Проф. Гордън Петри
Гордън Петри е заслужил професор по топография в училището за география и науки за земята в Гласгоу, Шотландия
Gordon.Petrie@glasgow.ac.uk ; уебсайт https://web2.ges.gla.ac.uk/~gpetrie/
V. Фотограметрична обработка на данните
В общи линии най-познатите и добре развити дигитални фотограметрични работни станции (DPWS) от водещите доставчици на фотограметрични системи, като Hexagon group от Leica Geosystems, като Intergraph и ERDAS – с техните LPS и ImageStation systems), като BAE Systems (със своите SOCET GXP) и като Trimble / INPHO, са в състояние да се справят с набраните изображения с БЛА. В този контекст и представяйки още един от големите доставчици си струва да се отбележи и добре работещият софтуер PHOTOMOD DPW на руската компания Ракурс. Компанията е отбелязала, че определени фотографски данни, събрани чрез БЛА, създават сериозни проблеми при фотограметрична обработка. Тези проблеми се състоят в следното: (i) Ниското качество на изображенията; (ii) Ниската точност на събраните с бордови GPS/IMU данни; (iii) Използването на некалибрирани камери; (iv) Проблеми, възникващи от нестабилността по време на полет.
Всички тези описани проблеми изискват добавяне на специални инструменти към системата на PHOTOMOD, с които да се неутрализират тези недостатъци и да се получат по-висококачествени резултати.
Друг популярен и добре разработен софтуерен пакет EnsoMOSAIC от финландската компания MosaicMill във Финландия [Фиг. 16], е разработен специално, за да се справя със събраните данни с БЛА.
Някои въздушни оператори на БЛА във Великобритания, които са сравнително малки започващи бизнеса си компании с ниска капитализация, смятат тези дигитални фотограметрични работни станции за твърде скъпи и изискващи твърде много знания и фотограметричен опит, за да ги използват за последващата обработка на данни. По тази причина тези оператори се превръщат в организатори на фотограметричната работа и възлагат обработката на данните на външни доставчици на услуги, които притежават необходимата квалификация. Така фотограметрична обработка на данни на някои от тези събрани с БЛА въздушни снимки е възложена на някои компании в Индия, които предоставят фотограметрични обработка на данните на сравнително ниска цена на редица от най-големите търговски дружества за картографиране във Великобритания.
Същевременно има и компании, които са създавани специално за фотограметрична обработка. Пример за този подход е компанията Pix4D, базирана в Швейцария, която, заедно с друга швейцарска фирма senseFly направи наскоро сериозни инвестиции и даде финансова подкрепа от френската група Parrot. Компанията Pix4D е разработила Pix4UAV фотограметричен софтуерен пакет, с акцент върху автоматизираното производство на дигитален модел на терена и ортофото производството. Пакетът на Pix4D е в два варианта (1) като услуги за обработка (наричан Pix4UAV Cloud), което се поддържа от Pix4D, или (2) като лицензиран софтуер (наречен Pix4UAV Desktop) за използване от дружествата, опериращи с БЛА [Фиг. 17]. Обработващата услуга е достъпна или на абонаментен принцип, или при заплащане на парче. Софтуерът Pix4D може да се справя с данните, получени от апарат с неподвижно крило или от апарат с роторно крило. Така че тази услуга е ползвана от някои от търговските оператори и от различни университети във Великобритания, които работят с БЛА за изследователски цели и картографиране.
Друг тип софтуер, който предлага алтернативни решения при последващата обработка на събраните с БЛА данни, е лицензираният продукт на финландската компания PIEneering (Parallel Image Engineering) – със софтуера RapidStation и услугата RapidCluster. Други подобни фирми, предоставящи такива услуги, са компанията, базирана в Израел Icaros и специалната й БЛА версия на фотограметричен софтуер IPS3.0, както и базираната в Колорадо DroneMapper.
Играч на тази сцена е и руската компания Agisoft, базирана в Санкт Петербург, която вече е популярна с фотограметричните си услуги за наземна близкообхватна фотограметрия. Наскоро фирмата разработи софтуера Photoscan, достъпен (i) в стандартно издание (струващо $179); и (ii) в професионално издание (струващо $3 499). Стандартното издание генерира 3D облаци от точки от покриващите снимки и после прави 3D модел на терена. Професионалното издание позволява генериране на модел на терена в 3D координатна референтна система, използвайки въздушния и наземния контрол на данните и генерирането на ортофото, базирано на данните на този наземен модел. Пакетът може да бъде допълнен от (i) инструмента Agisoft StereoScan, който позволява създаването на 3D модели от стерео двойките [Фиг. 19]; и (ii) от т. нар. Agisoft Lens – софтуер за автоматично калибриране на лещите, който има LCD екран, използван като калибриращ. Някои от британските компании, които се занимават с фотограметрия по данни от БЛА, като Cyberhawk Innovations; QuestUAV; Sky-Futures; и UAVe Aerial Photographers, ползват тези фотограметрични продукти на Agisoft.
Друг подход при доставчиците на услуги, свързани с БЛА, е да се ползват т.нар. софтуер с отворен код. Такива се предлагат от университета във Вашингтон (Bundler-PMVS); от Microsoft – Photosynth; от Autodesk -123D Catch; и от университета в Лувейн ARC 3D. Тези организации предлагат уеббазирани услуги, които позволяват потребителя да качва на сървъри-облаци множество припокриващи се снимки, заснети с БЛА. Тези сървъри реконструират 3D облаци от точки или комбинират данните от снимките по високоавтоматизиран начин, като резултат доставят на потребителите 3D модел, който може да бъде експортван в други приложения. Ползването на подобни сървъри обаче предполага, че потребителят споделя снимките си в мрежата, което както показва отношението във Великобритания, не е много приемливо решение, нито за частни, нито за обществени поръчки. Освен това произведения продукт може да не е абсолютно качествен от геометрична гледна точка за изискванията на клиента. Въпреки това за някои потребители предлаганото качество е достатъчно. Това се ползва особено добре в случаи например като се снимат големи обекти като индивидуални сгради, монументи или мостове, заснети с БЛА от няколко различни позиции и посоки, например арка или кръг около някакъв обект [Фиг. 19].
Не бива да пропускаме, че понякога се използва и най-простия софтуер за обработка за съставяне на мозайки от снимки, набрани с БЛА. Както може да се предположи, резултатът е приятен за окото и прилича на карта, но няма нужните качества като геометрични пропорции и деформации. Полученият резултат не е ортофото. Така че тези изображения не могат да се използват като карта или като GIS данни и не са подходящи за измерване на позиция, разстояние, ъгъл, площ или обем. За сметка на това всички фотограметрични пакети, изброени по-горе, създават ортофото и ортомозайки, използвайки дигиталния модел на терена (DEM) за обработката. Така че полученият резултат е добър и е без геометрични размествания. Ако са използвани и подходящи наземни опорни точки (GCPs), тогава ще бъдат получени изключително точни ортофото снимки и ортомозайки от набавения с БЛА материал, които да се ползват за нуждите на картирането и кадастъра, както и за основа на инженерни проекти.
VI. Доставчици на услуги
В тази част ще бъдат представени компаниите, които предлагат услуги като картиране и заснемане във Великобритания. Описани са както малките, така и големите доставчици, които предоставят различни типове БЛА и камери, за обработка на разнообразните проекти, изпълнявани във Великобритания.
(а) Компанията Flying Scotscam
Тази малка компания е базирана в Кериемюр, в близост до Дънди, Шотландия. Тя използва главно Asctec Falcon-8, оборудвани с камери Pentax или Panasonic. Компанията използва и Maxi Swift flying-wing aircraft [Фиг. 20 (a)] на чешката компания MS Composit. Голяма част от работата на компанията засяга геодезически заснемания, свързани с археологически проучвания [Фиг. 20 (б)] и с проучвания на исторически сгради и тяхната връзка с ландшафта, като тези поръчки главно идват от държавните агенции и по-специално от Историческия институт на Шотландия и местните археологически общности. Извършва и друга геодезическа и картографска дейност за местната управа и за националните екологични агенции и университети, включително и картиране на ерозията по бреговете на острова. Компанията също извършва и инспекции за различни индустриални и инфраструктурни организации. Flying Scotscam използва главно оутсорсинг за допълнителната обработка на данните със софтуер (LPS, PhotoModeler) и експертизи, доставяни от McCreadie Associates, базирана в Единбург, с които се произвежда ортофото, дигитален модел на терена, 3D модели и т.н.
(б) Компанията sUAVe Aerial Phtographers
Това е друга малка компания, базирана в Уигън, градче близо до Манчестър, в северозападна Англия. За разлика от другите компании компанията sUAVe работи с БЛА с един ротор. Най-използван е моделът Align-Trex, създаден в Тайван. В момента компанията използва и конструирания в Германия Mikado Logo 600SE, снабден с камера Canon 5D, малък формат (21 Mpix), монтирана на стабилизиращ кардан на компанията Photoship One от САЩ. [Figs. 8 & 21 (a)] Последващата фотограметрична обработка се прави от друга фирма извън Великобритания или е възлагана на компанията English Heritage, която има необходимия софтуер. Фирмата използва и софтуера Agisoft Photoscan, когато е необходимо, особено за проверка на събраните от въздуха данни.
sUAVe Aerial Phtographers са извършвали различни дейности, включително и заснемане на археологически обекти [Фиг. 21 (б)] и исторически сгради. Сред тях са римския амфитеатър и крепостната стена в Честър, както и кулата Клифърд в Йорк, която е построена от Уилям Завоевателя [Фиг. 18]. В други проекти са заснемали инфраструктурни проекти и проверка за напредване на строителните работи. Работили са и за проекти за дренажи при наводнения и за рекултивиране на земята след индустриално използване, както и за възстановяване на речни корита, и не на последно място – са заснемали Етихад стейдъм и околностите му в Манчестър за реновацията му.
Фирмата е правила проучвания и на Джурасик коуст и различните му нива. Джурасик коуст е в списъка на ЮНЕСКО за световното наследство и се намира в южната част на Англия [Фиг. 21 (a)].
(в) Компанията QuestUAV Ltd.
Както вече беше споменато фирмата QuestUAV Ltd. е създала свои собствени БЛА [Figs. 5 & 15 (a)], които продава предимно на изследователски лаборатории и университети. Също така компанията работи и като доставчик на услуги под името Blue River Studios. Това са два клона на една консолидирана от септември 2011 г. компания, които са базирани в Амбъл – малко градче в Нотъмбрия, североизточна Англия. Компанията прави заснеманията със собствените си апарати Quest flying-wing като използва и наземни опорни точки, ако се изисква по-висока точност. Следва автоматизирана аертриангулация, генериране на дигитален модел на терена и изработване на ортофото и ортомозайки със софтуера Agisoft Photoscan. Компанията QuestUAV Ltd. в момента е и дистрибутор за Великобритания на руския софтуер. Компанията разполага и с многороторни БЛА за други обекти, които изискват друг тип заснемане.
Повечето от проектите на QuestUAV са с изследователски цели: (i) заснемане на торфеното поле Иксмур, намиращо се в югозападна Англия [Фиг. 22 (a)]; (ii) заснемане на националния торфен парк в Националния парк Йоркшир Дейл; (iii) заснемане на високопланински райони източно от София, България, за археологически цели, като са използвани многоспектърни и инфрачервени камери и (iv) заснемане на много археологически и исторически места в Англия [Фиг. 22 (б)].
През май 2012 г. Найджъл Кинг, директор на QuestUAV Ltd., получи наградата Fox Talbot за 2011 г. за професионалната му работа. Наградата бе присъдена от Британския професионален институт на фотографите (BIPP). Освен това лабораторията Rutherford Appleton Laboratory (RAL), която е част от клиентите на QuestUAV, проведе заснемания в пустинята Атакама в Чили, като използва роботизирана самоходна машина, която е планирано да бъде ползвана и за изследването на повърхността на планетата Марс. Дигиталният модел на терена беше получен с два БЛА Quest flying-wing.
(г) Дружеството Cyberhawk Innovations
Тази компания работи във Ливингстън, до Единбург, Шотландия. Тя използва БЛА за (i) да инспектира индустриални зони; (ii) да изпълнява картни проекти. Компанията е провеждала инспекции на различните нефтени, газови и химически индустриални зони в и извън Великобритания, като използва мулти роторния Falcon-8, производство на Ascending Technologies. В инспекцията са включени проверки на кули, комини, вятърни турбини и различни сгради и съоръжения като складове, кранове, нефтени платформи. За картирането компанията Cyberhawk използва БЛА с фиксирано крило MAVinci Sirius [Figs. 6 & 23 (a)] за събиране на данни и последваща обработка с вече споменатия софтуер Agisoft Photoscan и софтуера LSS software на McCarthy Taylor за създаване на дигитален модел на терена и 3D визуализации. Голяма част от заснеманията са на потенциални полета, подходящи за добиване на енергия от вятърни турбини. Други проекти са свързани с многократно заснемане на кариери за определяне на обеми и за контрол на работата[Фиг. 23 (б)]. Работят и по проекти за заснемане на гори и заснемане на места от културното наследство. Тези проекти обикновено обхващат площ от 200 до 300 хектара, но има и случаи в които картирания регион е до 2 квадратни км.
(д) Проектът URSULA
Проектът URSULA, който е абревиатура на UAS Remote Sensing for Use in Land Applications – или безпилотно дистанционно заснемане за нуждите на земеделието, е двугодишна научно-изследователска програма, която използва малки БЛА за изследване на потенциала на заснемането на обработваемата земя. Програмата е поръчана от уелското правителство. Проектът е базиран в Абърсуит, западния бряг на Уелс, и е в тясно сътрудничество с две компании – Environmental Systems Ltd. и Callen-Lenz Associates. Компанията Callen-Lenz се занимава с техническите подробности около авиацията, като използвания от нея БЛА е на Gubua Group – фирма, произвела собствен летателен апарат [Фиг. 24 (a)], вече споменат по-горе, който може да носи товар до 1,5 кг. След като са получени моделите на терена, те са използвани за горското стопанство, земеделието и управлението на околната среда. Според различните цели, БЛА са снабдени със съответните камери – многоспектърни, инфрачервени или термални [Фиг. 24 (б)]. Включително и камери АDC и MCA (многоканална), произведени от Tetracam. Компанията Environmental Systems се занимава с анализа на данните и приложението им за различните сектори – селскостопански, горски, околна среда.
(е) Компанията Bluesky International
Компанията е основният доставчик на широкоформатна въздушна фотография и картни продукти във Великобритания. Компанията е базирана в Коалвил, Лестършир, централна Англия. Продукцията е с високо качество за малки райони (до 5 кв. км.). За въздушното заснемане Bluesky използва БЛА на други малки компании. Фирмата обаче прави последващата фотограметрична обработка, включително георектификацията и ортофото. Те се създават чрез конвенционалните дигитални фотограметрични работни станции, чрез софтуера на Intergraph – ERDAS ORIMA и различни софтуерни приложения на Trimble – INPHO. Фирмата е работила на голф игрища [Фиг. 25 (б)]; солници (по поръчка на националната природозащитна компания National Trust); спортни съоръжения; земеделски земи.
(ж) Компанията Blom UK
Корпорацията Blom Group естествено е най-голямата компания в областта в Европа, която има офиси в почти всяка европейска страна. Част от нея е и британският клон Blom UK, базиран в Чедър, Самърсет, югозападна Англия. През юли 2011 г. Blom UK обяви, че услугата Personal Aerial Mapping System (PAMS) на компанията и нейната дъщерна фирма Germatics, разработена заедно с шведската SmartPlanes AB ще бъде достъпна във Великобритания. Има няколко разработки, които дават подробности за тази система и опита на компания с 12 операционни системи PAMS в Германия, Скандинавия, Холандия и Великобритания. Те са дело на д-р Вернер Майр от Blom, Германия и д-р Ралф Шрот от Blom Румъния. Както вече споменахме БЛА SmartOne [Figs. 4 & 26 (a)], който е част от системата PAMS, е произвеждан от SmartPlanes. Blom го използват, като монтират калибрирани камери, заснемащи снимки между 7 и 10 мегапиксела, набрани в правоъгълни блокове с 80% припокриване на ширина и дължина. Бързата обработка на снимките и производството на проста правоъгълна мозайка могат да бъдат ползвани веднага на място за проверка. После информацията се качва през интернет в офисите на Blom за окончателна обработка и производство на дигитални модели на терена, ортофото и визуализация. Blom работи на различни терени, като прави заснемане на голф игрища, пътна и железопътна инфраструктура, кариери, наблюдава свлачища, заснема сметища, както и създава всякакви карти за земеделието и горите, както и за екологични цели [Фиг. 26 (б)].
През последните месеци д-р Майр и екипът на Germatics, който работи с БЛА, напуснаха компанията и работят за нова независима фирма, наречена GerMAP. В момента GerMAP освен заснемане с БЛА извършва и обработка на получените данни.
VII. Заключение
От изложените данни става ясно, че във Великобритания се развива пълноценно дейността, свързана с БЛА, за нуждите на аерозаснемането и създаването на карти. От една страна когато става дума за работата, базирана на събрана информация от БЛА с фиксирано крило, то последващите процедури са добре развити и методологията за фотограметрична обработка е ясна. Тази дейност обаче не се развива в конкуренция със съществуващите картографски традиционни методи, а напротив – тя е в допълнение със съществуващата картографска индустрия, като намери своята пазарна ниша и се прилага в нови посоки като (i) при археологическите и историческите обекти; (ii) кариерите, депата за отпадъци, строителни обекти и земеделски стопанства; (iii) ветрогенераторни паркове; (iv) малки площи, представляващи интерес за лесовъдите и земеделците. Преди появата на БЛА тези области бяха считани за прекалено малки, за да бъдат картографирани чрез използване на цифрова или аналогова фотограметрия – главно заради големите разходи. За сметка на това БЛА с въртящо се крило (i) отвори един напълно нов и много по-различен пазар в областта на проверките от близко разстояние на индустриалната инфраструктура, (ii), в същото време конкурира голямата и добре организирана фотографската индустрия във Великобритания, която добиваше основно изображения за маркетингови и рекламни цели, използвайки пилотирани самолети (например Cessna 172) или камери, монтирани на телескопични мачти.
Фиг. 16 – (a) Мишена, направена от MosaicMill, за калибриране ( Снимка: MosaicMill)
(б) Дисплеят на станцията ЕnsoMosaic, показващ опериране на данни, събрани с БЛА. Снимка: TerraPan Labs
Фиг. 19 – За генериране на 3D модел обектите често изискват припокриващи се фотографии от различни ъгли.
Снимка: M.J. Westoby
Фиг. 20 – (a) БЛА Maxi Swift, с което работят Flying Scotscam.
(б) Въздушна снимка на един от археологическите обекти „Henge“ в Шотландия, разработван от SERF, проект на университета в Глазгоу.
Снимка: Flying Scotscam
Фиг. 21 – (a) Апаратът Mikado Logo 600SE, използван за заснемането на Джурасик коуст. (б) Въздушна снимка на разкопките на крепостта на хълма Едисбъри. Паметник от желязната епоха, до Чешир.
Снимка: sUAVe Aerial Photographers
Фиг. 22 – (a) Апаратът на Quest flying. (б) A Дигитализиране на модела на терена край римската стена Бирдосвалд, Кумбрия.
Снимка: QuestUAV
Фиг. 23 – (a) Апаратът MAVinci Sirius, използван от Cyberhawk Innovations.
(б) Снимка с контур на обекта за шисти Петте сестри, до Ливингстън, Шотландия. Той е разработван през ХІХ и в началото на ХХ век.
Снимка: Cyberhawk Innovations
Фиг. 24 – (a) Апаратът на Callen-Lenz – G2. ( Снимка:Callen-Lenz)
(б) Инфрачервена снимка показваща прибирането на реколтата от картофи в Лейди Розета, заснета с G2. ( Снимка: Project Ursula)
Фиг. 25 – (a) Апаратът LLEO Maja, снабден с две камери се изстрелва с катапулт.
Снимка: Low Level Earth Observation (LLEO)
(б) Пример за ортофото на голф игрище.
Снимка: Bluesky International
Фиг. 26 – (a) Апаратът SmartOne на Blom.
Снимка: SmartPlanes
(б) Ортофото на Дърам, североизточна Англия, направено с БЛА.
Снимка: Germatics
