Разработка методики автоматизированной обработки детальных аэроснимков с беспилотного летательного аппарата | Статья в сборнике международной научной конференции

Автор:

Рубрика: 1. Информатика и кибернетика

Опубликовано в

VII международная научная конференция «Технические науки в России и за рубежом» (Москва, ноябрь 2017)

Дата публикации: 30.10.2017

Статья просмотрена: 54 раза

Библиографическое описание:

Алешко Р. А. Разработка методики автоматизированной обработки детальных аэроснимков с беспилотного летательного аппарата [Текст] // Технические науки в России и за рубежом: материалы VII Междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2017 г.). — М.: Буки-Веди, 2017. — С. 1-2. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/286/13170/ (дата обращения: 15.08.2018).



В статье рассматриваются технологии автоматизированной обработки снимков, получаемых средствами беспилотного летательного аппарата в предметной области, связанной с выявлением параметров лесных насаждений.

Ключевые слова: методика, БПЛА, аэроснимки, обработка, цифровые изображения

Большинство современных исследований в области дистанционного зондирования Земли проводятся на основе спутниковых снимков. Разрешающая способность детальных снимков, поставляемых пользователю равна в среднем 0,5 метра на пиксель. Такого разрешения, как правило, недостаточно для идентификации отдельных объектов на изображении.

Альтернативным вариантом получения данных сверхвысокого разрешения о территории является съемка беспилотными летательными аппаратами (БПЛА). По стоимости данный вид съемки близок к детальной спутниковой, но имеет ряд преимуществ, таких как отсутствие помех, связанных с облачностью, высокое разрешение, высокая оперативность съемки и др. Новые методы получения данных требуют, соответственно, новых методов автоматизированной обработки полученной информации. В исследовании предлагается методика автоматизированного выделения крон деревьев по данным аэросъемки, полученных с БПЛА. Методика включает набор алгоритмов обработки изображений, применяемых последовательно к исходному изображению.

Во многом развитие средств съемки с БПЛА предвосхищает развитие спутниковой съемки. Так или иначе, спутниковая съемка развивается по пути увеличения пространственного разрешения, а автоматизированные методы обработки снимков с БПЛА в последствии (при достижении спутниковыми приборами необходимых параметров) могут быть применены к спутниковой съемке.

Исследование свойств объектов лесной растительности с использованием данных дистанционного зондирования проводится на протяжении длительного периода времени в работах многих российских и зарубежных ученых. Большинство работ в области определения параметров лесных древостоев по данным дистанционного зондирования были ориентированы на данные спутниковой съемки среднего и высокого разрешения. Часто данные с космических аппаратов не позволяют определить характеристики лесов с необходимой точностью. При этом использование съемки с авиационных средств зачастую является экономически необоснованным и значительно увеличивает стоимость проведения лесоинвентаризационных работ.

Технологической основой получения данных о территории выступили малые БПЛА. По данным аэросъемки был сформирован ортофотоплан территории с привязкой к географическим координатам. Наличие трехосевой системы стабилизации цифровой камеры на БПЛА позволило избежать искажений, связанных различными углами визирования. Пространственное разрешение материалов аэросъемки — 5 см на пиксель.

В качестве опорного материала использовалась растровая карта лесных ресурсов на исследуемый участок предыдущего лесоустройства, а также таксационное описание в форме, принятой в государственных органах лесоуправления. Для разработки и тестирования разработанных методов и алгоритмов применялась открытая геоинформационная система QGIS и язык программирования Python.

По аэроснимкам анализировались параметры лесных древостоев. Был проведен анализ данных признаков с использованием методов машинного зрения. В частности, применялись методы ASF-фильтрации, применена сегментация методом водораздела с маркерами. В результате преобразований были получены контуры крон деревьев.

С использованием этих данных была проведена актуализация информации о лесном участке. В частности, за основу брались такие признаки как тон и размер кроны. На основе связей между диметром кроны и диаметром ствола, установленных в исследованиях Кузьмичева, был выполнен расчет запаса древостоя на участке.

Полученные результаты были проверены на нескольких пробных площадях в полевых условиях инструментальными и глазомерными средствами. Максимальная ошибка в расчете запаса насаждений составила 17,3 %. Этот процент погрешности является допустимым для глазомерной таксации.

В качестве объекта апробации методики использовался лесной участок в Тарнянском участковом лесничестве Шенкурского лесничества Архангельской области. Достоверность полученных результатов сопоставима с достоверностью глазомерной таксации, а в ряде случаев превышает ее.

Литература:

1. Алешко Р. А., Гурьев А. Т. Методика тематического дешифрирования спутниковых снимков лесных территорий на основе структурных моделей // Известия Вузов. Приборостроение. 2013. Т.56. № 7. С. 76–77.

2. Алешко Р. А., Гурьев А. Т. Структурное моделирование взаимосвязей дешифровочных признаков спутниковых снимков и таксационных параметров лесных насаждений — Труды СПИИРАН. Вып. 29 (2013). С. 180–189.

3. Богданов А. П., Алешко Р. А., Шошина К. В., Демиденко С. А. Использование материалов детальной спутниковой съемки для таксации лиственницы сибирской в Архангельской области // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2016. № 1 (349). С. 74–82. doi:10.17238/issn0536–1036.2016.1.74

4. Гусев И. И. Таксация древесного ствола срубленного и растущего дерева. Учебное пособие — Архангельск: Издательство АЛТИ. 1992. — 80 с.

5. Кузьмичев В. В. Закономерности роста древостоев. Новосибирск: Наука. 1977. — 160 с.

6. Сухих В. И. Аэрокосмические методы в лесном хозяйстве и ландшафтном строительстве. Йошкар-Ола: МарГТУ. 2005. — 392 c.

Основные термины (генерируются автоматически): спутниковая съемка, QGIS, высокое разрешение, глазомерная таксация, данные, лесной участок.

Ключевые слова

методика, обработка, БПЛА, цифровые изображения, аэроснимки

Похожие статьи

Использование данных спутникового зондирования в лесном...

Библиографическое описание: Гладилин Д. И. Использование данных спутникового зондирования в лесном хозяйстве

Основные термины (генерируются автоматически): лесное хозяйство, GPS, космическая съемка, программное обеспечение. Похожие статьи.

Технологии определения природных пожаров с использованием...

Данная система состоит из 4 ключевых компонентов: National Burned Area Composite (NBAC) – собирает информацию со спутников низкого и высокого разрешения для оценки выгоревших лесных территорий, Canadian Wildland Fire Information System (CWFIS)...

Применение мультироторных летательных аппаратов в оценке...

Сергеев П. Н. Лесная таксация: Учебное пособие.

Использование данных спутникового зондирования в лесном...

Такого разрешения, как правило, недостаточно для выделения отдельных крон деревьев на.

Анализ данных дистанционного зондирования... | Молодой ученый

Полученные данные разнообразны по масштабу, геометрическому разрешению и различным

Набор снимков исследуемого участка местности, полученных одновременно в разных зонах электромагнитного спектра

Использование данных спутникового зондирования в лесном...

Разработка методики автоматизированной идентификации крон...

По стоимости данный вид съемки близок к детальной спутниковой, но имеет ряд преимуществ, таких как отсутствие помех, связанных с облачностью, высокое разрешение, высокая

На рис. 1 показан исходный фрагмент снимка с БПЛА, на котором изображен лесной участок...

Спектральные индексы для оценки пожарной опасности лесов по...

Подход, основанный на спутниковых данных, наиболее часто использует так называемые «индексные» изображения для своей работы со

– интерполяция полученных значений классов пожарной опасности участков в пределах границ таксационных выделов (лесных кварталов).

Оценка валидости результатов дешифрирования снимков...

− снижение общей стоимости работ (в 2–3 раза) в сравнении с глазомерным способом таксации

Программный продукт «Aquarius» является высоко защищенным. Информация, содержащаяся в системе, имеет много уровней защиты при передаче данных через сеть...

Разработка методов и алгоритмов тематической обработки...

В связи с увеличением объемов данных аэрокосмической съемки, а

- На основе анализа структурных характеристик спутниковых снимков определен состав дешифровочных признаков отдельных таксационных параметров лесных насаждений и детальных спутниковых снимков.

Основы спутниковой навигации | Статья в журнале...

При этом, разрешение современных спутниковых снимков может достигать 31 см на один пиксель и этим может похвастаться спутник

2016. № 2. С. 133–137. Рудик Е. А., Гура Д. А. Проведение топографической съемки с применением спутниковых систем и электронных...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Использование данных спутникового зондирования в лесном...

Библиографическое описание: Гладилин Д. И. Использование данных спутникового зондирования в лесном хозяйстве

Основные термины (генерируются автоматически): лесное хозяйство, GPS, космическая съемка, программное обеспечение. Похожие статьи.

Технологии определения природных пожаров с использованием...

Данная система состоит из 4 ключевых компонентов: National Burned Area Composite (NBAC) – собирает информацию со спутников низкого и высокого разрешения для оценки выгоревших лесных территорий, Canadian Wildland Fire Information System (CWFIS)...

Применение мультироторных летательных аппаратов в оценке...

Сергеев П. Н. Лесная таксация: Учебное пособие.

Использование данных спутникового зондирования в лесном...

Такого разрешения, как правило, недостаточно для выделения отдельных крон деревьев на.

Анализ данных дистанционного зондирования... | Молодой ученый

Полученные данные разнообразны по масштабу, геометрическому разрешению и различным

Набор снимков исследуемого участка местности, полученных одновременно в разных зонах электромагнитного спектра

Использование данных спутникового зондирования в лесном...

Разработка методики автоматизированной идентификации крон...

По стоимости данный вид съемки близок к детальной спутниковой, но имеет ряд преимуществ, таких как отсутствие помех, связанных с облачностью, высокое разрешение, высокая

На рис. 1 показан исходный фрагмент снимка с БПЛА, на котором изображен лесной участок...

Спектральные индексы для оценки пожарной опасности лесов по...

Подход, основанный на спутниковых данных, наиболее часто использует так называемые «индексные» изображения для своей работы со

– интерполяция полученных значений классов пожарной опасности участков в пределах границ таксационных выделов (лесных кварталов).

Оценка валидости результатов дешифрирования снимков...

− снижение общей стоимости работ (в 2–3 раза) в сравнении с глазомерным способом таксации

Программный продукт «Aquarius» является высоко защищенным. Информация, содержащаяся в системе, имеет много уровней защиты при передаче данных через сеть...

Разработка методов и алгоритмов тематической обработки...

В связи с увеличением объемов данных аэрокосмической съемки, а

- На основе анализа структурных характеристик спутниковых снимков определен состав дешифровочных признаков отдельных таксационных параметров лесных насаждений и детальных спутниковых снимков.

Основы спутниковой навигации | Статья в журнале...

При этом, разрешение современных спутниковых снимков может достигать 31 см на один пиксель и этим может похвастаться спутник

2016. № 2. С. 133–137. Рудик Е. А., Гура Д. А. Проведение топографической съемки с применением спутниковых систем и электронных...

Задать вопрос