GeoForm 10/2009 Опыт использования АФК VisionMap А3

Опыт использования АФК Visionmap А3
Райзман Юрий Григорьевич, yuri@visionmap.com
Компания VisionMap Ltd., www.visionmap.com
13 Mozes St., Tel-Aviv, 67442, Israel
АФК Visionmap A3 - это полностью автоматизированный аэросъёмочный фотограмметрический
комплекс для производства основных видов фотограмметрических работ – от аэросъёмки до
автоматического производства ортофотопланов. АФК А3 разработан компанией Visionmap Ltd., успешно
прошел многократные тестовые и практические испытания и в настоящее время находится в использовании
ряда компаний для производства аэросъёмочных и фотограмметрических работ.
Комплекс состоит из цифровой аэрокамеры, бортовых GPS и компьютера, наземной компьютерной
системы и программного обеспечения. Конструктивные особенности комплекса описаны в статье “Общее
назначение и технические характеристики АФК Visionmap A3”, Геопрофи, №3, 2008.
Основными отличительными свойствами АФК VisionMap A3 являются: полный технологический процесс
– от аэросъёмки до автоматического производства ортофотопланов, наибольшая между аэросъёмочными
системами производительность аэросъёмки, высокая производительность камерального производства,
получение горизонтальных и перспективных снимков в одном полёте одной камерой, возможность
выполнения аэросъёмки с больших высот фотографирования при сохранении высокого разрешения на
местности, квази-снимки большого формата (480 М пиксела) для стереорисовки (КСС), полная
автоматизация всех процессов, способность выполнения большинства вычислительных процессов в
автономном режиме.
В статье представлены основные результаты нескольких проектов выполненных компанией Visionmap в
последнее время. Два первых проекта выполнены на территории тестового полигона компании в декабре
2008 года. Аэросъёмка проведена с двух высот – 3600 и 8500 м. Площадь полигона 264 кв.км (22*12 км). Для
проверки влияния поперечного перекрытия на точность, полёты выполнены вдоль короткой стороны
полигона. В районе полигона находятся 27 опорных точек, равномерно покрывающих всю площадь полигона
и измеренных с точностью ± 5 см. Район полигона представляет равнинную частично застроенную
местность с превышениями от 0 до 70 м. При съёмке с высоты 3600 м территория полигона была покрыта 8
маршрутами с поперечным перекрытием 57% и с разрешением на местности 11 см. При скорости самолёта
340 км/час производительность аэросъёмки брутто (включая развороты) составила 291 кв.км/час,
производительность аэросъёмки нетто (чистое время фотографирования) составила 722 кв.км/час. При
съёмке с высоты 8500 м территория полигона была покрыта 4 маршрутами с поперечным перекрытием 67%
и с разрешением на местности 26 см. При скорости самолёта 410 км/час производительность аэросъёмки
брутто (включая развороты) составила 882 кв.км/час, производительность аэросъёмки нетто (чистое время
фотографирования) составила 2245 кв.км/час.
В феврале 2009 года компания Офек, приобретшая АФК А3, выполнила аэросъёмку на высоте 4400 м для
пяти проектов общей площадью 10000 кв.км . Аэросъёмка выполнена с разрешением на местности 14 см и
поперечным перекрытием 70%. Производительность аэросъёмки брутто варьируется в пределах 686 – 947
кв.км/час. Производительность нетто находится в пределах 945 – 1097 кв.км/час. Во всех случаях
производительность
аэросъёмки
нетто
соответствовала
предрассчитанной
теоретической
производительности для камеры А3.
Конечная задача всех проектов – создание ортофотопланов. В проектах компании Офек все
ортофотопланы создаются без использования опорных точек.
Аэросъёмки выполнена камерой VisionMap A3: вес – 15 кг; размер - 50*50*40 см; бортовой компьютер:
вес – 10 кг; размер - 25*40*40 см; Напряжение на борту – 28V номинальное; Стабильность – 22-32V;
Потребляемая мощность – 200W; Аэросъёмочный самолёт - Piper Cheyenne PA-31T.
Для наземной обработки использована стандартная компьютерная система следующей конфигурации: 1 x
HP DL380G5 server, 1 x HP MSA 2000 Storage Array, 4 x HP Dual Quad-Core Intel Xeon Server. Для обработки
задействовано 7 процессоров из 8-ми каждого сервера. Обработка данных GPS выполнена методом РРР без
использования наземных станций GPS.
При выполнении проектов проведён хронометраж вычислений. Вычисления включают следующие
процессы: GPS обработка, корреляция, уравнивание, построение ортофотоплана, мозаика и
радиометрическая коррекция. Все процессы выполняются полностью автоматически без вмешательства
оператора. Дополнительно, для проверки производительности и точности системы в зависимости от
поперечного перекрытия между маршрутами, для полёта на высоте 8500 м, снятого 7-ю маршрутами со
средним поперечным перекрытием 82%, проведено построение блока, состоящего из 1,3,5,7 маршрутов с
перекрытием 67% и покрывающих ту же территорию.
Время создания ортофотоплана на территорию испытательного полигона с разрешением 12 см (высота
фотографирования 3600 м, площадь 195 кв.км, 8 маршрутов, поперечное перекрытие 57%, максимально
допустимый угол ортофото 35°) составило 9 часов 15 минут. Ортофотоплан с разрешением 30 см (высота
фотографирования 8500 м, площадь 247 кв.км, 7 маршрутов, поперечное перекрытие 84%, максимально
допустимый угол ортофото 22°) был создан за 7 часов 55 минут. Такой ортофотоплан с разрешением 30 см,
но при съёмке территории 4 маршрутами с поперечным перекрытием 66% и максимально допустимым
углом ортофото 44° был произведён за 4 часа. При параллельной обработке первых двух проектов общее
время создания обоих ортофото составило 11 часов 31 минуту. Таким образом производительность
вычислений для проекта 3600 м составила 506 кв.км/сутки, для двух проектов 8500 м соответственно 749 и
1482 кв.км/сутки и при совместной обработке двух первых проектов достигнута производительность
вычислений 1133 кв.км/сутки.
В двух проектах компании Офек ортофото уже построено. Все проекты выполнены с разрешением 15 см
и максимально допустимым углом ортофото 39°. В проекте на площадь 700 кв.км процесс создания
ортофото занял 31 час 15 минут (538 кв.км/сутки), а в проекте на площадь 2100 кв.км общее время составило
133 часа (379 кв.км/сутки). В настоящей версии программного обеспечения, при построении ортофото на
большие площади наблюдается понижение производительности вычислений. В настоящее время ведутся
работы по дополнительной оптимизации вычислительного процесса, что приведёт к повышению
производительности вычислений вне зависимости от размера обрабатываемой территории.
Оценка точности фотограмметрических построений выполнена по контрольным точкам. Проверено
множество вариантов, из них здесь представлены два - оценка точности при построение блоков без опорных
точек и при построении с 11 опорными точками. Всего измерено 27 контрольных/опорных точек. Для блока
снятого с высоты 3600 м при уравнивании без опорных точек, СКО (средняя квадратическая ошибка) на
контрольных точках составила СКОxyz = 0.26/0.19/0.63 м. Для высоты 8500 м СКОxyz = 0.52/0.45/0.58 м.
При уравнивании с 11-ю опорными точками, ошибка на контрольных точках составила: для высоты 3600 м
СКОxyz = 0.19/0.11/0.22 м и для высоты 8500 м СКОxyz = 0.219/0.35/0.44 м.
Результаты выполнения проектов свидетельствуют, что использование АФК А3 в фотограмметрическом
производстве значительно повышает его эффективность:
•
•
•
•
•
•
•
•
Особенная конструкция аэрокамеры и автоматические методы аэросъёмки значительно повышают
производительность аэросъёмочных работ;
Возможность летать на больших высотах с высоким разрешением и точностью снижают
ограничения на аэросъёмку в городской местности;
Высокая производительность аэросъёмки обеспечивает максимальное использование хорошей
погоды;
АФК А3 обеспечивает получение горизонтальных и перспективных снимков в одном полёте одной
камерой;
АФК А3 обеспечивает автоматическое выполнение всего производственного процесса – от
измерений до ортофотоплана, и предоставляет квази-снимки (КСС) большого формата для
стереорисовки;
Современные алгоритмы и методы съёмки позволяют значительно сократить или совсем исключить
дорогостоящие полевые геодезические работы по привязке аэроснимков;
Особый дизайн аэрокамеры, специальные методы аэросъёмки и современные методы обработки
данных обеспечивают высокую точность фотограмметрических продуктов;
Полностью автоматические и высокоэффективные процессы обработки данных значительно
повышают производительность фотограмметрического производства.