Достигнутые в последние годы значительные технологические успехи в совершенствовании средств дистанционного зондирования позволяют говорить о появлении принципиально нового подхода к аэротопографическому обследованию самых различных наземных объектов, в частности, воздушных линий (ВЛ) электропередачи и других инженерных коммуникаций. Авиационными методами сегодня может быть собрана практически вся исходная информация, необходимая для решения самых разнообразных задач, возникающих, например, при инвентаризация ВЛ, проектировании волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), прокладываемых по ВЛ, картографировании местности, в экологических исследованиях и т.д. При этом темп сбора исходной информации и ее тематической обработки с целью создания соответствующих баз данных, может достигать несколько сотен километров в день, а точность геопривязки получаемых данных равна 10-20 см. За счет использования бортовых спутниковых навигационных систем GPS и GLONASS достигается синхронизация во времени всех потоков данных, а также их полная пространственная определимость. Кроме того, на всех этапах накопления, обработки и анализа данных применяются исключительно цифровые методы, что позволяет создавать эффективные тематические геоинформационные структуры, применимые как для просмотра и анализа всей совокупности данных по проектируемому объекту, так и для экспорта в специализированные системы автоматизированного проектирования.

   Ряд основополагающих принципов лежит в основе аэротопографического направления работ московской инжиниринговой компании "ОПТЭН ЛИМИТЕД" с использование средств дистанционного обследования.
   Основой являются лазерно-локационные методы съемки в сочетании с цифровым фотографированием высокого разрешения, а также наземной и бортовой GPS поддержкой. Такой подход гарантирует получение некоторой, интересующей Заказчика, базовой совокупности данных по обследуемому объекту. К такой базовой совокупности данных относятся:
   1) Описание местности с необходимой степенью детальности и точности в виде цифровой модели рельефа - ЦМР (regular Digital Terrain Model, или DTM). Рельеф при этом может быть представлен в своей первичной, т.е. неискаженной влиянием растительности, форме.
   2) Высокоточные топологические модели антропогенных образований, являющиеся объектом исследования. Так при съемке ВЛ автоматически определяются положение опор (в абсолютных геодезических координатах) и их высоты, координаты точки подвеса проводов и величины стрел провеса, определяются пересечения ВЛ, строится сечение рельефа вдоль оси трассы, определяется положение других значимых объектов в пространственном коридоре требуемого размера вдоль трассы съемки.
   3) Геопривязанные цифровые аэрофотоснимки, представляющие естественные по своему цвету (True color) изображения объекта исследования с разрешением на местности 10-15 см на пиксель. Обязательная фиксация в процессе съемки элементов внешнего ориентирования аэрофотоснимков (пространственных координат точки фотографирования и углов ориентации оптической оси аппарата) в сочетании с создаваемой бортовым лазерным локатором 3-хмерной ЦМР, позволяют вести по таким снимкам все виды фотограмметрических измерений, а также в автоматизированном режиме создавать на их основе цифровые ортофотопланы и фотокарты.
   В ряде случаев номенклатура собираемых данных может быть расширена. Так, очень часто появляется необходимость параллельно проводить аэроинфракрасную (тепловизионную) съемку. Например, при такой съемке ЛЭП можно обнаружить дефекты изоляции, измерить температуру проводов, при подобной же съемке городских застроек - проконтролировать температурное состояние тепловых коммуникаций или ограждающих конструкций зданий, чтобы оценить сверхнормативные потери тепла.

   Другим практически важным дополнением является съемка спектрозональным сканером, данные которого чрезвычайно полезны в ряде сельскохозяйственных и экологических приложений.
   Использование всех подобных "тематических сенсоров" естественным образом вписывается в эту, уже реализуемую нами на практике, концепцию. Наличие в бортовом технологическом комплексе GPS-средств, "переносящих" с помощью специального GPS-приемника со спутника на борт абсолютное время и высокоточную информацию о местоположении летательного аппарата (борта) в процессе 

съемки, позволяет синхронизировать данные всех таких сенсоров с единым временем на борту (от внутреннего таймера). Далее, при наземный обработке происходят учет движения борта (носителя технологического контейнера) и геометрическая коррекция полученных тематических данных. Практическая реализация такого подхода не требует серьезных затрат.
   Важнейшим отличием концепции проводимых нами работ по комплексным аэросъемкам, является возможность обеспечения такого темпа полной обработки и выдачи окончательных результатов Заказчику, который равен темпу сбора первичных аэросъемочных данных. Иными словами применительно к задачам обследования линейных объектов все данные, накопленные за один аэросъемочный день, могут быть полностью обработаны до начала дня следующего.
   Такая возможность является самым значительным отличием нашей технологии воздушного обследования от классической аэрофотосъемки. Как известно, последняя предполагает, во-первых, объемный по трудоемкости и стоимости процесс планово-высотного обоснования, заключающийся в подробных наземных геодезических измерениях вдоль всей трассы съемки, и, во-вторых, сложнейшие (и крайне чувствительные к качеству выполнения) процессы фотографической обработки, ручной привязки и взаимного ориентирования аэроснимков, стереофотограмметрического восстановления рельефа и ряд других специальных процедур. В практическом аспекте это приводит к тому, что стоимость полномасштабного аэротопографического обследования территории в его традиционной реализации в 4-5 раз превышает затраты на собственно аэросъемочную часть, а продолжительность обследования, в зависимости от объема работ, исчисляется месяцами и даже годами.
   В нашей же технологии обследования стало возможно наиболее полно и оперативно учесть все замечания и пожелания Заказчика в части качества собранных данных, необходимости выполнения повторной съемки того или иного фрагмента, форматов представления результатов.
   Принципиальное преимущество рассматриваемой технологии по сравнению с классическими подходами объясняется следующими моментами:
   - Используются исключительно цифровые методы на всех этапах сбора, архивирования и обработки данных как на борту летательного аппарата, так и в процессе наземной обработки. В результате обработка данных начинается в точке посадки и сразу же после окончания очередного аэросъемочного дня.
   - Одним из решающих факторов является трехмерность получаемой информации. Использование лазерного локатора позволяет, во-первых, непосредственно получать трехмерные образы рельефа и всех наземных объектов, а также проводить по ним геометрические измерения, и, во-вторых, без заметных технологических ухищрений добиваться высокой степени детальности изображений путем выбора соответствующих параметров режимов полета и съемки, таких как высота и скорость, а также ширина полосы (коридора) захвата при сканировании лазерного луча.
   - Современные аэросъемочные методы обеспечивают практически полное исключение из технологического цикла наземных геодезических работ, так как получаемые данные принципиально не нуждаются в планово-высотном обосновании. Единственным исключением является установка и обслуживание наземных опорных (или базовых) GPS-станций. При съемке протяженных объектов для обеспечения абсолютной геодезической точности лазерно-локационных и фотографических данных порядка 15-20 см такие станции должны быть установлены с интервалом 100-150 км друг от друга. Если требования к этой точности не столь высоки, то этот промежуток может быть увеличен. Обслуживание опорных GPS-станций не требует от оператора никаких специальных знаний по геодезии и, по существу, сводится к ее установке в указанном месте и включению питания.
   Более серьезные трудности могут быть вызваны необходимостью учета специфики национальных геодезических систем. Однако, и они легко преодолеваются в рамках описываемой технологии.
   Важнейшим преимуществом предлагаемой нами методики является мобильность аэро-
съемочного комплекса и средств наземной обработки. Все необходимое оборудование может быть обычным авиарейсом доставлено в любую точку земного шара и в течение 2-3 дней установлено практически на любой легкий летательный аппарат без вмешательства в его конструкцию. В качестве иллюстрации на рис.1 изображен вариант установки аэросъемочного оборудования на вертолете в одном из проектов, реализованных компанией в 1997-1998 гг.
   Как следствие принципиально снижается продолжительность подготовительного этапа и стоимость аренды авиационного носителя (последнее - за счет возможности выбора экономичных летательных аппаратов и отсутствия необходимости их перегона к месту проведения работ и обратно).
   Реализуемая нашей компанией геоинформационная технология рассматривается нами как альтернатива классическим аэротопографическим методам вообще и поэтому сфера ее потенциальных приложений чрезвычайно широка. По существу, эта технология решает те же проблемы, однако с учетом современных технических возможностей. Главными преимуществами при этом являются комплексный, взаимоувязанный характер выходных данных и оперативность их получения.
   Основные тематические группы информации, получаемые нами в ходе летных исследований (Табл. 1), применительно к задачам геоинформационной поддержки при проектировании инженерных коммуникаций, таковы:

    Создание цифровых моделей рельефа
   ЦМР осуществляется путем выполнения лазерно-локационной съемки территории. При необходимости съемка сопровождается видеосъемкой и цифровой аэрофотосъемкой. ЦМР может представляться как в естественной форме (рис. 2), так и “очищенной” от растительности, зданий и других подобных образований. При необходимости ЦМР переводится в регулярную форму и преобразуется в формат, требуемый конкретным приложением. 

Основные тематические группы информации, получаемые в ходе летных исследований, применительно к задачам геоинформационной поддержки. 

   При выполнении работ по этому направлению, как правило, значительный интерес представляет характер рельефа и ЦМР вдоль обследуемой трассы. Дополнительно по лазерно-локационным данным формируется подробная, полностью формализованная топологическая модель обследуемой линии, представляющая собой математическое описание всех значимых объектов в среде специализированного программного комплекса ALTEX, из которого возможен экспорт в любую геоинформационную систему, либо в среду автоматизированного проектирования (рис.3).

   Параллельно выполняется цифровая аэрофотосъемка. Аэрофотоснимки, например, подстанции (рис. 6, с многократным увеличением) автоматически привязываются к местности, что дает возможность одновременно анализировать как топологическую структуру объектов, так и их естественное изображение.
   При необходимости выполняется тепловизионная съемка фрагментов трассы (рис. 4) с целью оценки температуры проводов в момент замера их стрел провеса, а также выявления участков сверхнормативных потерь электрической энергии.

Создание цифровых фотокарт

   Цифровая фотокарта (рис. 5), есть композиция аэрофотоснимков, представляющая собой масштабное фотографическое изображение земной поверхности в ортогональной проекции с устраненными искажениями за рельеф и за наклон . Фотокарты оформляются и разбиваются на листы стандартной разграфки так же, как и соответствующие топографические карты того же масштаба. 

   На фотокартах наносят координатную сетку, линии уровня рельефа и выделяют некоторые важные контурные объекты. Ниже дан ряд параметров, характеризующих производство цифровой фотокарты масштаба 1:2000:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

   Представленная методика организации аэротопографических обследований в полной мере соответствует общемировым тенденциям развития средств авиационного дистанционного зондирования и может рассматриваться как альтернатива традиционным подходам. 

   В прикладном аспекте она ориентирована на решение того же широкого круга задач, что и классическая аэротопография, но с принципиальным сокращением продолжительности, а также повышением точности и полноты данных. Сфера потенциального применения такой методики отнюдь не ограничивается рассмотренными примерами, и она будет интенсивно расширяться, особенно с учетом ее хорошей совместимости с геоинформационными технологиями, уже доказавших свою эффективность в целом ряде областей. 

1. Медведев Е.М. ГИС – применить и выиграть: на стыке географии и информационных Технологий //Connect! Мир связи, № 7-8, 1998. – С. 90 – 93.

2. E.M. Medvedev. Engineering Application Scanning Lasers //PHOTOGRAMMETRIC ENGINEERING & REMOTE SENSING, April 1998. – P. 249.