Статьи и обзоры

Различия в воздушной съемке. Коптер, самолет и спутник.

2023-01-19 13:49
Съемка с высоты – одно из лучших решений для панорамных съемок. Однако стоит учесть, что сама аэросъемка четко классифицируется, где каждый из видов лучше «конкурентов» в вопросе того или иного аспекта. Помимо снимков с высоты птичьего полета, есть еще и спутниковая съемка, которая не нуждается в представлении. Трудно сказать, что объективно лучше, ведь все из этого имеет свои плюсы и минусы. Эта статья призвана четко разграничить особенности аэрофотосъемки и фотографий, созданных с помощью спутниковых систем. Естественно, для наглядного примера в список также будет включена наземная съемка, как наиболее классическая история.

Что собой представляет наземная фотосъемка


Фотографирование с земли предполагает создание плана местности, используя в качестве основного материала фотоснимки, сделанные с земли. В качестве носителей выступает как человек, так и наземный транспорт, чаще всего это автомобиль
Принцип очень схож с такими сервисами, как Google-карты и Яндекс.карты, но имеются некоторые детали, отличающие их съемку от традиционной. В первую очередь речь идет о способе получения материала. Если сервисы применяют лазерное оборудование, наземное фотографирование подразумевает использование исключительно фотооборудования. К тому же фотосъемка позволяет отметить отдельно стоящие объекты, будь это дорожный знак, дерево, стоянка, дом и т. д. Подключенная к GPS-приемнику камера транслирует материал, а приемник, в свою очередь, отмечает координаты этого объекта.

Авто для наземной съемки

Достоинства и недостатки съемки с земли

Среди плюсов выделяют:
  • хорошую скорость сбора информации;
  • снимки не требуют дешифрации, они сразу поступают в цифровом виде;
  • высокая точность сканирования;
К сожалению, без недостатков не обойтись:
  • невозможность сканирования местности, где нет опорных точек для фиксирующего оборудования;
  • трудозатратно, поскольку постоянное перемещение оборудования требует как человеческий, так и временной ресурс;
  • особенности окружающей среды, погодные условия ухудшают производительность работы. И если само оборудование может иметь защиту от осадков, то человек, закрепленный за установкой, долго выдержать не сможет.

Виды наземной фиксации

Наземная фотофиксация чаще всего используется в геодезии, соответственно, ее классификация тоже направлена на различные способы снятия материала с земли:
  • теодолитная съемка – используется теодолит (прибор для измерения углов относительно горизонта и вертикали);
  • тахеометрическая – фотографирование, в конце которого создается план местности в достаточно крупном масштабе, особенностью является снятие исключительно небольших участков;
  • мензульная – используется чертежный стол, отличается воспроизведением плана местности непосредственно на месте нивелирование поверхности – способ, в результате которого получается наиболее детализированное изображение рельефа местности;
  • фототеодолитная – использование фототеодолита, позволяющего подготовить цифровые модели местности на основе сделанных фотографий.

Что такое съемка с квадрокоптера

Говоря простым языком, аэрофотосъемка – воспроизведение фотоконтента с помощью летательного устройства. Таким контентом часто выступает план местности. В нашем случае носителем камеры является беспилотный квадрокоптер.

Квадрокоптер для съемки

Большинство коптеров имеют встроенную камеру, однако далеко не все из них отвечают запросам будущих пользователей. Это не такая страшная проблема, ведь достаточно докупить качественную камеру и вмонтировать ее в аппарат. При этом стоит учесть, что не родная камера будет иметь больший функционал, чем встроенная. Это ярко проявляется в возможности поворачивать камеру под требуемым углом, а также в ряде других мелочей.

Плюсы и минусы аэрофотосъемки

Достоинствами такого способа являются:
  • детализированная картинка всей охватываемой местности;
  • высокое качество получаемых фотоснимков, не снижающееся даже с учетом возможного расширения;
  • снижение трудозатрат на проведение работ;
  • удобство транспортировки ввиду небольших габаритных размеров;
  • автоматизация процесса, оператор беспилотного летательного аппарата (далее – БПЛА) выполняет лишь минимальный объем работы.

Наравне с плюсами есть и существенные минусы. Главным минусом БПЛА является непригодность его использования с точки зрения рекламы или художественной фотографии. Не все квадрокоптеры имеют свойство зависать в воздухе, даже среди профессиональных. К тому же поскольку при фотофиксации затрагивается вся попадающая в объектив территория, нет возможности сделать акцент на каком-то элементе. Грубо говоря, использование БПЛА для художественных экспозиций – не наш выбор.

Виды аэрофотосъемки

Существует несколько классификаций аэросъемки, различающихся между собой каким-либо признаком. По положению оптической оси фотокамеры разделяют:
  • горизонтальная съемка – подразумевает отсутствие наклона фотообъектива;
  • плановая – присутствует наклон до 5 градусов относительно отвесной линии (это вертикальная прямая, проходящая от зенита и строго вниз);
  • наклонная (перспективная) – наклон до 10 градусов и более;
  • планово-перспективная – БПЛА, пролетая по одному и тому же маршруту несколько раз, одновременно производит и плановую, и наклонную фотосъемку.

Квадрокоптер в работе

По характеру фотографируемой местности выделяют:
  • ординарная съемка – точечное фотографирование объекта местности, им может выступать, например, склад древесины, участок леса и др.
  • маршрутная – фотофиксация определенной полосы местности, по которой движется квадрокоптер;
  • сплошная – фиксация всего, что попадет в объектив камеры.

По методу последующей обработки снимков и изготовлению конечной продукции разделяют:
  • контурная аэрофотосъемка – на основе снимков получается только контурный план территорий;
  • комбинированная – план местности проектируется на основе проведенной съемки, рельеф же отображается лишь условно, чаще всего это горизонтальные линии и условные знаки;
  • высотная – после обработки отснятого материала на выходе получается полный план местности.

Особенности БПЛА для съемки с воздуха

Использование воздуха как преимущества при фотографировании требует несколько важных условий. Одним из них является использование широкоформатной камеры с возможностью калибровки. Это условие является всего лишь рекомендуемым, однако без него не получится достичь высокой точности фотоснимков. А вот уже обязательным условием является монтаж гироскопических стабилизирующих устройств, удерживающих камеру неподвижно. Такое решение обусловлено возможными колебаниями БПЛА в воздухе, из-за чего большинство фотографий выйдут смазанными, что потребует еще одного прохода, и не факт, что на этот раз снимки выйдут хорошими. А гироскопы нужно в качестве постоянной поддержки камеры. Они сохраняют горизонтальное положение объектива независимо от того, как находится БПЛА относительно горизонта.

Охват территории

Аэрофотосъемка с самолета

Принципиально самолет и квадрокоптер имеет минимум отличий, однако они достаточно существенны. Большие летательные машины использовались на рубеже XX века, когда еще не были придуманы первые БПЛА. Да и назначение у таких съемок было другое – составление карт территорий. С течением времени самолеты плавно сходят на нет, потому что такие аппараты значительно больше и дороже квадрокоптеров, ко всему прочему, их содержание требует больше трудозатрат, а для управления самолетом требуется квалифицированный специалист.

Стоит уточнить, что не все самолеты пригодны для аэрофотосъемки. Указанным моделям требуется постоянно преодолевать сопротивление воздуха, поддерживая одинаковую скорость на всех этапах маршрута. Для такого аппарата очень важна обтекаемость формы, за счет которой тело будет испытывать минимальное воздействие воздуха и исключит возможную турбулентность. Лучшими вариантами будут каплевидные или крыловидные корпусы.

Стабильная скорость достигается за счет тяги пропеллера и/или влияния сил реакции на сопротивление воздушной массы. Они создаются в результате испускания выхлопных газов из турбины самолета. Чтобы исключить человеческий фактор, который может случайно сбить постоянную скорость, аппарат оснащается автопилотом и устройством автоматической смены курса полета. Естественно, сама камера подкрепляется стабилизаторами и гироскопами.

На самом деле, по сравнению с БПЛА, самолеты должны быть оснащены рядом различных помощников. Помимо указанных, на аппарат должны быть установлены:
  • компас;
  • система маршрутных курсов;
  • измерители скорости и угла дрейфа и др.
Обслуживание самолета для аэрофотосъемки выходит накладнее, чем использование квадрокоптера. Впрочем, его использование все еще актуально для съемок очень больших масштабов. 

Самолет для съемки

Съемка со спутника

Такой тип фотографирования проходит посредством снятия поверхности Земли с помощью спутников. Это прорывная технология, позволяющая воплотить ранее невозможные операции по получению фотоматериала. Поскольку этот способ является наиболее перспективным решением в области фотографии, его развитие еще не завершено, и с каждым годом спутниковые системы все больше и больше совершенствуются. Возможно, вскоре спутниковая съемка будет единственным лучшим решением для снятия местности больших площадей.

Плюсы и минусы космической съемки

Основными достоинствами такой системы являются:
  • возможность фотографирования с разных ракурсов за счет множества одновременно расположенных на орбите Земли спутников;
  • отсутствие вибраций и резких колебаний;
  • информация транслируется исключительно в цифровом формате;
  • спутники являются долгосрочным инструментом, соответственно, полная стоимость обслуживания будет ниже, чем при использовании аэрофотосъемки;
  • четкая геометрия полета спутника позволяет достичь большого показателя качественных изображений;
Недостатков всего два. В первую очередь это дороговизна способа. Хоть в перспективе тратится меньше денег, чем при аэрофотосъемке, единовременное вложение больших денег поставит под сомнение использование этого метода фотографирования. Вторым существенным недостатком является не самое лучшее качество изображения. Однако, стоит признать, что оба эти недостатка нивелируются достоинствами, открывающими огромное пространство для маневрирования.

Виды съемки из космоса

Как и в случае с наземным вариантом, спутниковый имеет одну главную классификацию. Она подразделяет оборудование по пространственному разрешению изображений:
  • очень низкое;
  • низкое;
  • среднее;
  • высокое;
  • очень высокое.
Сама эта классификация имеет несколько подклассификаций, связанных с масштабом снимков и их обзорностью.

Среднее-высокое разрешение

Стоит уточнить, что обозначения «очень низкое», «низкое» и т. д. вовсе не говорит о качестве фотоснимков. Каждой из этих категорий можно успешно пользоваться. Например, очень низкое разрешение используется в метеорологии. Такие спутники пристально следят за глобальными природными процессами на планете. Низкий уровень изображения нужен для мониторинга экологии региона, очень полезный инструмент для региональных структур. Среднее разрешение является универсальным в плане выполнения поручений разной направленности. Они используются для сельского хозяйства, оценки состояния лесов, охраны окружающей среды и др.
Спутниковые снимки высокого разрешения подходят для решения геодезических задач, топографии, сельского хозяйства и др.
Сверхвысокое разрешение требуется для точечной фиксации, например, для цифровых моделей рельефа.

Низкое разрешение

Особенности съемки со спутника

Основным нюансом использования спутников является их зондирование, то есть перемещение исключительно по земной орбите. Путь космического летательного аппарата (далее – КЛА) подчиняется законам небесной механики и аэродинамики. К другим особенностям относятся:
  • резкие изменения условий, влияющих на качество фотоснимка (свет, облака, прочие погодные условия);
  • влияние атмосферы на итоговое качество изображения;
  • работа с территориями, находящимися в диаметрально противоположных сезонных состояниях.

Сравнение наземной, спутниковой и аэросъемки


Наземная съемка
  • Стоимость увеличивается пропорционально сложности проведения работы.
  • Отснятая информация приводится сразу в цифровом виде.
  • Облака не влияют на работу с фиксацией фотоматериала.
  • Способен работать с фиксированием небольших площадей.
  • Не требует согласования.
  • Минимальные затраты времени на формирование мозаики из снимков.
  • Направление получения изображения не играет роли
Аэросъемка
  • Цена возрастает в зависимости от площади.
  • Информация записывается на пленку, которую придется расшифровывать.
  • БПЛА пролетает ниже облаков, что также не отразится на снимках.
  • Невыгодно для маленьких габаритов описываемой территории.
  • Аэрофотосъемка – сложная структура с точки зрения оформления документации на БПЛА, учитывая особенности законодательства того государства, на чьей территории проводится работа.
  • Занимает куда больше времени, чем при наземной или спутниковой фиксации.
  • Нет разницы в направлении беспилотника
Спутниковая фотосъемка
  • Величина оплаты в большей степени зависит от покрываемой площади.
  • Полная фиксация в цифровом формате.
  • Облачность – серьезная проблема для спутника, поэтому работу придется отложить на срок до трех дней.
  • Работает одинаково полезно как с маленькими, так и с большими площадями
  • Не требует согласования.
  • Занимает мало временного ресурса.
  • В силу особенности спутниковых перемещений верным решением будет получение снимков с севера на юг.

Каждый из перечисленных методов орудует рядом преимуществ и недостатков. Определяющим фактором будет цель съемки, отталкиваясь от которой, получится прийти к окончательному выбору.
Наша компания АГЕНТУМ занимается разработкой программного обеспечения для мобильного пространственного сканирования. Мы разработали ПАК Поток ФМ, который представляет из себя измерительные панорамы, позволяющие создать цифровую модель и проводить автоматический мониторинг изменений. Технология навигации и дистанционного зондирования на подвижной платформе, которая способна обеспечить быстрый, эффективный и полный сбор данных. ПАК работаем вместе с GNSS приемником собственной разработки. 
Если вы занимаетесь геодезией или перед вами стоит задача мониторинга изменений на определенной местности, обращайтесь к нам, будем рады сотрудничеству.