21.11.2012 на 17-ой Всероссийской конференции "Организация, технологии и опыт ведения кадастровых работ" (см. http://www.gisa.ru/kadastr_2012.html ) в рамках пленарного заседания по использованию БЛА в кадастре Алексей Владимирович Смирнов, менеджер технической поддержки ЗАО «Фирма «Ракурс», выступил с докладом "Возможности применения БЛА в картографии и кадастре. Требования к результатам. Опыт использования". В нем он рассказал об основных технических аспектах съемки и обработки материалов, представил свое видение перспективы применения данных. С основными тезисами выступления можно ознакомиться ниже.

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА), созданные первоначально для военных целей, активно используются в последнее время в гражданском секторе. Многие фирмы, занимающиеся инженерными изысканиями, проявляют к ним повышенный интерес. При этом разработчиков БПЛА уже достаточно большое количество, что определяет существенную конкуренцию на рынке такого рода аппаратов.

Классификация
Беспилотные летательные аппараты принято делить на классы по таким взаимосвязанным параметрам, как масса, время, дальность и высота полета:
• микро (условное название) – масса до 10 кг, время полета около 1 ч, высота полета до 1 км;
• мини – масса до 50 кг, время полета несколько часов, высота полета до 3-5 км;
• средние (миди) – масса до 1000 кг, время полета 10-12 ч, высота полета до 9-10 км;
• тяжелые – высота полета до 20 км, время полета 24 ч и более.
Точность съемки напрямую зависит от соблюдения технологии формирования и выполнения полетного задания, качества исходных материалов для обработки и наличия достаточного количества опорной информации, но проще в обработке материалы, полученные с коптеров.
Одно из наиболее перспективных направлений использования БПЛА – аэрофотосъемка для решения картографо-геодезических, землеустроительных и кадастровых задач.
Применение беспилотных летательных аппаратов экономически целесообразно для выполнения кадастровых работ в отношении земельных участков площадью свыше 60-100 га и объектов землеустройства такого типа, как охранные зоны наземных коммуникаций на незастроенной территории.
С помощью беспилотных систем можно контролировать техническое состояние объектов, их безопасность и функционирование. При этом контролируемые объекты могут находиться на большом удалении. В настоящее время БПЛА активно используют в целях оперативного мониторинга чрезвычайных ситуаций, например лесных пожаров, для инвентаризации земель сельскохозяйственного назначения, лесного фонда, установления и мониторинга водоохранных зон водохранилищ, бассейнов рек и морских территорий, для сопровождения строительства и обследования линейных объектов (нефтепроводы, газопроводы, линии связи, электропередачи).

Преимущества и недостатки
Не малое число крупных российских компаний, занимающихся добычей нефти и газа, реализуют масштабные проекты по локализации своих сетей не только по России, но и странам зарубежья. Это требует выполнения большого объема проектно-изыскательских работ для геодезического обеспечения и влечет колоссальные затраты времени и труда.
Использование беспилотных летательных аппаратов для создания топографических карт крупных масштабов и разных тематик весьма перспективно. Этот метод при инженерных изысканиях обеспечивает такие преимущества, как:
• в отличие от космических снимков – большое разрешение, съемку на высоте, позволяющей не учитывать облачность;
• в отличие от пилотируемых самолетов – безопасность экипажа, отсутствие необходимости в аэродромном базировании;
• в отличие от полевых геодезических методов – оперативность.
В то же время существует и ряд проблем, которые сильно влияют на качество выходного продукта и осложняют фотограмметрическую обработку:
• низкое качество изображений (смаз, шумы, расфокусировка, выбор экспозиции);
• проблемы с организацией съемки (составление и выполнение полетного задания);
• использование бытовых некалиброванных фотокамер;
• низкая точность бортовых данных GPS/IMU;
• отсутствие наземных опорных точек.

Технология создания ортофотопланов
В проект подгружаются снимки и элементы внешнего ориентирования, сформированные бортовыми измерительными системами (GPS/IMU). Далее составляется накидной монтаж. Затем он уточняется с помощью автоматического измерения связующих точек на снимках, качество которого можно контролировать. Последующие действия зависят от поставленной задачи: для целей мониторинга, где большая точность не требуется, ортофотоплан готовят по координатам центров фотографирования, для землеустроительных, кадастровых работ и крупномасштабного картографирования задействуют опорные точки.
Однако в ряде случаев получить необходимую точность ортофотопланов не представляется возможных. Это обусловлено следующими причинами.
Смаз на изображениях является помехой для автоматического построения связующих точек и измерения оператором опорных точек, что негативно сказывается на выходном продукте.
Неточные измерения бортовых систем влекут за собой некорректное построение накидного монтажа, что не лучшим образом сказывается на измерении связующих точек, построении цифровой модели рельефа и т. д.

Измерительные системы
Рассматривая проблему измерительных систем, стоит поговорить о специфике их работы во время съемки с БПЛА. Существуют два типа погрешностей в измерениях GPS-приемников и инерциальных систем (IMU): случайные и систематические.
Случайные погрешности возникают по причине использования априори неточного GPS-приемника, например одночастотного. Систематические обусловлены отсутствием синхронизации работы измерительных приборов, автопилота и камеры в момент получения кадра (вследствие чего он получает координаты центра и углы с запозданием).

Съемочная аппаратура
Один из основных сдерживающих факторов использования БПЛА в кадастре и картографировании – тип задействуемых камер. На всех такого рода аппаратах до сих пор устанавливаются только бытовые камеры. Для выполнения точных метрических измерений по снимкам необходимо, чтобы камеры были откалиброваны. Вследствие пренебрежения этим фактом получают на выходе продукт, не отвечающий потребностям заказчика.
Отсутствие калибровки влечет за собой погрешности в планово-высотном обосновании ортофотоплана.
Согласно опыту работы компании «Ракурс» с проектами БПЛА можно сделать вывод, что точность ортофотоплана на уровне масштаба 1:2000 можно получить, если выдержаны требования к перекрытию (60-80% продольное и 30-60% поперечное), есть паспорт калибровки камеры и достаточное количество опорных точек. Результатов с лучшей точностью на данный момент нет.
Нормативная точность для кадастровых и землеустроительных работ установлена действующими Методическими рекомендациями по проведению межевания объектов землеустройства» (утв. Росземкадастром 17.02.2003). Кроме того, готовится к утверждению проект приказа Минэкономразвития России об установлении требований к точности и методам определения координат характерных точек границ земельного участка, а также характерных точек контура здания, сооружения или объекта незавершенного строительства на земельном участке. В соответствии с упомянутым проектом межевой знак получил название характерной точки и отдельное место в таблице точностей определения координат характерных точек границ земельных участков особо охраняемых природных территорий и объектов. При этом значения точностей для всех видов земельных участков не изменились.

Перспективы применения
В соответствии со сказанным можно примерно очертить круг возможностей по применению БПЛА в целях кадастра и землеустройства. Скорее всего, беспилотные средства не смогут обеспечить нужную точность выходных материалов для населенных пунктов. Но вот в отношении земель сельскохозяйственного назначения, промышленности, энергетики, транспорта, связи, радиовещания, телевидения, информатики, земель обеспечения космической деятельности, обороны, безопасности и иного специального назначения, земель особо охраняемых природных территорий и объектов, лесного фонда, водного фонда и запаса их использование вполне перспективно.
В завершение стоит отметить, что развитие технологий с задействованием БПЛА позволит оперативно решать многие задачи, связанные с картографией и кадастром.