий видеокарту и соответствующее программное обеспечение. Тогда захват и преобразование в цифровой формат кадров с видеокамеры производят при помощи компьютера, дисплей которого используют для навигации и контроля за видеозаписью в полете.

В соответствии с описанной выше схемой Летно-испытательной станцией предприятия "Авиатика-Урал" (г. Екатеринбург) был произведен опытный полет с выполнением экспериментальной видеосъемки и изготовление топографических фотопланов. Результаты испытаний признаны вполне удовлетворительными по качеству, а фактическая стоимость видеосъемки оказалась на порядок ниже стоимости традиционного способа фотокартографирования на базе самолета АН-2. Такое резкое снижение стоимости съемки стало возможным благодаря применению сверхлегкого самолета "Авиатика-890У", производство которого налажено на указанном предприятии.

На основании приведенных выше сведений можно сделать вывод, что данный способ отвечает критериям новизны, неочевидности и промышленной применимости, в связи с чем предлагается к правовой защите патентом на изобретение.


Формула изобретения

1. Способ создания цифровых топографических фотопланов с применением летательного аппарата, при котором на летательном аппарате устанавливают систему для съемки объектов на поверхности Земли, включающую устройства для определения местоположения объекта и записи полученных кадров, отличающийся тем, что съемку производят при помощи видеокамеры, соединенной с комплектом GPS-(Global Position System)-приемников спутниковых навигационных систем, определяющих по радионавигационным сигналам местоположение объекта, данные от GPS-приемников отображают на соединенном с видеокамерой контрольном дисплее для управления полетом и видеосъемкой, записывают вместе с видеоизображениями на видеомагнитофон с последующей обработкой на аналого-цифровом преобразователе, при помощи которого захватывают видеокадры и преобразуют их в цифровой формат, захваченные видеокадры обрабатывают при помощи автоматизированного программного комплекса цифровой фотограммометрии, устанавливаемого на компьютере, и оформляют в виде цифрового фотоплана.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработанные в цифровом формате видеокадры оформляют в виде отдельного слоя электронных карт отраслевых кадастров.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что видеосъемочную систему и контрольный дисплей устанавливают на рабочем месте второго пилота (штурмана) двухместного сверхлегкого самолета, при этом данные с контрольного дисплея используют в полете для управления самолетом и видеосъемкой.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве аналого-цифрового преобразователя используют видеомагнитофон, соединенный с TV-тюнером, встроенным в компьютер.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве аналого-цифрового преобразователя используют бортовой компьютер, имеющий карту видеозахвата, при этом дисплей компьютера используют для контроля видеосъемки и управления полетом летательного аппарата, а компьютер используют для обработки видеокадров в режиме реального времени.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерений, а именно к устройствам для получения изображений, специально предназначенных для фотограмметрии и фотографической съемки местности, и может быть использовано в фотоаппаратах, преимущественно кадровых, работа затворов которых управляется импульсами электрического тока

Изобретение относится к приборостроению, в частности, к средствам исследования природных ресурсов Земли /ИПРЗ/, экологии и картографирования земной поверхности путем аэро- и космосъемок

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при аэрофотосъемочных работах для поворота и фиксации аэрофотоаппарата при многомаршрутной съемке, а также в других областях техники, где требуется автоматическое управление угловым положением различных объектов

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при разработке панорамных аэрофотоаппаратов

Изобретение относится к фотограмметрии, в частности к устройствам для стереофотограмметрической съемки

Изобретение относится к фотограмметрии и может быть использовано в устройствах, предназначенных для трансформирования фотоснимков

Изобретение относится к фотограмметрическим приборам и предназначено для трансформирования аэроснимков, космических снимков и их частей перспективно-аффинным способом

Мира // 2232374
Изобретение относится к технической оптике и может быть использовано для оценки качества изображения в оптических и оптико-электронных приборах (ОЭП), включающих многоэлементные фотоприемники

Изобретение относится к области фотограмметрии

Изобретение относится к области локального инженерно-геологического и геоэкологического аэромониторинга

Изобретение относится к способу устранения геометрических искажений изображений, получаемых щелевым или трассовым сенсором дистанционного зондирования, связанных со сложной траекторией движения носителя сенсора относительно исследуемой поверхности наблюдаемого объекта, например при съемке поверхности земли с вертолета

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к аэрофотосъемке

Изобретение относится к области определения положения объектов при выполнении съемки как в оптическом диапазоне, так и в произвольном диапазоне электромагнитного излучения и может использоваться при создании фотосъемочной и радиолокационной аппаратуры и при фотограмметрической обработке результатов съемки

Изобретение относится к диагностике состояния контактной сети

Способ включает фотографирование поверхности несколькими оптико-электронными фотоприемниками с частичным перекрытием получаемых субкадров, образующих кадр центральной проекции в виде полосы, ориентированной длинной стороной поперек направления движения носителя, получение кадров по мере движения носителя с их частичным перекрытием между собой и последующее объединение кадров в единое изображение. Субкадры получают фотографируя поверхность под углом к вертикали, последовательно увеличивающимся к концам полосы, причем все фотоприемники экспонируют одновременно. Устройство включает фиксирующее приспособление, в котором закреплены не менее двух оптико-электронных фотоприемников таким образом, что проекции их оптических осей на вертикальную плоскость находятся под углом к вертикали, однонаправлено изменяющимся от фотоприемника к фотоприемнику на величину меньше проекции угла поля зрения фотоприемника на указанную плоскость. Проекции оптических осей фотоприемников на другую вертикальную плоскость, перпендикулярную первой, составляют между собой угол не более 50% от проекции угла поля зрения фотоприемника на эту плоскость. Технический результат - увеличение ширины захвата без увеличения угла поля зрения объектива, минимизация изменения ракурса наблюдения при переходе между смежными кадрами, уменьшение времени экспозиции при съемке и вероятности получения смазанного изображения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фотоприемник предназначен для получения единых цифровых фотоизображений мозаичного типа. Фотоприемник включает оптическую систему, содержащую, по меньшей мере, два объектива, и расположенный на ее фокальной поверхности фоточувствительный прибор в виде соответствующих числу объективов групп цифровых фоточувствительных матриц. Матрицы каждой группы расположены в ряд с промежутками. В первом варианте промежутки не превышают произведения числа эффективных пикселей на размер пикселя одной матрицы по оси ее симметрии, ориентированной вдоль ряда, умноженного на количество групп минус один. Группы матриц расположены параллельными рядами. Матрицы одной группы смещены относительно матриц другой группы вдоль направления их ряда на величину, не превышающую максимального промежутка между матрицами в ряду. Во втором варианте матрицы каждой группы расположены в ряд с промежутками вдоль оси, на которой лежат одноименные оси симметрии матриц. Оси рядов матриц разных групп расположены в параллельных плоскостях, проекции оптических осей объективов на которые образуют между собой угол в радианах, не превышающий частного от деления расстояния между соседними матрицами в ряду на произведение числа объективов на их фокусное расстояние. Технический результат - увеличение формата съемки при уменьшении геометрических и хроматических искажений. 3 н.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к приборам, используемым в горной промышленности для съемки сечения выработанного пространства. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений. Устройство для съемки сечений камерных горных выработок состоит из пластины и дальномеров, закрепленных на пластине неподвижно на двух сторонах пластины в шахматном порядке. Пластина выше ее центра тяжести перпендикулярно закреплена с трубой, которая расположена на горизонтальной направляющей, с возможностью перемещения по ней при помощи шнура, закрепленного с трубой. Дальномеры соединены между собой электрическим проводом и с механизмом регулирования, кроме этого, направляющая выполнена, например, из стального троса, а электрический провод, соединенный с дальномерами, расположен на направляющей и закреплен с помощью, например, карабинов и зафиксирован на них зажимами. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх