Российские инженеры повысили эффективность аэросъёмки с помощью беспилотников

Москва. 6 июня. ГеоИнфо — Инженеры Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева — КАИ (КНИТУ-КАИ) провели масштабное исследование, посвящённое совершенствованию беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и их применению для аэросъёмки и мониторинга объектов. Работа опубликована в журнале Russian Aeronautics, передает NakedScience.
Учёные проанализировали накопленный практический опыт и выделили ключевые направления развития отрасли, отметив, что БПЛА обладают широким спектром применения — от обследования зданий до мониторинга инфраструктуры и природной среды. Беспилотники способны работать в сложных погодных условиях, фиксируя данные с различных точек и на всей протяжённости объекта наблюдения. Сравнение новых снимков с базовыми позволяет отслеживать изменения объектов. Объекты аэрофотосъёмки условно делятся на точечные (здания), линейные (трассы, трубопроводы) и площадные (населённые пункты, промышленные зоны, леса).
Одной из передовых технологий, по мнению исследователей, стало воздушное лазерное сканирование. Оно позволяет формировать точные цифровые 3D-копии объектов в виде облаков точек. По словам доцента кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов КНИТУ-КАИ Никиты Левшонкова, этот метод даёт возможность замерять геометрию и объёмы, выявлять препятствия и оценивать состояние объектов. Благодаря привязке к координатной системе такие данные ускоряют процесс анализа и повышают отказоустойчивость наблюдаемых объектов.
До появления беспилотников регулярный мониторинг объектов, таких как трубопроводы в труднодоступных регионах, осуществлялся в основном с помощью вертолётов, что было крайне затратным и рискованным. Использование БПЛА позволило кратно снизить стоимость наблюдений, увеличить их частоту и точность, исключить угрозы для персонала и обеспечить сбор данных в автоматическом режиме по заранее заданной траектории.
Аспирант Игорь Нафиков подчеркнул, что при контроле строительства беспилотник может близко подлетать к объекту и фиксировать изменения ежедневно, формируя 3D-модели на основе фотоматериалов. Это упрощает анализ динамики стройки.
В условиях городской застройки БПЛА можно оснастить тепловизорами, что позволяет выявлять утечки тепла, проверять качество ремонта и уточнять расположение инженерных сетей, часто отличающееся от данных проектной документации. Таким образом, растёт эффективность городской инфраструктуры, оперативность ремонта и качество исполнения подрядных работ.
Инспекция замкнутых пространств — ещё одно направление, где БПЛА играют важную роль. Резервуары, шахты, дымоходы и канализационные системы требуют регулярного контроля. Оснащённые видео- и фотокамерами с высоким разрешением, а также тепловизорами, беспилотники обеспечивают безопасное и детальное обследование в труднодоступных местах.
Полученные изображения могут быть привязаны к конкретным объектам и проанализированы с использованием алгоритмов машинного зрения. Такая система дообучается на новых данных и действиях оператора, что делает процесс мониторинга более точным и автоматизированным.
Исследование также охватывает навигационные аспекты работы БПЛА. Учёные описали работу беспилотника как бесплатформенной инерциальной навигационной системы и исследовали ошибки, возникающие на начальных этапах работы при использовании GPS. Для повышения точности навигации предлагается использовать дополнительные вычислительные блоки и методы, такие как триангуляция радиометок (радиопеленгация).
В результате была сформирована классификация объектов мониторинга, предложен перечень технологий для каждого типа объектов, а также разработаны алгоритмы навигации в условиях потери спутниковой связи. Эти наработки значительно расширяют возможности применения БПЛА в самых различных сферах и повышают эффективность их использования в аэросъёмке и мониторинге.