Конструкция камеры iXU-RS1900
В фотокамере PhaseOneiXU-RS1900 применена нетрадиционная двух-объективная оптическая схема получения аэроснимка со смещенными относительно оптической оси каждого объектива сенсорами.[Геопрофи, 5, 2018, стр. 38-43]
После проведения съёмки, два снимка, полученные одновременно каждым объективом, «сшиваются» и трансформируются в один снимок центральной проекции. Результирующий снимок имеет размер 190 мегапикселей, исправлен за дисторсию, имеет единое фокусное расстояние и координаты его главной точки равны нулю.
В камере использован КМОП (CMOS)сенсор с динамическим диапазоном 84 дб (децибел), что на 10-11 дб больше, чем у традиционных CCDсенсоров. Повышенный динамический диапазон существенно влияет на качество и производительность аэросъёмки. Он позволяет производить съёмку на большей скорости срабатывания затвора, что существенно влияет на четкость изображения исключая «смаз» изображения. Можно проводить съёмку при более низкой освещённости в условиях облачности. Можно увеличить количество часов аэросъёмки в течение дня, что повышает дневную производительность.
Размер снимка и сравнение производительности
Для сравнения приведены форматы кадров трёх аэрофотокамер – RCD30 (красный), DMSII250 (синий) иPhaseOneiXU-RS1900 (жёлтый). Наглядно видно преимущество PhaseOne перед 
среднеформатными камерами и сопоставимость формата кадра с широкоформатной камерой DMSII250.
По аэрофотосъемочной производительности фотокамера PhaseOneiXU-RS1900 практически равноценна DMCII250, с 18-20% увеличением количества аэроснимков,при существенно меньшей стоимости аэрофотосъемочного комплекса.
Объём выполненных работ за 2018 год
Аэрофотосъемочные работы в 2018 году выполнялись на АН-2 при наземной скорости 150-195 км в час (80-105 узлов).За летно-съемочный сезон были выполнены следующие аэрофотосъемочные работы:
· для создания цифровых ортофотопланов масштаба 1:2 000 и создания навигационных планов городов с населением более 1 млн. человек методом стереотопографической съемки масштаба 1:2 000, выполнена аэрофотосъемка с разрешением 10 см с перекрытием 80х40% на площади более 2 000 кв. км.Фактический объем отснятой территории 3 350 кв.км;
· для создания цифровых ортофотопланов территорий населенных пунктов масштаба 1:2 000 и масштаба 1:10 000 выполнена аэрофотосъемка с разрешением 15 см с перекрытием 60х30% на площади около 10 000 кв. км., фактический объем составил 12 500 кв.км.
Программное обеспечение в составе комплекса
В комплект комплекса входит необходимое для аэросъёмки и предварительной обработки изображения программное обеспечение: iXPlan, iXFlight, iXCapture и CaptureOne.Каждый модуль отвечает за один из видов работ может быть установлен на любом рабочем месте, удобном для оператора.
Планирование аэрофотосъемочного полета выполняется при помощи программы iXPlan.Существенным преимуществом программы является то, что полет планируется с учетом цифровой модели рельефа снимаемой местности, тем самымисключая необходимость проектирования аэрофотосъемки с «запасом» в 2-3% по перекрытиям и до 5%-ным запасом по разрешению на местности.Данное программное обеспечение оптимально подходит для проектирования одиночных больших по площади объектов.
Навигация полёта и управление комплексом во время полёта осуществляется программойiXFlight.
Программа iXCapture используется во время полёта для управления работой камеры,заданием экспозиции и светочувствительности в зависимости от освещенности и для обработки исходных снимков в камеральных условиях. Сшивка двух снимков (левый и правый) в единое изображение осуществляется автоматически. Совместно с объединением изображений выполняется процесс автоматического исключения дисторсии и запись конечного изображения в формате*.TIFF.
Программа CaptureOneиспользуется для выполненияцветокоррекцииснимков.Корректировка полученных изображений производится по гистограмме и тоновым кривым таким образом, чтобы обеспечить наилучшее воспроизведение полутонов без отсечек в области теней, светов и средних тонов.После обработки все аэрофотоснимки имеют формат изображения TIFF, диапазон RGB с радиометрическим разрешением 8 бит на пиксель.
Если при проведении аэрофотосъемочных работ борт-оператор проводит визуальный контроль качества аэроснимков и оперативно вносит изменения в экспозицию в зависимости от освещенности и времени светового дня, то проведение дополнительной коррекции аэроснимков практически не требуется.
Контроль аэросъёмочных материалов
Важным этапом проведения аэрофотосъемочных работ является контроль аэрофотосъемочных материалов.
Выполненная аэрофтосъемка должна удовлетворять требованиям нормативно-технической документации и иметь удовлетворительное визуальное качество. Данный этап выполняется с помощью программ CaptureOne и ФОТОМОД.
При контроле аэрофотосъемки установлено, что на всех полученных камерой изображениях отсутствуют дефекты, полосы, смазы и пятна, а также снимки имеют достаточную и однородную резкость по всему полю изображения.Выполненная съемка имеет незначительно разную тональность, что является следствием разнодатности проведения аэрофотосъемочных работ. Выявленная разность тональностей аэрофотосъемки не повлияла на автоматические процессы при использовании коррелятора в ПО ФОТОМОД, а при изготовлении ЦОФП исключается путем применения настроек Глобального и Локального выравнивания яркости.
Дополнительно оценка визуального качества материалов аэрофотосъемки проводилась в ПО CaptureOneпо общепринятым критериям, основным среди которых является гистограмма. Помимо проработки теней и светов для цветных изображений необходимо анализировать их сбалансированность, часто выражающуюся в правильном воспроизведении серых цветов. Хорошо сбалансированные изображения имеют почти совпадающие гистограммы в каналах красного, зеленого и синего цветов. Сдвиг гистограммы в одном из цветовых каналов приводит к появлению так называемого «нацвета» или, другими словами, к тонированию всего изображения цветом этого (или дополнительного к нему) канала, что ухудшает качество изображения.
В результате визуального осмотра и анализа гистограмм и тоновых кривых в CaptureOne выборочных аэрофотоснимков был сделан вывод об удовлетворительных дешифровочных свойствах изображений. На аэроснимках хорошо определяются объекты:
–линейного характера (разметка на автодорогах и т.п., береговая линия водных объектов, наземные трубопроводы и т.д.);
–локального характера (опоры и столбы ЛЭП и тени от них, люки колодцев на застроенных территориях, детали крыш зданий, разметка пешеходных переходов на автодорогах и т.п.).
Обработка в ФОТОМОД
Выполненные комплексом Phase One 190MP аэрофотосъемочные работы в полном объеме прошли фотограмметрическую обработку в ПО ФОТОМОД специалистами отдела цифровой фотограмметрии АО «Уралгеоинформ» и другими предприятиями АО«Роскартографии».
Комплекс фотограмметрических работ по обработке аэрофотосъемки выполняется аналогично работам с любых других сенсоров:
· Внутреннее и взаимное ориентирование выполнено в автоматическом режиме.
· Для поиска связующих точек использовался стандартный режим ФОТОМОД, связи определены в полном объеме, выполнена их ручная коррекция.
· Фотограмметрический блок уравнен по центрам фотографирования и точкам планово-высотного обоснования, которые определенны с точностью, удовлетворяющей Инструкции по фотограмметрическим работам[ГКИНП (ГНТА)–02-036-02, Москва, ЦНИИГАиК, 2002].
· Выполнено создание ЦОФП масштаба 1:2000 в объеме 6100 НЛ.
Что касается анализа трудозатрат на фотограмметрическую обработку аэрофотосъемки, выполненной комплексом Phase One 190MP, то они абсолютно соизмеримы с традиционной обработкой любой цифровой аэрофотосъемки. Все фотограмметрические процессы аналогичны и требуют классически рассчитываемых трудозатрат.
3D модели и плотное облако точек в Фотомод со снимками PhaseOne 190MP
В настоящее время специалистами АО«Уралгеоинформ» активно ведется работа по освоению приобретенного аэрофотосъемочного оборудования, проводятся различные тестовые и экспериментальные работы на основе выполненной аэрофотосъемки.
В качестве эксперимента была выполнена АФС с высоты в 500 м с разрешением 3 см. Перекрытие составило 80х40%. Был создан фотограмметрический проект в ПО ФОТОМОД и с помощью новых возможностей ФОТОМОД 6.4 была получена плотная трехмерная модель местности –аналог лазерного сканирования.Плотность облака точек модели сопоставима с геометрическим разрешением аэрофотосъемки.
Плотное облако точек,построенное фотограмметрическим способом, было обработано в MicroStationTerraScanдля исключения шумов и «дрожания» поверхности. По очищенной от шумов модели была изготовлена поверхность путем автоматической классификации наземных точек в класс «Земля». Плотность облака точек позволила построить плотную высотную поверхность, с детализированными формами рельефа.Построенные автоматическим способом горизонтали с сечением 1 м и 0,5м были проанализированы и проверены в стереорежиме на предмет точности интерполяции земной поверхности.Проверка показала, что автоматически построенныегоризонтали аппроксимируют формы рельефа с высокой детализацией и удовлетворяют требованиям Инструкции по фотограмметрическим работам в отношении средних погрешностей съемки рельефа для данного типа местности.
Созданные горизонтали могут использоваться в качестве дополнительного материала при стереотопографической съемке рельефа.Кроме построения автоматических горизонталей с помощью созданной плотной трехмерной модели местности возможно решение различных инженерных задач, таких как:
· Аэродиагностика объектов электросетевого хозяйства.Например, определение стрелы провеса проводов между опорами линий электропередач для своевременного предотвращения аварийных отключений ЛЭП.
· Определение геометрических пространственных характеристик дорожной сети, ее состояния, для организации ремонтных работ и проектирования.
· Мониторинг горнодобывающей деятельности, определение размеров, объемов и габаритов различного характера и др.
Истинный ортофотоплан по плотному облаку точек
Так же, протестированы возможности ПО ФОТОМОД 6.4в области создания истинного ортофотоплана (Trueorthophoto) по аэрофотосъемке комплекса Phase One 190MP.
Истинный ортофотоплан – это фотоплан, на котором все объекты, в том числе и высотные строения, отображаются строго в ортогональной проекции (вид сверху).
В качестве исходных данных для создания истинного ортофотоплана используются множественные изображения объекта с разных ракурсов. Это возможно лишь при аэрофотосъемке со значительным продольным и поперечным перекрытием. Для создания истинного ортофотоплана рекомендуется перекрытие 90х90%. В нашем случае съемка выполнялась для создания ЦОФП 1:2000 с перекрытием 80х40%.
В качестве объекта тестирования был выбран жилой дом, высотой 80м. Изготовленный истинный ортофотоплан, действительно, освобожден от слепых зон, прилегающая территория полностью доступна для просмотра и не закрыта завалом дома. Очертания крыш и контурной части сохранены.
В ходе изучения вопроса по построению истинного ортофото, была изготовлена 3D-модель выбранного для эксперимента дома. При подборе оптимальных программных установок, можно получить твердотельную модель исследуемого объекта, с прорисованными текстурами.В дальнейшем, метрическая 3D-модель может быть импортирована в любую САПР для дальнейшего инженерного проектирования или геодезических изысканий.
Заключение
В заключении хотелось бы отметить что, в целом,аэрофотосъемочным комплексомPhaseOne 190MP мы довольны, все возникающие проблемы во время эксплуатации находили оптимальное решение как со стороны наших специалистов, так и со стороны специалистов Phase One.
Качество выходной продукции полностью соответствует нормативно-технической документации и позволяет решать всесторонние задачи в области дистанционного зондирования Земли.
Phase One 190MP в руках специалистов АО «Уралгеоинформ» достойно реализует возложенные на него задачи на территории Российской Федерации.
