Шилин Б.В. д.г.н, профессор , Гаврилов Д.С., Хотяков В.В. ООО «Аэрокология»

В последнее время можно отметить устойчивый интерес к данным дистанционного зондирования поверхности Земли. Правда, зачастую, при внимании к этой теме имеют в виду космическую съемку. Между тем имеются и постоянно развиваются мощные технологические средства аэросъемки, которые исторически были созданы гораздо ранее чем космосъемка и по прежнему продолжают прочно занимать значительную часть рынка. Связано это с тем, что дистанционные системы космического базирования не всегда обеспечивают необходимую детальность, а иногда оперативность, кроме того следует учитывать жесткие требования к условиям проведения космических наблюдений. В данной статье мы хотели бы изложить свой опыт выполнения аэросъемочных работ с использованием современных технических средств различного назначения и тем самым проиллюстрировать мощные возможности и незаменимость дистанционных аэрометодов.

Аэрофотосъемочный комплекс RC-30 (LH System)

Аэрофотосъемочные работы являются наиболее часто выполняемыми среди дистанционных аэрометодов. Их результаты, в основном, используются для создания и обновления карт различного масштаба и назначения. На сегодняшний день одной из самых совершенных систем является аэрофотосъемочный комплекс RC-30 производства LH System. Основными отличиями этого комплекса является:

Возможность получения фотоснимков с сантиметровым разрешением на местности;

Наличие гироплатформы, системы компенсации смаза изображения, автомата установки параметров съемки;

Великолепная оптика с разрешением 120 линий на миллиметр;

Наличие аппаратно-программной системы Ascot, которая позволяет создавать проект съемки, выполнять навигацию по маршрутам, анализировать результаты и получать координаты центры снимков;

Возможность установки комплекса на различные летательные аппараты.

Сотрудники ООО «Аэроэкология», выполняющие летно-съемочные работы, являются сертифицированными специалистами LH System по работе с RC-30 и имеют значительный опыт работы по эксплуатации RC-30 при выполнении работ на различного рода объектах.

Тепловизионный комплекс «Малахит»

Тепловая аэросъёмка эффективна при решении тех задач изучения природных ресурсов и охраны среды, где температура является основным индикационным признаком. И хотя как аэрометод она развивается с 60-х годов двадцатого века, до конца 90-х её развитие тормозилось трудностями, связанными с отсутствием геопривязки выполненной съемки, и как следствие интерпретации и дешифровки информации.

Тепловизор «Малахит», созданный вначале 90-х годов на Азовском оптико-механическом заводе и доработанный специалистами ООО «Аэрокология», является основой для выполнения работ по тепловой аэросъемки, выполняемой ООО «Аэрокология». К основным отличительным особенностям этого ИК-сканера можно отнести следующее:

Высокий угол захвата на местности – 120 градусов (т.е. захват на местности 3.4 высоты полета);

Малый размер мгновенного угла поля зрения 1.3 милирадиана (т.е. при с высоты 200 метров средний геометрический размер элемента на местности будет равен 30 см);

Высокая температурная чувствительность - 0.1 градуса;

Частота сканирования поверхности 125 герц;

Система усиления и цифровой регистрации данных с разрешением 2000 элементов в строке.

Доработка не только самого тепловизора, но и методики его использования, привело к созданию технологии выполнения тепловой аэросъемки, в которой используется: сопряжение со спутниковой навигацией (GPS) и аэрофотосъемкой, программная обработка, синхронизация и анализ различных данных выполняемый в ГИС-оболочке ArcView.

За два года производственной эксплуатации тепловизора «Малахит», выполнен широкий спектр работ с его применением:

Инструментальный учет лося на территории Ленинградской и Мурманской областей;

Определение мест сброса в акватории рек города Санкт-Петербурга;

Определение местоположения и возможных утечек на подземном газопроводе (рис 1);

Съемка тепловых подземных коммуникаций.

По результатам выполнения этих работ всеми специалистами отмечалась высокое качество и информативность материалов выполненных съемок, а также быстрая и эффективная методика их обработки и анализа.

Видеосистема цифровой регистрации высокого разрешения, построенная на линейном датчике

Решение проблемы, с которой мы столкнулись при выполнении тепловой аэросъемки – необходимость параллельной съемки в видимом диапазоне - вылилось в настоящее время в целое направление наших разработок. Дело в том, что к подобного рода видеосъемки предъявляются довольно высокие требования, связанные как с разрешением на местности так и со скоростью регистрации данных. Мы отказались от применения для этих целей бытовых и специализированных цифровых фотокамер, а сосредоточили свои усилия на создании комплекса цифровой видеосъемки построенном на тандеме из ПЗС линейки и специального контролера (разработка одной из московских фирм). В настоящее время этот комплекс уже проходит производственную эксплуатацию, и демонстрирует очень хорошие результаты. Вот некоторые его характеристики:

Возможность получать изображение с сантиметровым разрешением на местности;

Широкий диапазон изменения выдержек (от 100 микросекунд);

Широкий диапазон изменения скоростей считывания данных (самая быстрая более двух килогерц);

Возможность непрерывной съемки в реальном масштабе времени без сжатия данных более 10 часов;

Возможность изменения установки элементов комплекса и угла захвата на местности (в настоящее время рабочим является угол в 90 градусов).

Результаты, полученные комплексом видеосъемки, построенном на линейном датчике, позволяют сделать предположение, что его можно будет использовать не только как видеосъемку сопровождения, но и как самостоятельную съемку в задачах, где не требуется построения точных карт по материалам съемки, а требуется высокое разрешение и качество получаемого изображения.

Многоканальный видеоспектрометр

Из-за ограниченных возможностей передачи больших потоков информации от многоспектральных-гиперспектральных систем космического базирования возникают принципиальные трудности широкого внедрения космического варианта нового метода дистанционного зондирования - видеоспектральной съёмки. Помимо этого возникают проблемы, связанные с детальностью, оперативностью и условиями проведения съемки. Но поскольку интерес, к подобного рода данным все же велик, то выходом может служить применение многоспектральной съемки на авиационном носителе.

Недавно, рядом научно исследовательских организаций, была осуществлена попытка проведения таких работ (специалисты ООО «Аэроэкология» принимали участие в обработке съемочных данных). Ее отличительными чертами являлись:

Cпектральный диапазон регистрации данных от 0.5 до 1.0 мкм;

Число спектральных каналов 72;

Ширина спектрального канала 0.007 мкм;

Регистрация информации на видеокассете VHS;

Пространственное разрешение приблизительно 3 м на местности.

В процессе обработки удалось сформировать информационный параллелепипед, который позволяет определить значение длины волны в любом месте съемочной полосы, что позволяет получать спектры объектов местности и строить различные композитные изображения (например, рис 2).

И хотя техническое решение данной спектральной съемки пока не является совершенным, уже сейчас видно насколько мощный инструментарий по анализу объектов местности появляется у специалистов различных сфер деятельности.

Предложенный в данной статье краткий обзор опыта проведения производственных работ не претендует на всесторонний анализ проблемы, а всего лишь показывает, что аэросъемка не только аэрофотосъемка для целей создания карт, но и мощный современный инструмент для получения данных, которые могут быть использованы в различных отраслях деятельности.