Створення великомасштабних планів сільських населених пунктів при застосуванні БПЛА з метою створення кадастрових планів
Работа добавлена: 2015-12-06





Зміст

Вступ………………………………………………………………………………..4

Розділ 1. Аналіз літературних джерел …………………………………………7

Розділ 2. Теоретичні засади, експлуатації БПЛА…………………………….13

2.1. Загальні поняття про БПЛА………………………………………….13

2.1.1. Основні поняття ……………………………………………….13

2.1.2. Управління БПЛА…………………………………………………14

2.1.3. Безпілотна авіаційна система (БАС)……………………………..15

2.1.4. Передумови застосування БПЛА для аерознімання…………….16

2.1.5. Чинники, стримуючі розвиток ринку…………………………….17

2.1.6. Огляд моделей БПЛА, розроблених в цілях аерознімання…..…18 

2.1.6.1. Вітчизняні моделі БПЛА……………………………………...19

2.1.6.2. Зарубіжні розробки БПЛА…………………………………….22

2.2. Застосування БПЛА в цілях аерознімання для……………………...26

2.2.1. Особливості даних аерознімання з  з БПЛА……………………..26

2.2.2. Специфіка фотограмметричної обробки даних аерознімання з

                     БПЛА……………………………………………………….29

Розділ 3. Розробка технологічної схеми виконання аерознімальних робіт..34

3.1. Попередня підготовка до аерознімального польоту………………..34

3.2. Літальні і робочі карти і їх підготування……………………………35

3.3. Аерознімальний розрахунок……………………………………….…37

3.4. Підготовка та преведення аерознімального польоту…………….....41

3.5. Аналіз аерознімального польоту……………………………………..42

3.6. Принципи обробки матеріалів аерознімання………………………..43

3.6.1. Попередня обробка матеріалів аерознімання……………………45

3.6.2. Фотограмметрична обробка матеріалів аерознімання………….46

3.6.3. Дешифрування матеріалів аерознімання………………………...47

3.6.4. Документування матеріалів аерознімання……………………….50

Розділ 4. Експериментально дослідницька робота…………………………...51

4.1. Зв’язок із важливими науковими й практичними завданнями……..51

4.2. Результати експериментально-випробувальних робіт із застосування     

      безпілотного літального апарату «Птах» для цілей аерознімання...52

4.4.1 Технічні характеристики БПЛА «Птах»………………………….52

4.2.2. Оцінка якості матеріалів аерознімання…………………………..54

4.2.3. Фотографічна якість зображення………………………………...55

4.2.4. Пропозиції щодо можливого усунення вищевказаних недоліків

4.3. Результати експериментально-випробувальних робіт із застосування

      безпілотного літального апарату «Пегас»…………………………..58

4.3.1 Технічні характеристики БПЛА «Пегас»………………………..58

4.3.2. Створення великомасштабних планів сільських населених

         Пунктів…………………………………………………………….59

Розділ 5. Техніко-економічне та організаційне обгрунтування фотограмметричних робіт……………………………………………………….69

5.1. Фінанси підприємств…………………………………………………69

5.1.1. Сутність і функції фінансів підприємств………………………..69

5.1.2 Грошові фонди та фінанові ресурси……………………………...74

5.1.3 Основи організацій фінансів підприємств………………………77

5.1.4.Фінансова діяльність та зміст фінансової роботи………………81

5.2. Амортизація основних фондів……………………………………….85

Розділ   6. Охорони праці

6.1. Робота на територіях аеродромів і аеропортів

6.2. Розробка санітарно-гігієнічних параметрів робочої зони

6.2.1. Забезпечення необхідного мікроклімату у приміщеннях з ПК

6.2.2. Освітлення приміщень і робочих місць ПК

6.3. Протипожежна профілактика

6.3.1. Характеристика об'єкту по вибухо-пожежо-небезпеці

6.3.2. Вибір первинних засобів гасіння пожежі

Висновоки

ВСТУП

Реформування земельних відносин в Україні здійснюється вже понад 20 років (з 1991 року) [1]. з нещодавнім прийняттям закону про “Земельний кадастр” та майбутнім прийняттям закону про “Ринок землі” виникнуть нові вимоги до геодезичної складової земельного кадастру, оскільки недостовірна кадастрова  інформації, яка обумовлена неточністю визначення координат точок поворотів меж земельної ділянки та її площі, приведе до недопустимих похибок у створенні податкової бази, що, в одному випадку, ущемляє інтереси землекористувачів, а в іншому – інтереси держави. Як показує практика, використання традиційних методів геодезичних вимірювань та результатів  їх опрацювання під час виконання несу цільної інвентаризації земель населених пунктів не дозволяє дати відповідь на запитання щодо точності визначення координат знімальної основи, межових знаків та точок поворотів меж, оскільки роботи із землеустрою переважно проводяться несистемно і без надійного контролю. Все це приводить до того, що значно частіше стали  виникати проблеми із суміщенням меж сусідніх ділянок внаслідок формування неякісної кадастрової інформації (геометричні параметри ділянок та їх розміщення) в базах даних, які створювались впродовж багатьох років регіональними центрами державного земельного кадастру. Хоча відомо, що основою для геодезичного встановлення меж земельних ділянок (характеристики земельних ділянок найчастіше визначаються за їх фактичним станом), а також реєстрації їх просторових та правових характеристик, виступає документація із землеустрою, дані якої носять офіційний характер і набувають юридичного значення внаслідок затвердження за встановленою законодавством процедурою. В той же час, виявляється «невідповідність» фактичних меж ділянок тим, що раніше зазначались у документації із землеустрою. Тому, безперечно, необхідна кропітка і системна робота над помилками у державному земельному кадастрі. Найбільш ефективно таку роботу можна здійснити, проводячи  суцільну інвентаризація земель, включно із земельними ділянками, які перебувають у приватній власності або користуванні, за умов застосування інформації, одержаної засобами дистанційного зондування Землі. Економічно привабливим для цих цілей є використання безпілотних літальних апаратів (БПЛА), оснащених відповідними засобами для проведення автоматизованого аерофотознімання. результати аерозмінальних робіт можуть розглядатися як інформаційна основа для перевірки (валідації) наявних даних державного земельного кадастру у процесі інвентаризації земель та визначення сучасного стану їх використання з веденням чергових кадастрових планів (карт) із відображенням усіх об’єктів кадастрового обліку. Застосування БПЛА дозволять оперативно, при невеликих витратах коштів, виконати аерофотознімання невеликих за площею земельних ділянок (садівничого товариства, дачного селища, сільських населених пунктів та ін.), з метою складання кадастрових планів та ортофотопланів різного масштабного ряду для вирішення різних завдань моніторингу земель.

З другої сторони створення таких площ наземними методами доволі складний процес який може розтягнутися на декілька років. Ще один нюанс полягає у тому, що відобразити всі будови та ускладнену конфігурацію ділянки досить проблематично, з декількох точок зору. По-перше, не завжди можливо це зробити з однієї, а навіть і з кількох станцій при тахеометричному зніманні, по-друге, як це не парадоксально виглядає де коли просто немає доступу на територію цієї ділянки. Це пояснюється відсутністю, або не погодженням з власником ділянки.

Створення великомасштабних планів для землевпорядкувальних робіт є на теперішній день досить актуальною задачею в галузі кадастру. В першу чергу це стосується сільських населених пунктів, оскільки ще далеко не на всі ділянки в Україні створені кадастрові плани під розпаювання земель. З другої сторони створення таких площ наземними методами доволі складний процес який може розтягнутися на декілька років. Ще один нюанс полягає у тому, що відобразити всі будови та ускладнену конфігурацію ділянки досить проблематично, з декількох точок зору. По-перше, не завжди можливо це зробити з однієї, а навіть і з кількох станцій при тахеометричному зніманні, по-друге, як це не парадоксально виглядає де коли просто немає доступу на територію цієї ділянки. Це пояснюється відсутністю, або не погодженням з власником ділянки.

Аерознімання території і в подальшому застосування стереофотограмметричного методу створення великомасштабних планів дає унікальну можливість усунення вищеперерахованих вад. В той же час використання для аерознімання пілотованих носіїв вимагає великих фінансових витрат та вирішення багатьох організаційних питань, що знижує оперативність методу. З цієї точки зору для усунення цих проблем пропонується застосування БПЛА.

Метою магістерської кваліфікаційної роботи є створення великомасштабних планів сільських населених пунктів при застосуванні БПЛА з метою створення кадастрових планів. Визначення недоліків при застосуванні БПЛА для топографічного знімання в процесі його реальної апробації. Аналіз цифрового стереофотограмметричного методу при обробці отриманих цифрових матеріалів.

У першому розділі розглядається аналіз літературних джерел. Другий розділ описує загальні поняття про БПЛА, моделі вітчизняних та зарубіжних безпілотних літальних апаратів. У третьому розділ вказано підготовку до аерознімального польоту, формули для розрахунку аерознімання і принципи обробки матеріалів аерознімання. Четвертий розділ присвячений виконанню  експериментально дослідницькій роботі у якій проводиться знімання з БПЛА «ПТАХ» та «Пегас». У п’ятому розділі висвітлені основні питання техніко-економічного та організаційного обґрунтування фотограмметричних робіт. У шостому розділі описані основні положення охорони праці при виконанні  робіт на територіях аеродромів і аеропортів

Розділ  1.  Аналіз літературни джерел

Необхідно відзначити, що в останній час зацікавленість БПЛА значно зросла, причому застосування пропонується у різних галузях науки і техніки: в архітектурі, кадастру, археології, у різноманітних геоінформаційних системах тощо. Окремою ланкою виступають у цьому напрямку прив’язні аеростати, застосування яких поки що обмежується локальними об’єктами, тобто знімання виконується фактично або з одного базису, або з двох, для подальшої обробки поодиноких знімків так і стереопар [2,3]. Необхідно відзначити, що прив’язні аеростати мають свої позитивні та негативні риси. З першого погляду їх можна застосувати для маршрутного, а навіть і для блочного аерознімання пересуваючи засіб за проектною лінію назначеною на місцевості. Однак на практиці це ускладнюється тим, що балон надто хиткий, а відтак гойдання камери виходить за межи допустимих кутів нахилу,що у свою чергу приводить до неможливості подальшого прецизійного опрацювання зображень.

У наступній публікації [4] приводяться технічні характеристики сучасних БПЛА, які можуть бути задіяні в аерознімальних процесах для складання кадастрових та топографічних планів. Необхідно підкреслити, що і на сьогоднішній момент ці моделі ще далекі від штатних покажчиків, тобто мають вади які необхідно усунути, щоб у притул підійти до вимог щодо проведення класичного аерознімання.

Отже проведення, хоча і короткого, аналізу сучасного стану застосування БПЛА дає змогу констатувати, що це впровадження стрімко розвивається і через декілька років БПЛА займуть гідне місце у аеротопографічному виробництві.

Ця публікація [5] включає в собі огляд трубопроводу, нагляд греблі, фотограмметричний огляд, підтримку інфраструктури, огляд затоплених областей, пожежогасіння, моніторинг місцевості, спостереження вулкану, і т. д. Політ вражаючих можливостей, що надають БПЛА вимагає добре навчених пілотів у повній мірі і ефективному використані, причому дальність польоту пілотованого вертольота обмежена прямою видимістю або майстерністю пілота виявляти і стежити за орієнтацією вертольота. Такі питання спонукали наукові дослідження і розробки автономною системою наведення, які змогли стабілізуватися, а також направляти вертоліт точно уздовж довідкового шляху. Постійне зростання науково-дослідних програм і технологічного прогресу у сфері навігаційних систем, як позначено виробництво все більш і більш досконалих GPS / INS інтегрованих одиниць, дозволило велике зниження і мініатюризацію корисного навантаження. Маленькі автономні вертольоти продемонстрували, щоб бути корисними для ряду бортово-заснованих застосувань як наприклад повітряна картографія і фотограмметрія, спостереження як у військових, так і цивільних справах, перевірки та моніторингу. У цій статті є результати системи моделювання польоту, розробленої для початкової установки сервомоторів, на яких ця система  буде ґрунтована. Створенні штучного середовища, що дозволяє по суті, оцінити заздалегідь, як основні питання комплексної системи управління, уникаючи пошкодити тендітні і дорогі інструменти, як і ті що встановлені на моделі вертольота.

У наступній публікації [6] представлено безпілотні авіаційні транспортні засоби на основі фотограмметричної системи картографування. Ця робота є частиною проекту, моніторинг грунтових умов дороги з використанням дистанційного зондування та інших технологій, авторами якого є Міністерство транспорту США. Система базується на зразковому вертольоті з обладнанням GPS/IMU і геомагнітного датчика, щоб виявити позицію положення в просторі і швидкістю вертольота. Автономний контроллер був використаний для управління вертольотом, щоб летіти уздовж зумовленого шляху польоту і досягати бажаних позицій. На наземній станції, комп'ютер був використаний для зв'язку з вертольотом у режимі реального часу щоб контролювати параметри польоту та відправляти команди управління. Вся система обробки включає в себе калібрування камери, інтегрований датчик орієнтації, цифрову 3D модель поверхні дороги і зображення покоління, автоматизоване вилучення функцій і вимірів для оцінки стану дороги.

У цій публікації [7] описується про послідовності зображень що мають переваги високого перекриття, візуального відображення і дуже високу роздільну здатність. Ці зображення можуть бути використані в різних застосуваннях, які вимагають високої точності або покращення текстур. Ця публікація в основному зосереджена на фотограмметричні обробці послідовностей зображень, придбаних безпілотним дирижаблем, який автоматично летить у відповідності із визначеним маршрутом польоту по контролю системи автопілота. Перекриття та відносні параметри обертання між двома сусідніми зображеннями оцінюються шляхом зіставлення двох зображень в цілому, а потім точно визначено по піраміді зіставлення на основі зображень та взаємної орієнтації. Експериментальні результати показують, що розроблено систему дистанційного зондування, що кваліфікується для перекриття і стереознімання.

Ця публікація [8] описує ефективне поєднання технологій топографічних , фотограмметричних знімань і лазерного сканування для побудови тривимірної моделі історичної місцевості. На цьому тлі, було вирішено оцифрувати всі наявні матеріали історичної пам'ятки. У цей же час, дослідження було розпочато співпрацю по просуванню і, зокрема зібрані наукові елементи, за різними археологічним розкопкам. У статті описуються різні етапи  що перетворють в цифрову форму віртуальної тривимірної моделі історичної пам'ятки.

У публікації [9] розглядаються компоненти калібрування наземних лазерних сканерів Faro LS880 HE80. Діапазон вимірювання 1-30 метрів був розділений  на дві частини залежно від використовуваного інтервалу дискретизації та спостереження у порівнянні з результатами, отриманими з роботом тахеометром. Відмінності були проаналізовані за допомогою перетворення методами Фур'є. Довжини хвилі, які приводили великі  амплітуди в частотному просторі не спостерігалися. Ряди Фур'є дали функцію помилки для відносного вимірювання відстаней з лазерним сканером. Результати показали, що відносні вимірювання відстані були налаштовані як постійні так і періодичні нелінійні помилки, які були виправлені використанням Фур'є-аналізу. Було відомо, що довжини хвилі виявлені періодичними помилками що часто корелює з довжиною хвилі модуляції частоти приладу.

У публікації [10] представлено якості моніторингу у польоті, які дозволяють оцінку якості записаних даних на льоту, показуючи в режимі реального часу обробки GPS / INS даних і подальшої прив'язки лазер повертається. Інструмент здатний відображати процес сканування в режимі реального часу і виявлення прогалин в даних безпосередньо після завершення смуги. Тут прийнята стратегія для обробки даних і зв'язку з метою забезпечення масштабованого розподілу по мережі комп'ютерів.

У цій публікації [11] розглядається технологія обробки матеріалів знімання у ПЗ Agisoft PhotoScan надана ТОВ "Плаз". Застосування безпілотних літальних апаратів дозволяє знизити витрати на виробництво аерофотознімальних робіт. З точки зору традиційної фотограмметрії якість подібного знімання найімовірніше буде оцінено, як неприйнятне, оскільки на БПЛА, як правило, встановлюються камери побутового сегмента, не використовується гіростабілізірующая апаратура, при знімання нерідкі відхилення оптичних осей від вертикалі в кілька градусів, що значно ускладнює процес первинної обробки знімків. Однак для сучасного фотограмметричного програмного забезпечення ці недоліки не представляють значних проблем. Більш того, розвиток цифрових методів фотограмметричної обробки вже призвело до появи програм і програмних комплексів, здатних обробляти навіть такі неякісні дані аерофотознімання в високоавтоматизованому режимі, при мінімальній участі оператора.

У цій публікації [12] розглядається аналіз методів та моделей калібрування наземних лазерних сканерів з метою розроблення єдиного методичного підходу до використання методик калібрування наземних лазерних сканерів.

У цій публікації [13] проведено аналітичний огляд існуючих космічних систем дистанційного зондування землі, пілотованих літальних апаратів, а також альтернативних систем на основі безпілотних літальних апаратів. Зроблена порівняльна характеристика основних параметрів існуючих засобів збору інформації. Визначення основних параметрів БПЛА для актуалізації й уточнення оперативної геопросторової інформації на основі  проведення аналітичного огляду існуючих космічних систем дистанційного зондування земної поверхні та пілотованих літальних апаратів.

У публікації [14] розглянута нова технологія виміру стенда для калібрування цифрових камер які застосовуються у аерознімання з БПЛА, заснована на використанні безвідбивного електронного тахеометра. Виконано оцінку точності вимірів. Використання камери для одержання метричної інформації неможливе без її попереднього калібрування. Існуючі методи калібрування можна розділити на три класи: лабораторне калібрування з використанням гоніометра або колліматора, калібрування на підставі тестового полігона та самокалібрування. Перший метод застосовується для дослідження оптичної системи камери, її стабільності в часі, зміні параметрів у різних кліматичних умовах та ін. Інші два методи застосовуються для дослідження отриманого камерою зображення. Метод самокалібрування викликаний

У наступній публікації [15] розглянуто основні напрями застосування безпілотних авіаційних систем у цивільній сфері, концепції створення й організації безпілотних авіаційних комплексів залежно від орієнтованості на завдання. Показано можливості використання авіаконструкторського й

авіапромислового потенціалу для проектування, виробництва та експлуатації безпілотних авіаційних систем із подальшою інтеграцією в повітряний простір.

У цій публікації [16]  проведено аналіз технічних характеристик існуючих типів БПЛА для виконання авіаційних робіт з патрулювання, а саме двох надлегких літаків та двох гелікоптерів, а також альтернативних систем на основі безпілотних літальних апаратів. Крім цього розглянуті особливості функціонування даних систем, було визначено їх висотні та рейсові продуктивності та побудовані порівняльні діаграми, що відображають

переваги БЛА над иншими ПС при виконанні авіаційних робіт з патрулювання.

Розділ 2. Теоретичні засади, експлуатації БПЛА

2.1. Загальні поняття про БПЛА

2.1.1. Основні поняття

         Безпілотний літальний апарат (БПЛА або БЛА) - в загальному випадку це літальний апарат без екіпажа на борту [17].

 Поняття літальний апарат включає велике число типів, у кожного з яких є свій безпілотний аналог. У пресі, коли йдеться про різкий сплеск інтересу до безпілотників і в цьому матеріалі під визначення БПЛА потрапляє вужче поняття. А саме: літальний апарат без екіпажа на борту, що використовує аеродинамічний принцип створення підіймальної сили за допомогою фіксованого або крила  (Таблиця № 2.1) БПЛА літакового і вертолітного типу, що обертається, оснащений двигуном і такий, що має корисне навантаження і тривалість польоту, достатні для виконання спеціальних завдань.

Таблиця № 2.1

Типи безпілотних літальних апаратів.

Пріоритет БПЛА літакового і вертолітного типів над іншими можна проілюструвати наступною діаграмою:

Рис. 2.1. Діаграма співвідношення числа БПЛА літакового і вертолітного типів до усіх інших (за даними UVS International).

2.1.2. Управління БПЛА

Для ще точнішого визначення цих БПЛА, які розглядатимуться нижче, необхідно детальніше зупинитися на такій важливій характеристиці як спосіб управління БПЛА.

Існують наступні способи:

1) Ручне управління оператором (чи дистанційне пілотування) з дистанційного пульта управління в межах оптичного спостереження або за видовою інформацією, що поступає з відеокамери переднього огляду. При такому управлінні оператор передусім вирішує задачу пілотування: підтримка потрібного курсу, висоти і так далі.

2) Автоматичне управління забезпечує можливість повністю автономного польоту БЛА по заданій траєкторії на заданій висоті із заданою швидкістю і стабілізацією кутів орієнтації. Автоматичне управління здійснюється за допомогою бортових програмних пристроїв.

3) Напівавтоматичне управління (чи дистанційне керування) - політ здійснюється автоматично без втручання людини за допомогою автопілота по спочатку заданих параметрам, але при цьому оператор може вносити зміни в маршрут в інтерактивному режимі. Таким чином, оператор має можливість впливати на результат функціонування, не відволікаючись на завдання пілотування.

Ручне управління може бути одним з режимів для БПЛА, а може бути єдиним способом управління. БПЛА, позбавлені яких-небудь засобів автоматичного управління польотом:

- керовані по радіо авіамоделі; 

- не можуть розглядатися в якості платформи для виконання серйозних    цільових завдань.

Останні два способи нині є найбільш затребуваними з боку експлуатантів безпілотних систем, оскільки пред'являють найменші вимоги до підготовки персоналу і забезпечують безпечну і ефективну експлуатацію систем безпілотних літальних апаратів. Повністю автоматичне управління може бути оптимальним рішенням для завдань аерофотознімання заданої ділянки, коли треба знімати на великому видаленні від місця базування поза контактом з наземною станцією.

В той же час, оскільки за політ відповідає особа, що здійснює запуск,  можливість впливати на політ з наземної станції може допомогти уникнути позаштатних ситуацій.

2.1.3. Безпілотна авіаційна система (БАС)

Для виконання спеціальних завдань, зокрема для аерознімання, БПЛА повинен розглядатися в сукупності з його приладовим оснащенням і корисним навантаженням, для чого введений термін безпілотна авіаційна система.

БАС, окрім БПЛА, складається з бортового комплексу управління, корисного навантаження і наземної станції управління.

  1.  Бортовий комплекс:

2) Приймач супутникової навігаційної системи;

         3) Автопілот. Завдання автопілота :

               * пілотування:

                    - автоматичний політ по заданому маршруту,

- автоматичний зліт і захід на посадку,

- підтримка заданої висоти і швидкості польоту, стабілізація                                                         

- кутів  орієнтації,                                     

                    - примусова посадка у разі відмови двигуна або інших серйозних неполадок,

         - програмне управління бортовими системами і корисним   

         - навантаженням, наприклад стабілізація відеокамери і синхронізація

         - за часом і координатам спрацьовування затвора фотоапарата,

          - випуск парашута.

     4) Накопичувач польотної інформації.

      2. До корисного навантаження для завдань аерофотознімання відноситься цифрова камера, як доповнення можуть використовуватися відеокамера, тепловізор, ІК-камера.

      3. Функції наземного пункту управління :

          1) стеження за польотом;

          2) прийом даних;

          3) передача команд управління.

2.1.4. Передумови застосування БПЛА для аерознімання

Передумовами застосування БПЛА в якості нового фотограмметричного інструменту являються недоліки двох традиційних способів отримання даних ДЗЗ з допомогою космічних супутників (космічне знімання) і повітряних пілотованих апаратів (аерознімання).

Дані супутникового знімання дозволяють отримати знімки з максимальним загально доступним дозволом 0,6 м, що недостатньо для великомасштабного картування. Крім того, не завжди вдається підібрати безхмарні знімки з архіву. У разі знімання під замовлення втрачається оперативність отримання даних. Відносно компактних ділянок оператори і дистриб'ютори часто не проявляють гнучкої цінової політики.

Традиційне аерознімання, яке проводиться за допомогою літаків (Ту- 134, Ан- 2, Ан- 30Ил- 18, Cesna, L - 410) або вертольотів (Ми-8Т, Ка- 26, AS - 350) вимагає високих економічних витрат на обслуговування і заправку, що призводить до підвищення вартості кінцевої продукції.

Застосування стандартних авіаційних комплексів нерентабельне в наступних випадках:

 - знімання невеликих об'єктів і малих по площі територій. В цьому випадку економічні і тимчасові витрати на організацію робіт, що доводяться на одиницю знятої площі істотно перевершують аналогічні показники при зніманні великих площ (тим більше для об'єктів, значно віддалених від аеродрому);

Отже, плюсами застосування БПЛА є:

1. Рентабельність

2. Можливість знімання з невеликих висот і поблизу об'єктів. Отримання

знімків високого дозволу.

3. Оперативність отримання знімків.

4. Можливість застосування в зонах надзвичайних ситуацій без ризику для життя і здоров'я пілотів.

Варто відмітити, що технологія аерознімання з БПЛА значною мірою відпрацьована. У теперішній час велика частина існуючих і експлуатованих БПЛА призначені для повітряної розвідки і спостереження, які здійснюються за допомогою фото - і відеознімання.

2.1.5. Фактори, що стримують розвиток ринку

1. На сьогодні розвиток ринку цивільних БПЛА, у тому числі і для потреб аерознімання, гальмується відсутністю нормативно-правової бази для інтеграції БПЛА в єдиний повітряний простір. Ця проблема не розв'язана повністю ні в одній країні світу.У Росії доки зроблені тільки перші кроки в цьому напрямі. З 1 листопада 2010 року набули чинності нові Федеральні правила використання повітряного простору Російській Федерації. Уперше в цей документ включено визначення безпілотного літального апарату, а також введені положення відносно порядку використання безпілотного літального апарату в повітряному просторі. Проте цей документ має бути доповнений поруч супутніх документів, що містять детальні правила і інструкції. Поки що, не чекаючи створення нормативно-правової бази, безпілотні системи, закуповують структури, що мають особливі повноваження (прикордонники, поліція, МНС). Нині легальні запуски БПЛА в комерційних цілях здійснюються на основі дозволу, технологія отримання якого відпрацьована компаніями-постачальниками БПЛА. При цьому відповідальність за політ лежить на операторові, який здійснює запуск.

2. Підвищена аварійність БПЛА. На сьогодні БПЛА не забезпечені системою розпізнавання перешкод і відходу від зіткнень, крім того, багато моделей оснащені не цілком досконалими автопілотами (для здешевлення вартості і зменшення ваги бортового устаткування). Ризик втрати апарату і устаткування призводить до того, що багато компанії можуть вважати за краще купувати не БПЛА, а льотний годинник у організацій, які б спеціалізувалися на безпілотних запусках.

3. Не врегульовані до кінця питання сертифікації, страхування, реєстрації.

2.1.6. Огляд моделей БПЛА, розроблених в цілях аерознімання.

Виходячи з наведеного вище, можна сформулювати ряд ознак для визначення аерознімань БПЛА.

   1. Тип конструкції : БПЛА літакового або вертолітного типу.

   2. Спосіб управління : автоматичний або напівавтоматичний.

    3. БПЛА для аерознімання в цілях картографування повинен мати на своєму борту повноцінний автопілот, здатний витримувати параметри знімання (маршрут, кути нахилу фотоапарата, відсоток подовжнього і поперечного перекриття, висоту і так далі) навіть при малій масі апарату в широкому діапазоні метеоумов.

2. Корисне навантаження: відкалібрована цифрова автоматична фотокамера (можливо в якості доповнення відеокамера, тепловізор і ИК-камера), відсутність зайвою цільового навантаження, необхідного для військових безпілотників.

3. На сьогодні це мають бути моделі, що літають на малих висотах (у класі повітряного простору G з висотою до 4,5 км в ненаселених територіях, в межах якого планується ввести повідомний порядок польотів для малої і безпілотної авіації). Отримання дозволу на польоти в класах А і З доки можливо тільки військовими.

4. Комерційно доступні - експериментальні польоти, що витримали, і що поступили в серійне виробництво.

5. За допомогою моделі виконані фотограмметричні проекти, на які є посилання на сайті виробника, або по матеріалах проектів випущені статті. На сайті компанії є вказівка, що головним або одним з призначень є аерофотознімання.

2.1.6.1. Вітчизняні моделі БПЛА

У таблиці 2.2 детально розглянуті три моделі БПЛА вітчизняного виробництва розроблені спеціально для аерознімання: ZALA 421-Ф, Птеро-Е4 і Дозор- 50. Ці моделі задовільняють вище переліченим ознакам і активно застосовуються на практиці. Російські експлуатанти БПЛА вважають за краще закуповувати вітчизняні моделі, оскільки ця техніка вимагає високого рівня підтримки (тестування перед купівлею, навчання роботі з БПЛА персоналу) і оперативного сервісу (ремонт, зап. частини). Крім того, ввезення імпортних БПЛА зв'язаний з митним клопотом і отриманням дозволів (техніка потенційно може бути використана у військових цілях).

Таблиця 2.2

Вітчизняні БПЛА, розроблені спеціально для аерофотознімання

Модель

ZALA 421-Ф

Птеро-Е4

Дозор-50

Фото

Виробник

"Безпілотні системи ЗАЛУ АЕРО"(на міжнародному ринку A - LevelAerosystems)

Росія, Іжевськ http://zala.aero

"АФМ-Серверс", Росія, Москва www.ptero.ru

ЗАТ "Транзас", Росія, Санкт-Петербург

http://avia.transas.com

Короткий опис

Відповідаючи на потреби ринку аерофотознімання інженери компанії розробили спеціальний комплекс ZALA 421-04Ф.

Комплекс розроблений на базі серійного безпілотного літака ZALA 421-04 спеціально для вирішення завдань аерофотознімання.

Комплекс Птеро на базі БЛА Птеро Е призначений для проведення аерофотознімання вдень і вночі в повністю автоматичному режимі, має як аварійне, так і про-

профілактичного застосування. Призначений для рішення завдань :

 Оперативною і систематичною дистанційної діагностики протяжних і площадкових об'єктів;

 Картографування, паспортизації.

БЛА "Дозор-50"(раніше відомий як проект "Дозор-2") є компактною безпілотною авіаційною платформою для проведення різних видів авіаційного моніторингу як

із стандартним цільовим навантаженням, так і з апаратурою замовника. БЛА "Дозор-50" з цифровою фотокамерою є ідеальне рішення для виконання робіт аерофотознімань в якості постачальника первинною фотографічною інформації.

Маса порожнього, кг

4,1

9,5

32

Макс. злітна

маса, кг

4,5

20

50

Розмах крила, м

1,6

3,03

4

Тип двигуна

Електричний двигун

Вентильний електродвигун

Бензиновий двигун ДВС 3W - 106

Продовження Таблиці 2.2

Макс. дальністпольоту, км

Не менше 100

130

600

Робоча висота

польоту, м

50-500

Мінімальна безпечна висота 80, до 1км (залежить від завдань)

500-1000

Практична стеля (висота), м

Не менше 3600

2000

4000

Час польоту, г

1.6

Електричний варіант(Птеро-Е4) - 1,5

Бензиновий варіант(Птеро_ G0) - 6

6

Швидкість км/год Старт

65-120

85-115 (крейсерская) , 180 (максимальная)

Мінімальна безпечна - 80, крейсерська 110-130

Старт

За допомогою еластичної або механічної катапульти

Автоматичний з пневматичної катапульти

По літаковому: 100 м розгін

Приземлення

У точку старту на парашуті в автоматичному або напівавтоматичному режимі

Автоматичне на парашуті з

амортизаційною подушкою

По літаковому: 100 м пробіг

Режими польоту

Політ в автоматичному або

напівавтоматичному режимі

Повністю автоматичний і Напівавтоматичний з можливістю зміни траєкторії у польоті

Автоматичний і напівавтоматичний

Бортове

устаткування і корисне навантаження

Цифровий фотоапарат Canon 550 D (18 мегапікселів)

Залежно від виконуваних завдань можна встановити:фотокамеру CANON 5D з різними об'єктивами; тепловізор VarioCAMhrhead 480; високоточний GPS приймач TOPCON euro 160; лазерний далекомір власної розробки до 600м з дозволом 1м; фотоспалах власної розробки для нічного знімання з висот 100-150м; або корисне навантаження вагою до 3кг з габаритами, що дозволяють розмістити у відсіку корисного навантаження.

Модуль автопілота розробки ЗАТ "Транзас Авіація", малогабаритна інерціальна система розробки ТОВ"ТранзазТелематика"вбудований ГЛОНАСС/GPS приймач, бортовий накопичувач польотної інформації, система повітряних сигналів, командна радіолінія. Відеокамера переднього огляду, фотокамера CANON 21 мегапікселів.

Продовження Таблиці 2.2

Додаткова

Інформація

 Укріплений для можливості його багатократного застосування на непідготовлених майданчиках.

 Плавучість БЛА.

 Режим фото, відео, теплові зорного знімання.

 Передача відео в режимі онлайн і запис на борту.

Один з найважчих БЛА в Росії на електричній тязі, в розробці бензиновий варіант(літо 2011г. початок досвідченої експлуатації), дальність і тривалість бензинового варіанту в 5 разів вище Ptero E4.

Інші параметри аналогічні.

Нині на підставі 4-х літнього

досвіду застосування БЛА Дозор- 50 в якості АФС розробляється нова більше універсальна модель БЛА "Филин-1". Заводські випробування плануються провести в період з травня по липень 2011 р.

Проекти

Різні проекти для підприємств ПЕК і силових відомств РФ.

1. У період з 14.10.2010 по 08.11.2010 виконані роботи по зніманні шахтних відвалів.

2.Виконання землевпоряджувальних робіт по СНТ "Алея Перова", розташованому в Клинском районі Московської області.

3. Участь БЛА Птеро в навчаннях по організації

взаємодії і усунення складних

технологічних порушень в електричних мережах в умовах низьких температур організованих Холдингом МРСК і МРСК Північного заходу у кінці вересня – початку жовтня 2009 року на території Новгородській області. Здійснені і інші проекти, інформація по яким, а також зразки даних отримуваних з БЛА Птеро доступні в комерційному відділі компанії.

Комплекс пройшов апробацію в ряду експериментальних проектів по аерозніманніі і підготовлений до серійного виробництва.

2.1.6.2. Зарубіжні розробки БПЛА

У таблиці 2.3 приведені деякі зарубіжні моделі БПЛА, призначені для аерофотознімання. Моделі були відібрані зі списку UVS International і задовольняють вище переліченим ознакам.

Таблиця 2.3

Зарубіжні розробки БПЛА

Виробник

Назва моделі

Фото

Розмах

Крил

Масса, кг

Рабоча висота, м

Тип двигуна

ІнформацІя

SmartPlanes AB,

Швеция

www.smartplanes.se

SmartOnePersonal Aerial Mapping

System Літак, побудованийдляаерофотознімання

Невеликих територій.

1.2

1,1

(МВМ)

200

Елек

http://www.smartplanes.se/category/proje

cts/

GatewingNV, Бельгія

www.gatewing.com

Gatewing X100

Модель розроблена саме для аерофотознімання і презентована на Интергео в

Кельні, 2010.

1

1,9

150

Елек

http://www.giminternational.

com/news/id5349 uccessful_Photography_Trial_with_

Unmanned_Aerial_Vehicle.html

CropCam, Канада

http ://cropcam.com /

CropCam

Призначений для проведення

Аерофотознімання високого розділення і моніторингу лінійних і площадкових

територій.

25

3

(МВМ)

200-600

Елек

http://www.netstyle.kz/index.php?

p=data&lang_id=1&id=24&lv=2

Продовження Таблиці 2.3

C-ASTRAL d.o.o.,

Словенія

http://c-astral.com

Bramor

Призначений для аерофотознімання і

моніторингу

2,3

3,6

300

Елек

Norut (North Research

Institute), Норвегія

http://uas.norut.no

CryoWing

Модель спеціально розроблена для

застосування в умовах крайньої півночі з

низькими температурами і вітрами з метою

моніторингу і картирования снігових

покриттів і берегової лінії Норвегії.

3,8

30

250

Бенз

http://uas.norut.no/UAV_Remote_Sensin

g/Projects.html

Geocopter B.V.,

Ніерланди

www.geocopter.nl

Geocopter

БАС вертолітного типу для цивільного

застосування в цілях моніторингу

надзвичайних ситуацій, а також для астосування в цілях фотограмметрії.

2,8

3,5

900

Бенз

http://www.geocopter.nl//documents/120

_Geocopter.pdf

На сьогодні БПЛА для аерознімання - це в основному легкі апарати з класів "мікро" до 5 кг і "міні" до 30 кг.

Результати аерознімання з БПЛА можуть застосовуватися в різних областях, таких як рекламному зніманні об'єктів нерухомості, різний моніторинг (екологічний, сільськогосподарський) і т.д.

Виконання аерознімання з метою професійного картографування пред'являє підвищені вимоги до вихідних даних, а саме до витримки геометричних параметрів знімання. Невеликі БПЛА економічні в експлуатації і портативні, проте менш стабільні з цієї точки зору. Як наслідок, блоки знімків, отримані з БПЛА, що володіють відмінною детальністю, яскравістю і контрастом можуть мати низьку фотограмметричну якість з точки зору традиційних фотограмметричних пакетів.

Широке застосування безпілотників для професійного картографічного аерознімання можливо при консолідації зусиль як виробників БПЛА (у тому числі виробників повноцінного бортового устаткування), так і розробників професійного фотограмметричного програмного забезпечення. З одного боку повинно підвищуватися якість знімання, з іншого боку програмні пакети мають бути допрацьовані у бік зниження вимог до вхідних даних у разі роботи зі знімками, отриманими з БПЛА.

Детальний аналіз проблем, що виникають при фотограмметричній обробці даних з БПЛА рекомендації по використовуваних камерах і засобах позиціонування, особливостях фотограмметричної обробки цих даних, приклади отримання кінцевих продуктів картографічної якості в ЦФС. 

2.2. Застосування БПЛА в цілях аерофотознімання

2.2.1. Особливості даних знімання з  з БПЛА

Аерознімання з БПЛА принципово не відрізняється від знімання з великих літаків але має певні особливості, які ми далі розглянемо [18]. Політ БПЛА, як правило, здійснюється з крейсерською швидкістю 70-110 км/год(20-30 м/c) в діапазоні висот 300-1500 м. Для знімання зазвичай використовуються неметричні побутові камери з розміром матриці 10-20 мегапікселів. Фокусна відстань камер зазвичай складає близько 50 мм (у 35 мм еквіваленті) що відповідає розміру пікселя на місцевості (GSD) від 7 до 35 см.

Часто знімки з БПЛА обробляються простими нестрогими методами (афінне перетворення знімків на площину). В результаті, користувач отримує накидні монтажі, які окрім низької точності можуть утримувати розриви контурів на стиках сусідніх знімків.

При розгляді особливостей знімання з БПЛА і складанні рекомендацій по її проведенню із строгої фотограмметричної обробки даних, в результаті якої можна чекати точність отримуваних результатів (як правило, ортофото-мозайки) порядку одного GSD. При значеннях параметрів знімання вказаних вище, результати відповідають по точності орото-планам масштабів від 1: 500 до 1: 2000 залежно від висоти знімання.

Для строгої фотограмметричної обробки даних аерознімання і отримання максимально точних результатів необхідно, щоб знімки в одному маршруті мали потрійне перекриття, а перекриття між знімками сусідніх маршрутів при площадковому зніманні складало не менше 20%. На практиці, при зніманні з БПЛА ці параметри витримуються далеко не завжди. Політ БПЛА не стійкий, на нього впливають пориви вітру, турбулентність і політ БПЛА не стійкий, на нього впливають пориви вітру, турбулентність і інші обурюючі чинники. Якщо знімання із звичайних літаків планують з перекриттям уздовж маршруту 60%, а між маршрутами 20-30%, то проектувати знімання БПЛА слідує з перекриттям уздовж маршрутів 80%, а між маршрутами - 40%, щоб, по можливості, виключити розриви у фото-тріангуляційному блоці.

На БПЛА, як правило, встановлюються цифрові камери Canon. Це пов'язано з легкістю електронного управління камерами цієї фірми. Використання побутових камер має як переваги (невисока вартість, легкість заміни при "жорсткій посадці"), так і недоліки.

Основним недоліком є те, що побутові камери спочатку не відкалібровані - невідомі їх точні фокусні відстані, головна точка, дисторсія. При цьому нелінійні спотворення оптики (дисторсія), допустимі при побутовому зніманні, можуть складати до декількох десятків пікселів, що на порядок знижує точність результатів обробки. Проте, такі камери можуть бути відкалібровані  у лабораторних умовах що дозволяє отримувати точність обробки, практично такі ж, як і для професійних малоформатних фотограмметричних камер.

Прийнятніше встановлювати на такі камери об'єктиви з фіксованим фокусним відстанню. При зніманні слід виставляти фокусування н нескінченність і відключати функцію "автофокусу".

Другий недолік використовуваних на БПЛА камер відноситься конкретно до камер Canon– в них, на відміну від професійних фотограмметричних камер, використовується щілинний затвор, внаслідок чого експозиція різних частин зображення робиться в різні моменти часу і відповідає різним положенням носія. Так, якщо витримка при зніманні складає 1/250 c, то при швидкості БПЛА в 20 м/с зміщення камери при зніманні кадру складає 8 см, що порівнянно з дозволом зніманні на малих висотах і викликає додаткову систематичну помилку в знімку. Такі помилки можуть накопичуватися в процесі фотограмметричного згущування (зрівнюванні) при зніманні протяжних територій. Для того, щоб зменшити вплив цього ефекту і для ліквідації "смаза" знімків, слід здійснювати знімання з БПЛА з найменшими можливими витримками (не довше 1/250 c, максимальна витримка залежить від висоти). Частково проблему щілинного затвора могли б вирішити камери з центральним затвором, що мають порівнянне з камерами Canon якість об'єктиву і матриць. Проте, щоб уникнути "смаза" витримки все одно слід обмежувати.

Знімки цифрових камер, як любительських, так і професійних, мають прямокутну форму.  Вигідніше розташовувати камеру так, щоб довга сторона знімка розташовувалася упоперек польоту - це дозволяє знімати велику площу при тій же довжині маршруту. Знімання слід робити з максимальною якістю - з найменшим jpeg стискуванням або в RAW, якщо останнє можливо.

Сучасний рівень розвитку навігаційних засобів дозволяє робити виміри елементів зовнішнього орієнтування (ЭВО) безпосередньо в процесі знімання. Типові точність таких вимірів досягає одиниць сантиметрів по просторових координатам X, Y і Z і 0.005 градуса по кутах крену, тангажа і рискання для найточніших систем Applanix POS AV, що встановлюються на великі літаки. Часто цього вистачає щоб здійснювати обробку без використання опорних точок. У будь-якому разі, наявність таких даних значно спрощує обробку і дозволяє виконувати деякі етапи обробки повністю в автоматичному режимі. Сучасні досягнення мікроелектроніки дозволяють зібрати механічний (точніше MEMS - электронно-механічний) гіроскоп в корпусі розміром в декілька мм, вартістю від 250 $. Такі гіроскопи не дають точність професійних, мають значний відхід (порядку одного градуса за годину) при експлуатації, але істотно спрощують подальшу обробку даних. При типових постачаннях Птеро E4, Дозор 50 на борт можуть бути встановлені такі малогабаритні інерціальні системи – IMU (на Дозор- 50 ставиться IMU розробки ТОВ "Транзаз Телематика") і високоточні дводіапазонні GPS (TOPCON euro 160 на Птеро-E4, вбудований ГЛОНАСС/GPS приймач на Дозор- 50). Паспортна точність цих GPS приладів складає 10 мм + 1,5 мм × B (B - видалення до базової станції в км) в плані і 20 мм + 1,5 мм × B по висоті. На жаль, зазвичай на борт БПЛА встановлюють більше дешеві GPS приймачі і не встановлюють IMU датчики. Дані про центри проекції знімків в телеметричній інформації знімаються через протокол NMEA і мають в такому випадку точність до 20-30 м, а кути тангажа, крену і рискання обчислюються через вектор швидкості GPS вимірів. Точність кута рискання в такій телеметричній інформації невисока і може перевищувати 10 градусів, а самі значення містять систематичні помилки, що ускладнює подальшу обробку даних. Якщо при зніманні використовувався дводіапазонний GPS приймач в диференціальному режимі (чи PPP обробка даних GPS), то потрібно мінімальне число опорних точок для отримання найбільш точних результатів обробки, зазвичай достатня 1-2 точки на 100 знімків, у ряді випадків обробку можна проводити без опорних точок. У разі, коли неточних центрів проекції, вимоги до планово-висотного обгрунтування стандартні: однапланово-висотна точка на 6-10 базисів знімання.

2.2.2. Специфіка фотограмметричної обробки даних аерознімання з БПЛА

Обробка аерознімання з БПЛА в цифрових фотограмметричних системах (ЦФС) в цілому аналогічна обробці аерофотознімання з великих літаків. Проте особливості даних з борту БПЛА часто не дозволяють використати автоматичні процедури стандартних пакетів - частина операцій (наприклад, розставляння звязуючих точок) доводиться робити в ручному режимі. Нижче розглядаються особливості обробки аерознімання з БПЛА в ЦФС PHOTOMOD 5.2. Саме у цій версії PHOTOMOD введені спеціальні функції для обробки таких даних, що істотно спрощують і що автоматизують отримання кінцевої продукції.

Як і при обробці інших даних, спочатку в ЦФС створюється проект, в нього вводяться знімки і телеметрична інформація. На підставі даних про центри проекції і кути робиться створення накидного монтажу, розбиття по маршрутах. Знімки, що потрапили на розвороти БПЛА, віддаляються в ручному режимі. Неточні кутові елементи зовнішнього орієнтування призводять до досить грубого накидного монтажу (Рис. 2.2) :

Рис. 2.2. Накидний монтаж за телеметричною інформацією

Автоматичний пошук зв’язуючих точок в таких випадках ускладнений або вимагає значного часу роботи комп'ютера. Для уточнення накидного монтажу в таких випадках в ЦФС PHOTOMOD використовується  автоматичний накидний монтаж, який уточнює взаємне розташування знімків (Рис. 2.3).

Рис. 2.3  Накидний монтаж після автоматичного уточнення

Знімання з борту БПЛА здійснюється зі збільшеними перекриттями .Нестабільність польоту літального апарату іноді може привести до дуже великим перекриттям між сусідніми знімками, що викликає складнощі в стандартних фотограмметричних пакетах.

Рис. 2.4. "Переплутування" знімків при маленькому базисі зніманні

Різні кути і висоти знімання сусідніх кадрів призводять до збільшення зони пошуку єднальних точок і збільшенню числа грубих помилок в порівнянні із стандартними аеропольотами. Після створення уточненого накидного монтажу виконується процедура автоматичного виміру єднальних точок. На перших проходах накидний монтаж знову уточнюється:

Рис.. 2.5. Накидний монтаж після перших проходів автоматичного виміру зв’язуючих точок

На наступних проходах робиться вимір зв’язуючих точок. Декілька проходів потрібні у разі, коли телеметрична інформація не містить усіх кутів орієнтування, або кути відомі з точністю 10-30 градусів. Якщо ж телеметрична інформація містить кутові елементи орієнтування з точністю в декілька одиниць градуса, то досить і одного проходу - надійність автоматичних вимірів в цьому випадку підвищується. Для боротьби з можливими грубими помилками при автоматичних вимірах в PHOTOMOD 5.2 введено поняття довірчої групи зв’язуючих точок, коли програма шукає найбільше число зв’язуючих точок для стереопар з найменшим поперечним паралаксом, інші зв’язуючі точки, що не потрапили в групу вважаються помилковими.

Після виміру зв’язуючих і опорних точок робиться процедура зрівнювання. У ЦФС PHOTOMOD можна використати початкове наближення для алгоритму зрівнювання як за уточненою схемою блоку, так і побудоване іншими методами. Починаючи з версії 5.2 для зрівнювання аерознімання з БПЛА  рекомендується використати новий режим – зрівнювання 3D. При зрівнюванні в PHOTOMOD і достатньому числі опорних точок можна використати самокалібрування. Це дає можливість використання тих, що не калібрують ся камер. Очікувана точність вихідних результатів при строгій фотограмметричній обробці складає приблизно 1-2 GSD в плані і 2-4 GSD по висоті. Після фотограмметричного зрівнювання, результати якого і визначають точність вихідних продуктів, робиться побудова рельєфу (ЦМР) в автоматичному режимі. При необхідності, після зрівнювання може бути зроблена стереовекторізация - малювання вручному режимі будівель, споруд, мостів, гребель і інших об'єктів. Побудований рельєф використовується для ортотрансформування знімків. На останньому етапі з ортотрансформуванних знімків створюється безшовна мозаїка - робиться розрахунок ліній порізів, вирівнювання яркостей, стикування контурних об'єктів. Самокалібрування можна включати і за відсутності опорних точок, правда, в цьому випадку можна розрахувати тільки коефіцієнти k1, k2 радіальною дисторсій. При використанні камер з щілинним затвором можна додатково включити розрахунок аффінних спотворень. У випадку стабільності кутів орієнтування при зніманні таке самокалібрування може підвищити точність зрівнювання.

Якщо використовується камера, що не калібрується, і відсутні опорні точки, то можна говорити про точність в декілька десятків метрів, яка визначатиметься точністю GPS центрів проекцій і дисторсій об'єктиву (до декількох десятків пікселів). У таких випадках можна застосовувати спрощену автоматизовану послідовність обробки. Безшовний накидний монтаж вказаної точності при цьому виходить за рахунок трансформації початкових знімків в модулі PHOTOMOD GeoMosaic. В цьому випадку використовуються прості методи трансформації, що не враховують рельєф місцевості а стикування контурів здійснюється за рахунок автоматично єднальних, що розраховуються точок уподовж автоматично побудованих ліній порізів.

Розділ 3. Розробка технологічної схеми виконання аерознімальних робіт

3.1. Попередня підготовка до аерознімального польоту.

З отриманням завдання на аерознімання, аерознімальник разом з командою екіпажу готуються до польотів у відповідності з діючими настановами. Крім того, проводиться спеціальна підготовка до аерознімального польоту, яка підрозділяється на попередню і передполітну. [19]

У попередню підготовку входить: вивчення завдання і виконання необхідних розрахунків; забезпечення польоту та робочих карт та інших матеріалів у відповідності з завданням та розрахунками; перевірка стану аерознімального обладнання та спеціальних приладів після перельоту до місця базування і підготовки їх до майбутньої роботи; пробно-тренувальних польотів, вивчення завдання і виконання необхідних аерознімальних розрахунків.

При вивченні завдання необхідно детально ознайомитися:

1) з географічними умовами району аерознімання, характером рельєфу, коливаннями його в межах об'єкту знімання і окремих ділянок аерознімання, з максимальними і мінімальними висотами;

2) з гідрографією району аерознімання, періодом розливу річок і спаду води, з наявністю штучних гідротехнічних споруд, із станом заболоченості;

3) з кліматичними і метеорологічними умовами району.

Після вивчення перерахованих умов района робіт необхідно ретельно ознайомитись з технічними умовами і особливими потребами до аерознімання по кожній ділянці аерознімання, вказаного у завданні, часом виконання і послідовність робіт. В технічних умовах необхідно виконати перерахунок головних аерознімальних елементів.

Крім того, на кожну декаду розраховується час початку і кінця аерознімання. В звичайних умовах повітряне знімання  виконується при висоті Сонця над горизонтом не менше . Час початку і кінця повітряного знімання розраховується за емпіричною формулою [19]

     (3.1)

де - час у хвилинах від сходу Сонця до висоти над горизонтом, рівне , -широта місцевості, - початок аерознімання; визначаеться як час сходу Сонця плюс інтервал часу .

    (3.2)

Де: час злету  визначаеться як час початку аерознімання різниці часу, витрачений на політ від аеродрома до ділянки аерознімка,  і різниця часу , необхідно для  вимірів.

   (3.3)

При розрахунку часу  необхідно мати на увазі, що в рівнинній місцевості, (тундри, степів, пустинь), відсутність падаючих тіней дозволяється починати повітряне знімання Сонця над горизонтом під кутом не менше . Особливо це важливо при аерознімання в північних районах, де кількість знімальних днів дуже мало.

Місцевий час сходу і заходу Сонця залежить від дати і широти місцевості.

3.2. Літальні і робочі карти та їх підготування

Для аерознімання аерознімальник повинен мати наступні топографічні карті:

  1.  1.Політну карту масштабу 1: 10 000, яка використовується для загального орієнтування при долітанні до ділянок аерознімання.
  2.  Робочі карти, масштаб яких повинен бути в 5-7 разів дрібніший масштабу аерознімання, виконується під час роботи на ділянках аерознімання для визначення границь і прокладання аерознімальних маршрутів.

Найбільш зручніше для аерознімання  використовувати карту такого масштабу, на яких відстань між аерознімальними маршрутами не менше 1 і не більше 2 см. Як показала практика, найбільш зручна, в залежності від масштабу повітряного знімання, карти, приведенні в таблиці № 3.1.

Відповідно з встановленими  діючими нормами на загальній польотні карті наносять мінімум спеціальних умов позначень. Обов’язково повинні бути прокладені маршрути на ділянки аерознімань.

Таблиця № 3.1

Масштаб

Повітряне фотографування

Робочі карти

1 : 25 000 і менші

1 : 10 000 - 1 : 20 000

1 : 5000 – 1 : 8000

Більші 1 : 5000

1 : 200 000

1 : 100 000

1 : 50 000

1 : 25 000

Робоча карта використовується у процесі  аерознімання для детального орієнтування, точного визначенні границь ділянки аерознімання, контроль за прокладаючими аерознімальними маршрутами і для створення самого прокладання [19].

Не дивлячись на умови завдання, на робочу карту у всіх випадках накладають різними кольорами: границі ділянок аерознімка, лінії вісі аерознімальних маршрутів на розраховану відстань між ними, лінії включення і виключення аерокамери з урахуванням позарамкового забезпечення двох базисів знімання .

Крім того, на робочу карту для кожної ділянки аерознімання необхідно записати головні розрахункові дані.

(3.4)

Ці розрахункові дані записуються на полях або у зручному місці карти, але краще на окремому аркуші паперу прикріпити до карти.

3.3. Аерознімальний розрахунок

 В завданні на аерознімання вказують: тип АЗК і його  також тип літака.

Знаючи ці дані, можна попередньо розрахувати всі основні елементи аерозімання, не залежними від атмосферних умов польоту, від швидкості і напряму вітру, температури і тиску на висоті  (від s ,). Ці розрахунки зручно виконуються по окремих єлементах вказаній послідовності за відомими формулами.

Спочатку визначають висоту знімання відносно середньої горизонтальної площини участку аерознімання

                 (3.5)

після того визначають середню горизонтальну площину цього участка відносно рівня моря

               (3.6)

 Для гірської місцевості середню горизонтальну площину ділянки аерознімання розраховують по середнім висотам аерознімальних трапецій  , вхідних у даній ділянці, ,  після цього розраховують висоту польоту відповідно аеродрому (поправка за рельєфом).

       (3.7)

Де - висота ділянки щодо аеродрома (поправка за рельєф).

     При аерозніманні у великих масштабах і на швидкісних літаках вираховують найменшу допустиму висоту повітряного знімання за формулами

                  (3.8)

          де                                                       (3.9)

 

   Крім відносної висоти польоту  , визначають і абсолютну висоту повітряного знімання 

  Абсолютна висота повітряного знімання вказується у заявці на аєрознімальний політ.

  Для забезпечення заданих перекрить аерознімок спочатку визначають розрахунок поздовжнього  і поперечного  перекриття по формулах у таблиці 3.2.

Таблиця 3.2

Масштаб аерознімання

розрахункове

Мінімальна допустима

Поздовжнє перекриття в %

розрахункове

Мінімальна

Поперечне перекриття в %

1:10 000-1:24 000

62+38                      56

34+66                20

1:25 000-1:34 000

80+20                      78

32+68                20

1:35 000 і менше

90+10                       89

30+70                 20

 h - найбільше перевищення місцевості над середньою горизонтальною площиною знімальної ділянки;

- висота знімання над середньою площиною.

Розрахунок поздовжнього перекриття 80 і 90% може бути заданою при  виконанні аерознімання у масштабі не більше 1:25 000.

Після визначення розрахункових  і  визначають базис аерознімків: поздовжній  і поперечний  за формулами

    (3.10)

Базис повітряного знімання на місцевості визначають за формулою

                        (3.11)

Вертикальні кути візування для цих базисів визначаються за фомулами

Кількість аерознімків в одному аерознімальному маршруті визначаються за формулою

                         (3.13)

Кількість аерознімальних маршрутів в одній ділянці аерознімання визначаються за формулою

                        (3.16)

3.4 Підготовка та преведення аерознімального польоту

Підготовка проводиться в день польоту і розподіляється на два види:

  1.  загальну передполітну підготовку для любого польоту у відповідному з потребою діючих наставань;
  2.  спеціальну підготовку до аерознімального польоту, яка зводиться до наступної роботи: на основі отриманих даних погоди на ділянках аерознімання і прогнозування  погоди метеорологічних станцій приймається рішення на політ;. Штурман-аерознімальник відбирає робочі карти на вибрані ділянки аерознімка, провіряє необхідні попередні разрахунки і вивчає дану ділянку; відбирає поблизу початку першого аерознімального маршруту місця для аеронавігаційних вимірів. Докладне вивчення ділянки аерзнімання, безсумнівно, полегшує штурману-аерознімальнику ведення детального орієнтування при прокладанні аерознімальних маршрутів. Оскільки проміри аеронавігаційних елементів виробляються на двох протилежних коротких маршрутах, то ці маршрути по можливості потрібно вибирати на рівні, близьким до середньої горизонтальної площини ділянки аерознімання.

Далі потрібно виконати розрахунок визначення сходу Сонця, спочатку аерознімання і зльоту, після чого провіряють стан всього комплекту аерознімального обладнання і готують його до роботи.

При перевірці потрібно бути забезпеченим: чистотою об’єктива і аерокамери з зовнішньою і внутрішньою сторін камери, справність затвора; підключення живлення, вімкнення аерокамери, і вироблено 2-3 цикла спрацьовування, щоб впевнитись у правильності роботи цього обладнання. Тільки після ретельної передполітною підготовкою, переконавшись в наявності необхідних картографічних і розрахункових матеріалів, пов’язаних з виконанням майбутнього завдання, а також у справності всього комплекту аерознімального обладнання , можна вважати екіпаж готовий до експлуатації БПЛА.

3.5 Аналіз аерознімального польоту

Після закінчення польової фотограмметричної обробки матеріалів аерознімання керівник польотів проводять аналіз аерознімального польоту.

 Мета аналізу - докладно виявити недоліки в організації та виконанні польоту, встановити дійсні причини, що викликали той або інший дефект в роботі, щоб попередити повторення завдання та якість роботи членів екіпажу. До проведення аналізупілот, штурман - аерознімальник повинні уважно вивчити зауваження знімання і виявити дійсні причини виявлених дефектів.

 Якщо з якихось причин польова фотограмметрична обробка матеріалів аерознімання затримується і екіпаж БПЛА позбавлений можливості чергового виконання аерознімання, штурман - аерознімальник зобов'язаний до до початку польоту отримати висновок про якість аерознімання за всіма елементами, ознайомитися з якістю матеріалу, з тим щоб попередити політ на аерознімання з несправним обладнанням або недоброякісними матеріалами.

Не рекомендується також при перших польотах на аерознімання виробляти черговий політ, якщо невідомі результати повітряного знімання попереднього польоту. Всі виявлені дефекти аерознімання повинні, як правило, виправлятися в наступному черговому польоті.

3.6. Принципи обробки матеріалів аерознімання

Задачею обробки матеріалів аерознімання  являється сучасного надання повної та достовірної інформації авторизованим споживачам [20]. Тракт проходження даних аерознімання включає збір, прийом або доставку, обробку, дешифрування, документування та розпреділення видової інформації. Сучасні системи обробки матеріалів аерознімання створюються виключно на основі цифрових технологій. Впровадження цифрових технологій в обробку матеріалів аерознімання забезпечує підвищення її ефективності, гнучкість і оперативність, істотне збільшення інформативності вихідних документів.

 Процес обробки матеріалів аерознімання прийнято ділити на шість основних ступенів:

1)відновлення

2) попередня обробка

3)дешифрування

4)фотограмметрична обробка

5) аналіз та узагальнення

6)документування

Оскільки дані аерознімання надходять від БПЛА в цифровому вигляді, то для них обробки можна безпосередньо використовувати сучасні комп’ютерні технології. Обробка цифрових аерознімання базується на матричних діях з растровими масивами.

Сучасні системи цифрової обробки матеріалів аерознімання являють собою результат розвитку програмних засобів цифрової обробки зображень загального призначення (графічний редактор). Вони працюють з растровою моделлю даних, використовують схожі методи обробки зображень. Однак, слід відзначити і ряд суттєвих відмінностей, пов'язаних зі специфікою цифрових аерознімків:

Основною задачею є відновлення цифрових аерозображень є виправлення одержуваних сирих даних для досягнення об'єктивно правильного зображення земної поверхні. Сирі дані цифрового аерознімання містять цілий ряд випадкових і систематичних спотворень, пов'язаних з фізичними характеристиками датчиків і каналів зв'язку, впливом атмосфери, рухом носія і т.д. Для усунення цих спотворень виконується радіометрична корекція, калібрування та геометрична корекція даних.

Радіометрична корекція усуває систематичні спотворення, внесені датчиками і пристроїв передачі і прийому даних. Крім того, коректується спектральне розподілення електромагнітних сигналів з ​​урахуванням спектрального пропускання атмосфери, оптичної системи і світлофільтрів.

Калібрування полягає в перетворенні реєстрованих безрозмірних цифрових даних в достовірні значення вимірюваної фізичної величини.

 Геометрична корекція призначена для виправлення викривлень, спричинених еволюціями носія, рельєфом місцевості і т.д. Цей вид корекції краще інших піддається автоматизації завдяки використанню прецизійного навігаційної інформації. Більш точне трансформування та прив'язка цифрових аерознімків виконується на етапі фотограмметричної обробки по системі опорних точок місцевості.

3.6.1. Попередня обробка матеріалів аерознімання

Основне завдання попередньої обробки - модифікація цифрових аерознімання з метою поліпшення зорового сприйняття або перетворення його у форму, більш зручну для подальшого візуального або комп'ютерного дешифрування.

У відповідності з особливостями організації обробки даних операції цієї групи можна розбити на кілька типів. До першого типу відносяться  модифікації значень кожного окремого піксела, що виконуються, як правило з використанням табличного способу представлення перетворюючої функції. Різні види лінійного і нелінійного контрастування, призначені для поліпшення візуального сприйняття зображень, являються характерними представниками даних перетворень. Наступний тип - це локальні операції, особливістю якого є модифікація значення кожного елемента зображення з використанням значень сусідніх пікселів в деякому обмеженому оточенні. Типовими перетвореннями цієї групи є операції фільтрації зображень. Згладжують або низькочастотні фільтри дозволяють усунути шум, отримати більш однорідні ділянки зображення, придатні для подальшої обробки з метою виявлення тих чи інших об'єктів. Високочастотні фільтри використовуються для виявлення або підкреслення перепадів на зображенні при пошуку меж об'єктів і виявленні різних структур, що характеризуються зрушеннями або стрибками яскравості. Часто використовуються у гістограмні операції, базуються на статистичних характеристиках всього зображення. Ще один тип операцій попередньої обробки призначений для створення колірних композицій цифрових зображень оптимальних для візуального сприйняття. Ця група перетворень дозволяє формувати кольорові зображення в натуральних і умовних кольорах, що є одним із способів обробки багатозональних цифрових аерознімків.

3.6.2. Фотограмметрична обробка матеріалів аерознімання.

Для матеріалів цифрової аерознімання використовуються цифрова фотограмметрична обробка при допомозі спеціальних фотограмметричних програм. Основними завданнями цифрової фотограмметричної обробки є перетворення геометричних характеристик знімків, побудова фото-тріангуляції, генерація цифрових моделей рельєфу місцевості, виробництво ротофото-планів, створення топографічної основи різних карт, проективне моделювання. Перетворення геометричних характеристик цифрових зображень включають монтаж зображень з окремих знімків або їх фрагментів, вирізування потрібних фрагментів, масштабування зображень, трансформування знімків до якої-небудь картографічної проекції. У процесі трансформування відбувається перерахунок значень пікселів на нову сітку растра, при цьому форми об'єктів на зображенні в більшій чи меншій мірі змінюються, а рамка знімка із зазвичай прямокутної перетворюється в паралелограмну, трапецієподібну або більш складної форми з криволінійними границями. Найчастіше для спільної обробки матеріалів різних видів аерознімання, а також різночасних знімків однієї і тієї ж території використовується спеціальна проекція, звана цифровим ортопланом і застосовувана у світовій практиці в якості обмінного стандарту.

  Фотограмметрична обробка використовує наступні основні операції:

Найбільш суворим підходом до фотограмметричної обробки цифрових аерознімків виступає моделювання знімання. в результаті якого відновлюється просторове положення сукупності променів, що сформували знімком. Цей метод передбачає визначення траєкторії носія, орієнтації камери, а також використання елементів внутрішнього орієнтування-геометричної моделі сенсора. Ця модель визначає для кожного детектора лінійки (матриці) ПЗС одиничний спрямовує вектор в деякій системі координат, пов'язаної з камерою, променя, реєстрованого даними детектором. Динамічний характер знімання істотно ускладнює уточнення параметрів цієї моделі по опорним точкам в процесі орієнтування знімка, особливо для знімків високо дозволу. В якості альтернативи суворому підходу до фотограмметричної обробки розглядається метод раціональних функцій, який має Апроксимаційні, а не моделюючий характер. У комплект постачання деяких типів цифрових аерознімальних систем входять попередньо розраховані значення апроксимаційних фотограмметричних коефіцієнтів. Ці значення визначаються за наявними у виробника суворим геометричним моделям сенсорів і результатами експериментальних траєкторних вимірювань. Можливе відновлення апроксимуючих коефіцієнтів по системі наземних опорних точок.

3.6.3. Дешифрування матеріалів аерознімання.

В залежності від застосовуваних засобів обробки та аналізу аерозображень виділяють наступному методи дешифрування:

В основу комп’ютерного візуального дешифрування покладено нагляд чотиривимірні (дві простягни просторових координати, тимчасова) або п'ятимірних (Додатково розподіл умовних кольорів зображення при багатозональної знімання) масивів даних, що описують потоки випромінювання, відбиті від елементів ландшафту і об'єктів місцевості. Тематична обробка зображення містить у собі логічні і арифметичні операції, сегментацію, класифікацію, лінеаментного аналізу та інші методичні прийоми. Сюди ж слід віднести візуальне дешифрування зображення на моніторі за допомогою стереоефекта. Широкі можливості відкриває автоматична класифікація багатозональних зображень. Класифікація грунтується на тому, що різні об'єкти знімання мають розрізняються спектральні сигнатури. Аналіз спектральних сигнатур об'єктів дозволяє структурно-матеріальні комплекси (соціальні, виробничі та військові) і конкретні природні та техногенні об'єкти.

При автоматизованому дешифруванні додатково можливо моделювання полів сигналів на вході приймальної апаратури аерознімальних систем і операції розпізнавання образів. Цей загальний набір прийомів в основному відтворює технологічні операції, сформовані при аналогової обробки матеріалів аерознімання.

Класифікація - це тематична обробка аерозображень, що дозволяє виконувати їх автоматизовану розбивку на однорідні по деякому критерію області (класи об'єктів, сегменти). Що виходить при цьому зображення називається растровим тематичної картою. Оскільки зазвичай виділяють змістовно інтерпретовані класи об'єктів, то класифікацію можна розглядати як процедуру автоматизованого дешифрування цифрових аерознімків. Що виходить при цьому зображення називається растровим тематичної картою. Оскільки зазвичай виділяють змістовно інтерпретовані класи об'єктів, то класифікацію можна розглядати як процедуру автоматизованого дешифрування цифрових аерознімків.

Класифікація найчастіше грунтується на статистичному аналізі різних д дешифровочних характеристик зображення: просторових, спектральних або тимчасових. До просторовим характеристикам относяться форма, тінь, текстура, структура та контекст. Під тимчасовими характеристиками розуміють сезонні і антропогенні зміни земних покривів (особливо рослинності), які, можуть служити індикаторами об'єктів спостереження. Однак припливу вважати, що основну інформацію про природу об'єктів земної поверхні містять їх спектральні сигнатури.

Розрізняють два основних методологічних підходи до проведення класифікації: класифікацію з навчанням і автоматичну класифікацію. У разі класифікації з навчанням завдання полягає у виявленні на зображенні об'єктів уже відомих типів, яке вимагає деяких попередніх знань про досліджуваному районі. Кластеризація - об'єднання елементів зображення в статистично однорідні групи - кластери, наприклад, по близькості їх спектральних сигнатур.

Кластеризація - об'єднання елементів зображення в статистично однорідні групи - кластери, наприклад, по близькості їх спектральних сигнатур.

У ході кластерного аналізу намагаються визначити всі типи зустрічаються об'єктів при деякому рівні узагальнення, а завдання їх смислової інтерпретації вирішується на наступному етапі.

Часто виникає необхідність тематичної корекції результатів класифікації, особливо автоматичної. Для цього виконується цілий набір процедур, званих операціями пост класифікації: злиття чи поділ деяких класів, верифікація та усунення помилкових об'єктів, уточнення кордонів складності об'єктів.

За наявності необхідних вихідних даних обов'язково проводиться аналіз змін об'єктів знімання по серії різночасних знімків. Важливим етапом у процесі класифікації є оцінка точності отриманих результатів, яка може виконуватися як за зовнішніми даними, так і шляхом аналізу і логічного висновку з наявних.

До спеціалізованого військовому дешифрування відносяться виявлення і розпізнавання специфічних штучних об'єктів військово-політичного, військового або військово-промислового призначення. Зазвичай такі виявляються по їх характерними особливостями - розпізнавальним ознаками.

3.6.4. Документування матеріалів аерознімання.

Проведення автоматизованого тематичного редагування і документування цифрових аерозображень полягає  в нанесенні на них найменувань, облікових номерів, назв районів знімання, кодів, умовних позначень і назв об'єктів та їх елементів; заповнення звітних форм і полів легенд; маркування важливих і ландшафтно-утворюючих об'єктів природного та штучного походження (водойм, лісів, сільськогосподарських угідь, промислових зон, житлової забудови  і т.д.); формування інформаційних зв'язків і необхідних проміжних масивів перерахування топографічних даних; анотування даних про умови ведення аерознімання: типу і кодового номера носія, дати і часу знімання, параметрів польоту, відомостей про роботи аерознімальних систем (тип, режим, спектральні зони і умови знімання), встановленні грифа, власниця і рівнів доступу до документації.

Оскільки сучасні ГІС мають набагато потужніші і гнучкі засоби редагування, ніж програмний пакет цифрової обробки і дешифрування растрових аерознімання, то тематичне документування доцільно виконувати вже після їх інтеграції в ГІС. Цифрові аерознімки можуть виступати фонової основою при витяганні з ГІС різноманітної просторової інформації - векторних тематичних карт, планів етапів операцій.

Розділ 4. Екперементально дослідницька робота

4.1. Зв’язок із важливими науковими й практичними завданнями

Застосування БПЛА дасть можливість оперативно виконувати аерознімання запроектованої місцевості та дасть можливість отримати об’єктивні дані про наявність будов на території, оскільки зображення є і залишається реальним документом завдяки якому завжди можна впевнитися про положення і конфігурацію границь ділянки.

Як вже підкреслювалось вище застосування БПЛА надасть можливість забезпечити великомасштабними планами землевпорядні організації, а оскільки плани ділянок будуть створюватися стереофотограмметричним методом то це в свою чергу виключить суб’єктивність відображення території та дасть можливість наочного контролю границь меж.

4.2. Результати експериментально-випробувальних робіт

із застосування безпілотного літального апарату «Птах» для цілей аерознімання.

4.4.1 Технічні характеристики БПЛА «Птах»

Злітна маса 65кг

Розмах крила 5м

Довжина 2,5м

Швидкість польоту 80-150 км/год

Маса корисного навантаження 25 кг

Час польоту з вантажем 25 кг 4 год

Маса планера 32кг

Маса палива 5…10кг

Двигун двоциліндровий 15 к.с.

Злітна швидкість 60 км/год

Посадочна швидкість 50 км/год

Злітно-посадочна смуга 50…70 м

Максимальна швидкість набору висоти 6,5 м/с

Аеродинамічна якість, 95 км/год15

Радіус віражу 40…60 м

Рис. 3.1. ДПЛА «Птах», вид збоку

     В даний час сучасні технології створення топографічних та кадастрових планів базуються на використанні матеріалів цифрового аерознімання. Однак, застосування таких носіїв, як літаки АН-30, АН-2 та гелікоптерів – Ми-2 та Ми-8, для локальних великомасштабних знімання за собівартістю занадто дорогі. Тому було запропоновано апробувати для вищевказаних цілей безпілотний літак «Птах», розроблений науковцями та спеціалістами Національного технічного університету «Київський політехнічний інститут» разом з спеціалістами кафедри фотограмметрії та геоінформатики НУ «Львівська політехніка».[20]

На борту безпілотного літального апарату (БПЛА) було розташоване наступне аерознімальне обладнання: цифрова знімальна камера Canon EOS-350D та цифро-аналоговий перетворювач з інтервалометром .

Обєктом знімання був населений пункт сільського типу, правильної забудови. 1 та 3 маршрути запроектовані повздовж шосе та по вулиці яка паралельна цьому шосе, а 2 маршрут прокладений між ними. Це зроблено було із міркувань тренінгу пілота та контролю оцінки якості матеріалів аерознімання. Кабрірування літака було здійснено з польової дороги.

Безпосередньо аерознімання проводилося у денний час в період від 12 до 15 години в між вегетаційний період -  6 грудня. Кабрирування БПЛА був здійснений із ділянки поля яка знаходилася за межами забудови населеного пункту і переміщений на початок першого маршруту. Пілот знаходився на осі маршруту та переміщував БПЛА візуально коригуючи прямолінійність маршруту за контуром (шосе). В цей час, коли БПЛА проходив зону початку маршруту за допомогою радіокерування вмикався інтервалометр із відповідним покажчиком часу між зніманням. Після закінчення маршруту БПЛА був повернений на початок другого маршруту, а пілот та борт-оператор перейшли на вісь другого маршруту і таким же  курсом почався проліт другого маршруту; оскільки цей маршрут не був прив’язаний до лінійного контуру, то пілоту було вказано контур на при кінці маршруту для відповідного орієнтування. Аналогічно при завершенні другого маршруту БПЛА був переміщений на початок третього маршруту, який проходив вздовж вулиці. По закінченню виконання аерознімання БПЛА знову був скерований на злітний майданчик де проведено його глісаду та посадку. Після приземлення було виконане зняття інформації із знімальної камери.

4.2.2. Оцінка якості матеріалів аерознімання.

1.Виготовлення накидного монтажу. Було виготовлено накидний монтаж чотирьох окремих маршрутів, оскільки із-за різномасштабності маршрутів виконати блочний накидний монтаж не уявлялося можливим (рис.4.2). І – маршрут (перший варіант): не прямолінійність маршруту – 5 %,Рmin=42 %, k= 10°, αmax = 9°. І – маршрут (другій варіант): не прямолінійність маршруту – 3,8 %,Рmin=46 %, k= 12°, αmax = 7°. ІІ – маршрут: не прямолінійність маршруту – 4 %,Рmin= 48 %, k= 10°, αmax = 5°.ІІІ - маршрут: не прямолінійність маршруту – 6 %,Рmin= 40 %, k= 8°, αmax = 10°.

а)

б)

в)

г)

Рис. 4.2. Репродукції з накидних монтажів ( а – перший маршрут (перший варіант), б – перший маршрут (другий варіант), в – другий маршрут, г – третій маршрут).

4.2.3. Фотографічна якість зображення.

Оскільки знімання проводилося при повній хмарності то тіні повністю відсутні. Наявність снігу відсутня.

Тональність та кольорова передача задовільна.

У зв’язку із дуже малим освітленням об’єкта знімання та автоматичного виставлення витримки та діафрагми (1/30, 5,6)  різкість зображення незадовільна.

Аналізуючи результати накидного монтажу необхідно зробити наступні висновки.

  1.   Різномасштабність знімків в більшості незадовільна (>16%), особливо між маршрутами (рис.4.3).

                                 

Рис.4.3. Різномасштабність двох суміжних знімків

  1.  Перекриття як повздовжнього та і поперечного незадовільне (<56%), практично немає у деяких знімків  потрійного перекриття (рис.4.4)

                                   

Рис.4.4. Перший та третій знімок маршруту, візуально спостерігається, що немає потрійного перекриття.

  1.  Прямолінійність маршрутів незадовільна – про що свідчить наявність розривів (>3%) (рис.4.3).
  2.  Кути зносу та кути нахилу знімків перевищують допуски  >3-5° (рис.4.2).
  3.   Фотографічна якість не відповідає вимогам по подальшій обробці матеріалів (рис.4.5).

Рис. 4.5. Візуально спостерігається змаз зображення (із-за слабкої освітленості в автоматичному режимі невірно вибрані параметри знімання).

Загалом, аерознімання виконане з оцінкою незадовільно.

4.2.4. Пропозиції щодо можливого усунення вищевказаних недоліків.

  1.  В першу чергу необхідно поліпшити навігаційне забезпечення БПЛА (визначення висоти знімання, швидкості, орієнтування прямолінійності проходження маршрутів).
  2.  Визначення кута зносу та його врахування та визначення реального інтервалу знімання.
  3.  Стабілізація камери у польоті.
  4.  Встановлення необхідних параметрів знімання (діафрагми та витримки).
  5.  Відповідна підготовка пілота та борт-оператора для якісного виконання процесу знімання.

4.3. Результати експериментально-випробувальних робіт із застосування безпілотного літального апарату «Пегас»

4.3.1 Технічні характеристики БПЛА «Пегас»

БПЛА «Пегас» призначений для розміщення на борту фото- та відеоапаратури вагою від 0.5 до 4 кг, що може бути використана для створення нових та уточнення існуючих електронних карт місцевості, ідентифікації та моніторингу рухомих об’єктів. Проект розроблено у відповідності до переліку вимог, що були визначені за результатами спільних експериментальних робіт НТУУ «Київський політехнічний інститут» та Інституту геодезії НУ «Львівська політехніка» з багатомаршрутного аерознімання сільського населеного пункту.

БПЛА «Пегас» оснащено системою передачі відеосигналу та телеметричних даних в реальному часі, що дозволяє керувати літаком з високою точністю. Велику увагу приділено питанню захисту корисного навантаження та бортового обладнання. Літак може стартувати з невеликих непідготовлених майданчиків з ґрунтовим покриттям. В розібраному стані весь комплекс транспортується легковим авто, час підготовки до старту при цьому складає 20 хв.

4.3.2. Створення великомасштабних планів сільських населених пунктів

Роботи з дослідження [20] можливості великомасштабного аерознімання сільських населених пунктів з метою створення кадастрових планів послідовно проводяться фахівцями факультету аерокосмічних систем НТУУ «КПІ» та Інституту геодезії НУ «Львівська політехніка» з 2009 року. Впродовж перешого етапу робіт було виконане багатомаршрутне аерознімання ділянки села Колонщина Київської області з борту БПЛА «Птах» конструкціїї ФАКС НТУУ-«КПІ». Аналіз отриманих результатів виявив ряд недоліків запропонованої технології аерознімання зокрема:

З іншого боку, незважаючи на недоліки за результатами обробки отриманих матеріалів було зроблено висновок про перспективність продовження цих робіт. З цією метою фахівцями факультету АКС НТУУ «КПІ» було спроектовано та побудовано спеціалізований малий безпілотний літак «Пегас» з електричним двигуном. Особивостями цієї конструкції є короткі дистанціїї зльоту та посадки в поєднанні з низькою швидкістю польоту (рис.4.6).

Рис.4.6. Загальний вигляд БПЛА «Пегас»

Особливу увагу при конструюванні  літака було зосереджено на забезпеченні захисту бортового обладнання та аерофотографічної установки при зльоті та посадці. Літак оснащено новою дистанційною системою керування з високим радіусом дії, сучасною інтегрованою системою визначення, реєстрації та дистанційного моніторингу параметрів польоту (рис.4.7).

Рис.4.7. Комплекс навігаційного обладнання для БПЛА «Пегас»

З її допомогою оператор літака отримує в реальному режимі часу відео картинку з встановленої на борту літака керованої  відеокамери. В відеопотік вмонтовано індикацію наступних параметрів польоту, що оновлюються з частотою 10 Hz:

- відносна барометрична висота;

-  відносна висота за даними GPS давача;

-  повітряна швидкість;

-  просторова швидкість руху за даними GPS давача;

-  напрямок просторової швидкості руху;

- положення та напрямок руху літака відносно точки старту та заданих точок маршруту.

Для виконання експерименту на борту літака на аеропристорої було встановлено камеру Canon EOS 450D сполучену з інтервалометром (рис.4.8). Дистанційне відкриття фотолюку та включення інтервалометру здійснювалося за допомогою окремого пульту керування.

Рис.4.8. Загальний вигляд розташування цифрової камери та інтервалометра (з права) у фюзеляжі літака.

Другий етап експериментальних робіт складався з двох частин.  У грудні  2011 року було виконано аерознімання тієї ж ділянки села Колонщина Київської області. Основним завданням експерименту було дослідження точності пілотування   під час  проходження паралельних маршрутів довжиною 1000 метрів на висоті польоту 300 метрів відносно точки старту (рис.4.9).  Маршрути було побудовано  за наземними орієнтирами, контроль літака здійснювався  оператором з землі візуально.

Рис.4.9. Схема переміщення БПЛА при кабріруванні, заходженні на маршрути, проходженні маршрутів та глісаді.

 

Не зважаючи на те, що польоти відбувалися за умови вітру силою 8-10 м/с, який на маршруті мав бічну складову до 6 м/с прямолінійність та точність проходження маршрутів з першої ж спроби було дотримано з високою точністю. Також задовільним було дотримання висоти та швидкості польоту (рис.4.10).

Рис.4.10. Діаграми параметрів польоту БПЛА.

На якість отриманих матеріалів вплинула невірна оцінка  швидкості та напрямку вітру на висоті польоту, що призвело до невірної оцінки кута зносу і, відповідно,  невірної орієнтації фотокамери відносно вісі літака (рис.4.11).

Рис.4.11. Накидний монтаж І маршруту (кут зносу становить 15 до 20 градусів).

Друга частина робіт проводилися у квітні 2012 р. в СМТ Рудники Миколаівського р-ну Львівської області. Метою цієї частини експериментальних робіт було відпрацювання технології аерознімальних робіт в сільському населеному пункті та отримання кондиційних фотоматеріалів ділянок сільської забудови. Роботи виконувались за сприятливих погодних умов – відсутність хмарності та вітер силою до 5 м/с. Протягом льотного дня було виконано 5 польотів з непідготовлених майданчиків. Деякі зльоти і посадки відбувалися просто з вулиць села. Впродовж 30 хвилин польотів з висоти 300 м було зазнімковані  маршрути загальною довжиною близько 6 км (проте деякі з них неодноразово з метою вдосконалення технології навігації та знімання).

Діаграми параметрів польоту демонструють високу точність навігації впродовж проходження більшості маршрутів (рис.4.12).


Рис.
4.12. Діаграми параметрів польоту

Результати накидного монтажу представлені на рис.4.12та 4.13.

Рис. 4.13. Накидний монтаж маршруту (ось маршруту – вулиця).

Рис. 4.14. Накидний монтаж вул. Лісна

Для вірної орієнтації камери відносно повздовжньої вісі літака з урахуванням кута зносу розроблено та впроваджено методику експрес оцінки швидкості та напряму вітру на висоті польоту, яка полягає у наступному:

для визначення швидкості і напрямку вітру проаналізуємо залежність різниці між показниками барометричної і GPS швидкості в залежності від напрямку шляхової швидкості на різних висотах польоту. Бачимо, що апроксимуюча крива має ярко виражений синусоїдальний характер.

Рис. 4.15. Різниця показників повітряної швидкості та швидкості за даними GPS в залежності від напрямку шляхової швидкості для різних польотів

Екстремуми цих кривих вочевидь відповідають моментам польоту за вітром, та з курсом, протилежним вітру. Абсциси цих графіків, що відповідають екстремумам, визначатимуть курс та азимут вітру відповідно. Швидкість вітру у цих випадках може бути розрахована за формулою:

,  (4.1)

де - швидкість вітру, - максимальне значення різниці барометричної і GPS швидкостей, - мінімальне значення різниці барометричної і GPS швидкостей.

Оскільки телеметрична інформація інтерактивно передається оператору в реальному режимі часу, в перспективі за допомогою цієї методики планується реалізувати напівавтоматичне, або автоматичне керування кутом встановлення камери в польоті.

Для подальшого опрацювання зображень було виконано розряджену планово-висотну прив’язку двох зроблених маршрутів за допомогою GPS приймачів у режимі RTK, відповідно 6 точок на кожний маршрут. Окрім цього визначені координати контрольних точок відповідно 5 на першому маршруті та 6 на другому. Після проведення згущення та орієнтування зображень зроблена оцінка точності і визначені СКП, які склали: для планових координат – 30-50 см, для висотної до 1 м. Ці фактично не задовільні результати пояснюються наступними факторами:

  1.  Змаз зображення при виконанні експозиції: необхідно було виставити ручні параметри камери.
  2.  Не задовільні кути нахилу (більше 12 градусів).
  3.  Не завжди задовільне повздовжнє перекриття знімків: не стабільна шляхова швидкість літака.

Стосовно кута зносу, то ця проблема вирішена.

Отже, щоб позбутися цих негативних явищ необхідно стабілізувати літак, що дасть можливість зменшити кути нахилу та оптимізувати перекриття зображень.

4.4. Планово висотна прив’язка

Прив'язка аерознімків полягає в пізнанні на цих точок місцевості та в геодезичному визначення координат цих точок.

Якщо визначають плоскі координати Х, У точок місцевості, таку прив'язку називають планової, при визначенні  висоти Z, прив'язку називають висотною, а при визначенні всіх трьох координат Х, У, Z, планово - висотної.

Планову прив'язку виробляють для виготовлення контурних планів, а висотну і планово - висотну для виготовлення топографічних карт (планів).

Упізнаних на аерознімки контурна точка, координати якої на місцевості отримані в результаті прив'язки, називається опорною точкою.

Планова прив'язка ділиться на суцільну, використовувану безпосередньо для трансформування, і розріджену для редукування планової фототріангуляції. При суцільній прив'язці на кожен аерознімок визначають чотири опорні точки, розташовані на кутах робочої площі. У разі розрідженій прив'язки кожну секцію маршруту з декількох аерознімків забезпечують трьома - чотирма опорними точками. Зазвичай застосовують економічно вигіднішу розріджену прив'язку.

Комплекс робіт по розрідженої планової прив'язці, складається з розмітки зон розташування опорних точок, вибору та оформлення на аерознімки і місцевості цих точок, геодезичного визначення їх координат.

При розрідженій планової прив'язці опорні точки повинні розташовуватися в певному порядку, що забезпечує необхідну точність фототріангуляції. Оскільки надійний вибір цих точок можливий лише при злитті аерознімків з місцевістю, до виходу в поле на них проводять розмітку зон, в межах яких повинні вибиратися опорні точки. Зона собою являє кружок діаметром 2 - 3 см. До її розміщенню висувають такі вимоги:

1. В межах зони має бути кілька контурних точок. Це дозволить вибрати найбільш підходящу в якості опорної точки.

2. Відстань між опорними точками вздовж маршруту повинно забезпечувати побудову фототріангуляції з потрібною точністю. Зазначену відстань, виражену кількістю базисів, обчислюється за відповідними формулами, наприклад, у разі використання графічної фототріангуляції за формулою Г.П. Жукова.

m=0.25Ktb(me/p’)√n3+11n+34                (4.2)

Де Кt - коефіцієнт трансформування;

b-середня довжина базису;

n - число базисів між крайніми опорними точками;

р '= 3438.  

        

3. Зони слід розташовувати на поперечних перекриттях аерознімків, що зменшує кількість опорних точок і підвищує точність фототріангуляції.

При розмітці зон використовують аерознімки, репродукції накидного монтажу з рамками трапецій, топографічну карту з пунктами геодезичної основи. Вибрані зони наносять на аерознімки і репродукції накидного монтажу.

Користуючись репродукцією накидного монтажу та аерознімків з нанесеними зонами прив'язки, знаходять на місцевості розташування даної зони. Звіряючи аерознімки з місцевістю, вибирають в межах зони опорну точку, яка задовільняється наступним вимогам: 

1. Опорна точка повинна бути контурною точкою, безперечно пізнаваною на місцевості і на всіх аерознімках, на які вона потрапляє. Помилка при вході на місцевості не повинна перевищувати 0.1мм в масштабі створюваного плану.

2. Опорна точка повинна бути зручною для проведення геодезичних вимірювань.

3. Висота об'єкту використовуваного в якості опорної точки і не повинна викликати зміщення за рельєф на аерознімки не більше 0.1 мм.

У якості опорної точки вибирають чіткі контурні точки, якими можуть служити кути огорож, перехрестя доріг і ін Вибір опорних точок справляють дуже ретельно, перевіряючи правильність впізнання по найближчих контурів. 

З метою перевірки пізнання опорних точок проводять вибірковий контроль.

Після вибору опорної точки приступають до визначення її геодезичних координат, використовуючи для цього заздалегідь від рекогностування пункту геодезичного обгрунтування.

 В залежності від конкретних умов при визначенні координат можуть бути застосовані такі геодезичні способи:

1. Пряма і зворотна засічка. Пряму засічку опорної точки виконують не менше ніж з трьох пунктів тріангуляції; найбільш вигідну зворотну засічку - не менше ніж за чотирма пунктами і комбіновану за трьома пунктами.

2. Спосіб тріангуляції у вигляді вставок між існуючими пунктами тріангуляції систем трикутників, геодезичних чотирикутників та ін.

3. Полярний спосіб.

4. Полігонометричних спосіб, здійснюваний продовженням теодолітних ходів між пунктами тріангуляції. Опорні точки включають в число станцій теодолітного ходу.  

У відкритій рівнинно - пересіченій місцевості застосовують способи зарубок, тріангуляції і полярний, у рівнинній закритій місцевості - полігонометричних спосіб. Полярний спосіб використовують у випадках розташування опорних точок в безпосередній близькості до пунктів геодезичного обгрунтування.

У випадках прив'язки способами засічки або тріангуляції граничне розходження координат, обчислених з різних варіантів, не повинні перевищувати  при зніманні в масштабі 1:25000 і  при зніманні в масштабі 1:10000.

Лінійні нев'язки в теодолітних ходах, прокладених між пунктами тріангуляції, не повинні перевищувати 10м при зніманні в масштабі 1:25000 і 4м при зніманні в масштабі 1:10000.

Після завершення прив'язки її передають в камеральне виробництво для подальшої обробки.

Після вибору опорної точки її наколюють тонкою голкою тільки на одному аерознімку. На його зворотному боці обводять накол і поруч підписують номер опорної точки, що збігається з номером знімка. В стороні від накола в світлотіні фотозображення складають абрис опорної точки, в два, три рази більшому масштабі в порівнянні з аерознімків. 

На лицьовій стороні аерознімка опорну точку обводять червоним кружком діаметром 1см і тим же кольором підписують її номер. На місцевості опорну точку закріплюють кілком і обкопують його канавою.     

4.5. Процес фототріангуляції

4.5.1. Фототріангуляція методом в’язок

Нехай ділянка місцевості покрита кількома аерофотознімальними маршрутами, причому поздовжнє перекриття знімків становить 60 %, а поперечне не менше ніж 20 %. На ділянці виконана планово-висотна прив’язка, а кількість опорних точок –  не менша від трьох; опорні точки, як правило, розташовуються по периметру ділянки. Сукупність знімків утворює блок, у межах якого необхідно здійснити згущення опорної мережі, тобто визначити просторові координати X, Y, Z деякої кількості точок.

Для кожної точки об’єкта, що зобразилась на знімку, можна записати рівняння колінеарності. Вважаючи, що елементи внутрішнього орієнтування відомі, а невідомими є елементи зовнішнього орієнтування та координати точок мережі, виконаємо лінеаризацію .

Отримаємо рівняння поправок:

    (4.3)

тут коефіцієнти ax, bx, .........., fy обчислюють так:

                              

   

  

,   

                                                          

,

  (4.4)

Вільні члени такі:         (4.5)

де x, y – виміряні координати точки, що зобразилась на знімку;  координати цієї самої точки, обчислені за формулами.

 (4.6)

Розв’язують задачу методом послідовних наближень; ітераційний процес вважається закінченим у разі виконання умов, аналогічних до

,,. (4.7)

   

                 , але розширених на всі визначувані невідомі.

Для всієї сукупності виміряних точок та всіх знімків розмір системи нормальних рівнянь типу становить

    (4.8)

де n – кількість знімків, що входять в блок; k – кількість точок об’єкта, координати яких визначають.

Якщо n=100, k=1000, то N=3600, то розмір матриці нормальних рівнянь становить 36003600=12960000 чисел, або 13106. Для розв’язання задачі необхідно, щоб кожне число подавалось 32 бітами. Це означає, що загальний об’єм пам’яті становить 3213106 бітів = 4108 бітів, тобто близько 1 гігабайту. Для сучасних ПЕОМ це  не становить великої проблеми, тоді як ще 10 років тому пряме розв’язання задачі  було доволі складним. Для ефективного розв’язання задачі розроблено способи, які істотно спрощують цю проблему. Деякі з них розглянемо нижче.

  1.  Спосіб еквівалентних перетворень. Вихідна система рівнянь поправок

    (4.9)

записується у вигляді блочної матриці

   (4.10)

Рівнянням (4.9) відповідають нормальні рівняння

.     (4.11)

Вводячи в  (4.11) підблоки блочних матриць A, X, L, отримаємо

.  (4.12)

Перемноження дає

   (4.13)

Вилучимо групу невідомих x1. Для цього перше рівняння домножимо ліворуч на величину  та віднімемо від першого рівняння друге:

,    (4.14)

                    .

Отримаємо рівняння з вектором x2:

.                         (4.15)

Звідси знаходимо вектор x2, а підставивши його значення в (4.14), знайдемо вектор x1.

Отже, система рівнянь (4.11) заміняється системою (4.15), а порядок її визначається розмірностями векторів x1 та x2. Поділ блочної матриці на підблоки є довільним, тому в принципі можна систему з N невідомими розділити на дві підсистеми з (N/2) невідомими.

  1.  Спосіб квазізнімків.

Зі знімків спочатку будують невеликі мережі (підблоки), які між собою мають значне перекриття. З кожного підблока методом оберненої фотогра-мметричної засічки будують квазізнімок з довільними елементами орієнтування. Оскільки підблоки мають значне перекриття, то і квазізнімки теж мають перекриття. З декількох квазізнімків будують нові підблоки, а з них нові квазізнімки. Так роблять доти, доки кількість невідомих (розмір вектора невідомих X) не досягне потрібної розмірності.

3. Спосіб компактного запису матриці нормальних рівнянь.

Оскільки матриця нормальних рівнянь має близькодіагональну структуру, то формується логічна бітова матриця-аналог, де одиницею позначається  ненульовий елемент, а нулем – нульовий елемент. Далі матрицю нормальних рівнянь записують в ущільненому вигляді, а всі операції здійснюють, керуючись інформацією 0,1 (своєрідним кодом), тільки для ненульових елементів.

4.5.2.Фототріангуляція методом моделей

За цим методом спочатку за результатами вимірювань пари знімків будують окремі моделі для частини об’єкта у незалежних просторових фотограмметричних системах координат  (рис. 4.16).

Звичайно початок системи координат переносять у лівий центр фотографування, а вісь X спрямовують вздовж базису проектування. Найпоширенішим способом побудови моделі є обчислення елементів взаємного орієнтування для кожної пари знімків та подальше розв’язання прямої фотограмметричної засічки.

Рис. 4.16. Окремі фотограмметричні моделі зі спільними звязковими точками

Наступним кроком є з’єднання моделей в єдину систему координат та в єдиному масштабі. Очевидним є те, що координати точок S2, 4, 5, 6 в моделях 1, 2 повинні збігатися. Такий самий зв’язок між моделями 2, 3 і т. д. Отже, вихідними є умови

   (4.16)

З математичного погляду цей процес є “геодезичним” орієнтуванням системи (j+1)-ї моделі відносно системи координат j-ї моделі.

Відмінність полягає в тому, що перенесення початку системи координат (j+1)-ї моделі відбувається фіксовано. Наприклад, для 2-ї моделі маємо:

,   (4.17)

де   – координати центра S2 в першій моделі.

Тому рівняння  містить чотири невідомі:

  (4.18)

Одна зв’язкова точка дає три рівняння. Якщо кількість рівнянь (4.18) перевищує кількість невідомих, то застосовують МНК.

Цей підхід має певний недолік: якщо точки 4, 5, 6 розташовані на одній прямій, то елемент  визначається погано (нестійко). Тому запропоновані дещо інші алгоритми, наприклад, трикутник S246 з моделі 1 повинен збігатися з аналогічним трикутником з моделі 2. Жорсткість такого сполучення дещо краща.

Об’єднані між собою моделі утворюють загальну маршрутну або блочну модель.

4.5.3. Фототріангуляція за відомих координат центрів проекцій

У практиці фототріангуляційних робіт є два випадки, коли координати центрів проекцій відомі.

Перший з них стосується фототеодолітного знімання, в якому центри фотографування відомі з геодезичних робіт. Здебільшого відомі координати фотостанції, а координати центра проекції можуть бути визначені, якщо відомі кутові елементи зовнішнього орієнтування та висота інструмента (рис. 4.17). Тут:

Q0 – центр фото станції; C – центр обертання фототеодоліта; Q – перетин осі Z з головною оптичною віссю фотокамери, якщо =0;

– кут нахилу фотокамери,

r – стала фотокамера.

Якщо елементи зовнішнього орієнтування (кутові і лінійні) точно відомі, то геодезичні координати точки об’єкта обчислюють за формулами прямої фотограмметричної засічки:

,   (4.19)

де Qл – ліва фото станція; л – індекс, що означає лівий знімок, a2, b2, c2 – напрямні косинуси; Bt – базис фотографування, приведений до горизонтального положення,  – трансформовані координати і повздовжній паралакс виміряної точки.

Рис. 4.17. Зміна координат центра проекції при нахилі фототеодоліта

Тут – кут, утворений віссю XГ і проекцією головної оптичної осі фотокамери на горизонтальну площину:

             =A+90,     (4.20)

А – дирекційний кут базису фотографування;

– кут скосу;

– кут нахилу фотокамери,  – розворот знімка в своїй площині.

Під час побудови фототріангуляційної мережі способом в’язок для кожної виміряної точки складають два рівняння поправок:

(4.21)

де  – частинні похідні, отримані з диференціювання видозмінених рівнянь колінеарності.

Подальше застосування МНК та організація ітераційного процесу є аналогічними до способу в’язок для аерофотознімків.

Другий випадок стосується аерофототріангуляції з використанням даних глобальних позиційних систем (GPS).

Сучасні GPS дають змогу фіксувати місцезнаходження літака, морського судна, автомобіля з дуже високою точністю – від кількох сантиметрів до десятка сантиметрів.

Опускаючи деякі деталі, формалізуємо задачу так:

для кожного центра фотографування лінійні елементи зовнішнього орієнтування XS, YS, ZS відомі. Необхідно побудувати мережу блочної фототріангуляції.

У такому разі рівняння поправок набирають вигляду:

 (4.22)

Як відомо, для побудови фототріангуляції способом в’язок необхідно мати опорні точки, розташовані по периметру блока. Тоді для опорних точок у рівняннях (4.3) , тобто поправки для них не визначаються, а у разі застосування МНК задача з побудови мережі має розв’язок.

Якщо відомі лінійні елементи зовнішнього орієнтування всіх знімків, опорних точок взагалі не потрібно. Цей, на перший погляд парадоксальний, висновок отримав теоретичне та експериментальне підтвердження.

Рис. 4.18. Блокова мережа з двох аерофотознімальних маршрутів зі звязковими точками для    стереопар та маршрутів

Для повного розв’язання цієї задачі використовуються фотограмметричні зв’язки між знімками, що належать одному маршруту (передовсім зв’язкові точки) та між знімками сусідніх маршрутів (для точок, що лежать у міжмаршрутному перекритті). Геометрична суть задачі випливає з рис. 4.18.

На рис. 4.18: S1, S2, S3, … – центри фотографування і-го маршруту;

S10,, S11, S12, … – центри фотографування і+1-го маршруту;

А1, А2, … – точки, що зобразились на і-му маршруті;

А100, А101, … – точки, спільні для і та і+1-го маршруту.

Нахили знімків приводять до зміни векторів R1 та R2, R100 та R101. Це нагадує гойдалку: знімки з центрами S1 та S10 нахиляються доти, доки вектори R1 та R2 не перетнуться в точці A1; одночасно знімки з центрами S1 та S10 нахиляються доти, доки вектори R100 та R101 не перетнуться в точці A100. Вищеописаний спосіб, що ґрунтується на рівняннях (4.22), апробований на макетних знімках. Доведена правильність ідеї та досліджена точність способу при різноманітних параметрах змодельованого аерофотознімання.

Запропонований спосіб дає змогу зробити такі істотні висновки, які раніше в літературі не зустрічались.

1. Оскільки цей спосіб реалізується в аналітичній фотограмметрії виключно  за строгими формулами, які не накладають жодних обмежень на кути нахилу знімків, то немає потреби в гіростабілізувальних установках. Це здешевить аерофотоапаратуру.

2. Блочна мережа будується без жодної опорної точки. Це стає особливо цінним при фотографуванні недоступних територій, на яких неможливо виконувати геодезичні роботи та визначити опорні точки.

Для високоточного фіксування координат центрів проекції доцільно використати диференційний режим роботи GPS, коли на літаку функціонує приймальна GPS-станція, а на місцевості в районі аерознімальних робіт встановлена базова GPS-станція. Така схема допомагає уникнути невизначеності GPS-визначень та підвищити точність фіксації просторових координат центрів проекцій, якщо віддаль від літака до базової станції не перевищує 50 км.

4.5.4. Маршрутна фототріангуляція

Для побудови фототріангуляційної мережі зі знімків одного маршруту розроблено три способи: частково залежних моделей, повністю залежних моделей, незалежних моделей. У першому способі кожна наступна модель, побудована з пари знімків, що перекриваються, має незалежний масштаб, але спільну кутову орієнтацію з попередньою моделлю. У способі повністю залежних моделей масштаб та кутова орієнтація залежать від попередньої моделі. У способі незалежних моделей кожна модель будується в своїй системі координат та у незалежному масштабі. З теоретичних позицій всі три способи є рівнозначними; різниця полягає лише в математичному описі задачі. Розглянемо коротко кожний спосіб.

4.5.4.1. Спосіб частково залежних моделей

За виміряними координатами і паралаксами точок знімків спочатку обчислюють елементи взаємного орієнтування кожної стереопари. Для першого знімка в маршруті задаються довільною системою координат та довільними елементами зовнішнього орієнтування. Як правило, . Кутові елементи орієнтування для наступного знімка розраховують за строгими формулами

,               (4.23)

де Ап - матриця напрямних косинусів для правого (наступного) знімка стереопари;

Ал – матриця напрямних косинусів для лівого (попереднього) знімка стереопари;

 – матриця напрямних косинусів, обчислена за елементами взаємного орієнтування.

Тут – елементи взаємного орієнтування в лінійно-кутовій системі.

Базисні компоненти розраховують так:

,   (4.24)

де B – базис у першій стереопарі (довільна величина).

.    (4.25)

Матриця T3 здійснює перехід від фотограмметричної до базисної системи координат (рис. 4.18).

Рис. 4.18. Базисна та фотограмметрична системи координат

У результаті таких дій кожна модель матиме спільну орієнтацію з першою моделлю, але довільний масштаб.

Передавання масштабу виконують за зв’язковими точками.

Масштабний коефіцієнт

,    (4.26)

де j – номер моделі; Z – апліката зв’язкової точки; Bz – базисний компонент (перевищення правого центра проекції над лівим).

Отримані дані дають змогу побудувати вільну маршрутну модель

,    (4.27)

де

  (4.28)

формули прямої фотограмметричної засічки.

Завершальним етапом є виключення деформації фототріангуляційної мережі, найчастіше з використанням степеневих поліномів.

4.5.4.2. Спосіб повністю залежних моделей

Лівий знімок кожної стереопари спочатку трансформують за відомими кутовими елементами цього знімка. Для першої пари приймають. На наступному етапі розв’язують задачу взаємного орієнтування в лінійно-кутовій системі та визначають поправки до базису. В результаті цієї операції правий знімок та базис проектування отримують кутову орієнтацію попередньої стереопари. Одночасно масштаб наступної моделі приведений до масштабу попередньої.

Обчислення просторових координат точки моделі виконують за формулами (6.23), але приймаючи Kj=1 для всіх моделей.

Геодезичне орієнтування маршрутної моделі та виключення деформації маршрутної мережі здійснюється так само, як і в попередньому способі.

4.5.5.. Фототріангуляція із самокалібруванням

Під терміном “самокалібрування” (або “автокалібрування”) розуміють визначення елементів внутрішнього орієнтування знімка та параметрів деформації фотозображення, зумовленої різними чинниками (наприклад, симетрична та асиметрична дисторсія об’єктива, афінна деформація зображення).

Метод самокалібрування вимагає, щоб об’єкт зобразився не менше ніж на трьох знімках. Були використані дані про орбіту, елементи внутрішнього орієнтування та кути нахилу камери.

Існують кілька способів фототріангуляції із самокалібруванням; відмінність їх полягає у прийнятій апріорі математичній моделі. Назвемо їх:

– використання умови колінеарності для всіх точок фототріангуляції;

– використання (сумісне) умов колінеарності і компланарності для всіх точок   фототріангуляції;

– апріорі прийняте положення, що елементи внутрішнього орієнтування (ЕВО) відомі;

– апріорі прийняте положення, що ЕВО невідомі;

– апріорі прийняте положення про тип функції, яка описує параметри деформації зображення.

Запишемо рівняння (4.6) так:

   (4.29)

а рівняння компланарності як

               ,           (4.30)

де  – трансформована ордината точки лівого знімка за кутами нахилу лівого знімка стереопари; – трансформована ордината точки правого знімка за кутами нахилу правого знімка стереопари.

Доповнимо рівняння (4.29), (4.30) функціями параметрів деформації зображення  та. Тоді

   (4.31)

Лінеаризація перших двох рівнянь з (4.31)приводить до рівнянь поправок, аналогічних до , а останнього з (4.31) – до рівняння типу . В узагальненому матричному вигляді будемо мати:

  (4.32)

де S – вектор поправок до елементів зовнішнього орієнтування знімків;

    – вектор поправок до геодезичних (просторових) координат точок об’єкта;

    – вектор невідомих параметрів калібрування зображення;

   Lx, Ly, Lq – вільні члени, обчислені з (4.31);

   Vx, Vy, Vq – поправки до виміряних величин (координат і поперечного паралаксу);

   Ax, Ay ,Bx, By – матриці коефіцієнтів (4.4);

Якщо прийнято, що елементи внутрішнього орієнтування треба уточняти, то частинні похідні, що є складовими матриць , описуються рівняннями (4.4).

Тепер звернемось до функцій , коефіцієнти яких теж входять в матриці .

Однією з пропозицій (G. Schut, США) є застосування таких поліномів:

  (4.33)

A. Grün (Німеччина) пропонує поліноми такого типу:

 (4.34)

Обидва типи поліномів (4.33) та (4.34) використовують у разі поперечного перекриття між маршрутами 20–30 %.

В. Дубиновський (Росія) пропонує такі поліноми:

(4.35)

І. Антіпов (Росія) запропонував вибирати кількість членів поліномів з (4.35) на підставі аналізу точності калібрування. Пояснимо ідею такого підходу. Спочатку візьмемо повністю поліном (4.35) і розв’яжемо систему лінійних рівнянь n-го порядку за МНК. Отримана обернена матриця дає змогу виконати оцінку точності за аналогією з (4.31)-(4.32). На наступному кроці один елемент, наприклад, c0, виключається і розв’язок отримується для системи порядку (n-1). Почергово вилучають з розв’язку інші елементи, а отриманим вважається розв’язок, в якому оцінка точності є найкращою.

Зовсім інший підхід запропонував В. Дубиновський (Росія), який назвав свій спосіб принципом зон.

Фотознімок ділиться на зони (рис. 4.19).

Рис. 4.19. Поділ знімка на зони для знаходження

параметрів калібрування

Розмір зони для знімка 180180 мм та їхню кількість подано в табл.  4.1.

 Таблиця 4.1

Кількість зон на знімку при калібруванні

Параметр

Точність вимірювань, мм

0,005

0,010

0,05

Сторона квадрата (зони), мм

4,2

8,5

42,5

Кількість зон на знімку

1600

400

16

Аналіз показав, що для фототріангуляції достатньо знімок ділити на 9 зон. Для кожної зони визначають поправки x і y, вважаючи, що вони в межах однієї зони є незмінними величинами. Тоді функції  мають вигляд:

,  ,    (4.36)

де і – номер зони.

Точка вважається належною до і –зони, якщо

,   ,    (4.37)

де xі, yі – координати центра і-ї зони; – допуск на відхилення, який дорівнює половині розміру зони.

Ефективність фототріангуляції з самокалібруванням перевіряли у різних експериментальних умовах. За даними В. Дубиновського, побудова фото-тріангуляції з самокалібруванням є в 1,3–3,1 раза точнішою від фототріангуляції без самокалібрування. Точність побудови не залежить від кількості опорних точок у блоці фототріангуляції, а їхня кількість може бути мінімальною (для розв’язання задачі геодезичного орієнтування блочної моделі та усунення залишкової деформації мережі).

4.5.6. Деформація фототріангуляційної мережі.

Точність фототріангуляції

Точність побудови мережі фототріангуляції залежить від багатьох чинників, серед яких головними є геометрична та фотографічна якість фотозображення, параметри аерофотознімання, точність вимірювання знімків, кількість та розташування опорних точок, математична модель фототріангуляції тощо.

Основні похибки фотокоординат спричиняють дисторсія об’єктива, деформація фотоматеріалу, невирівнювання фотоемульсійного шару у площину, рефракція атмосфери, клиновидність світлофільтра, похибки ототожнення та розпізнавання точок на знімках. Всі ці фактори можна поділити на систематичні та випадкові; вони добре описуються адитивною моделлю (див. п. 2.9.1).

Сумарний вплив похибок під час фототріангуляційних побудов є доволі складним. Найлегше він простежується на побудові висотної фототріангуляційної мережі способом моделей. Якщо кожна наступна ланка під’єднується до попередньої, побудованої з окремої стереопари, то елементарні похибки кожної моделі  нагромаджуються за законом подвійного підсумовування:

.   (4.38)

Графічно це подається ламаною, подібною до параболи (рис. 4.20).

Рис. 4.20. Деформація висот у фототріангуляційній мережі під впливом похибок поздовжнього кута нахилу моделей

Похибки в азимутальному напрямку (кут к) спричиняють аналогічну до
рис. 4.20 деформацію мережі у плановому положенні. Нагромадження похибок в кутах
і спричиняють деформацію мережі у вигляді кручення.

Усунення деформації просторової мережі виконується, як правило, із використанням опорних точок, розміщених за певною схемою, та відповідних апроксимувальних функцій.

Для маршрутної фототріангуляції найпоширенішими є схеми, подані на рис. 4.21.

– опорна точка.

Рис. 4.21. Схеми розміщення опорних точок у маршруті фототріангуляції

Для блочної фототріангуляції опорні точки розташовують по периметру блока (рис. 4.22).

Рис. 4.22. Схема розміщення опорних точок

для фототріангуляційного блока

Апроксимувальними функціями найчастіше є степеневі поліноми, в яких кількість членів залежить від   n-кількості опорних точок, наприклад:

 (4.39)

  якщо n7, то зберігаються всі члени в (4.39);

  якщо 7>n5, то зберігають a0.....a4;     b0.....b4;     c0.....c4;

  якщо 5>n4, то зберігають a0.....a3;     b0.....b3;     c0.....c3.

Очікувану точність фототріангуляції можна заздалегідь підрахувати, викори-стовуючи відповідні формули (їхнє виведення подано в курсі фотограмметрії).

Для вільної маршрутної мережі середні квадратичні похибки координат точки, що розміщена у кінці маршруту, будуть такими:

.              (4.40)

Для схеми прив’язки маршруту з чотирьох точок (рис. 4.21) найбільша похибка виникає всередині маршруту, а середні квадратичні похибки обчислюють так:

     

                                                    ,                                   (4.41)

де n – кількість знімків;  f – фокусна віддаль, b – базис в масштабі знімка; mq –середня квадратична похибка вимірювання паралакса, m – знаменник масштабу знімка.

Для блочної фототріангуляції можна скористатись формулами Ф. Лисенка:

 (4.42)

де n – кількість знімків у блоці; s – кількість знімків, на яких зобразилась точка (залежить від поздовжнього та поперечного перекриття); k – кількість точок мережі на кожному знімку, r –кількість опорних точок у блоці; H – висота фотографування, p – середнє значення поздовжнього паралакса.

Аналіз формули (6.38) приводить до таких висновків.

Збільшення кількості знімків у блоці від 10 до 100 знижує точність побудови тільки на 6–7 %. Якщо кількість точок на знімку збільшити з 5 до 12, то точність підвищиться в 1,5 раза. Збільшення поперечного перекриття з 20 % до 60 % підвищує точність побудов у 1,8 раза.

Розділ 5. Техніко-економічне та організаційне обгрунтування фотограмметричних робіт

5.1. Фінанси підприємств

5.1.1. Сутність і функції фінансів підприємств

Фінанси підприємств [22] як складова частина фінансової системи займають визначальне місце у структурі фінансових відносин суспільства. Вони функціонують у сфері суспільного виробництва, де створюється валовий внутрішній продукт, матеріальні та нематеріальні блага, національний дохід - основні джерела фінансових ресурсів. Саме тому від стану фінансів підприємств залежить можливість задоволення суспільних потреб, фінансова стійкість країни.

Фінансам підприємств, як і фінансам у цілому, властиві певні загальні та специфічні ознаки. Треба брати до уваги також і особливості, зумовлені функціонуванням фінансів у різних сферах економіки. Загальною ознакою фінансів підприємств є те, що вони виражають сукупність економічних (грошових) відносин, пов'язаних із розподілом вартості валового внутрішнього продукту. Специфічні ознаки фінансів підприємств виражають грошові відносини, що залежать від первинного розподілу вартості валового внутрішнього продукту, формування та використання грошових доходів і децентралізованих фондів. Особливості фінансів підприємств, зумовлені їхнім функціонуванням у різних галузях економіки, розглянемо далі.

Фінанси підприємств безпосередньо пов'язані з рухом грошових коштів. Саме тому досить часто поняття "фінанси підприємств" ототожнюється з грошовими коштами, наявними фінансовими ресурсами. Однак самі кошти чи фінансові ресурси не розкривають поняття "фінанси", якщо не з'ясувати суті економічної природи останніх. Такими суттєвими/загальними властивостями, які лежать в основі фінансів, є закономірності відтворювального процесу та грошові відносини, що виникають між учасниками суспільного виробництва на всіх стадіях процесу відтворення, на всіх рівнях господарювання, у всіх сферах суспільної діяльності. Однак не всі грошові відносини належать до фінансових. Грошові відносини перетворюються на фінансові, коли рух грошових коштів стає відносно самостійним. Таке відбувається в процесі формування, розподілу, використання грошових доходів та фондів згідно з цільовим призначенням у формі фінансових ресурсів. До фінансів належать такі групи фінансових відносин:

- пов'язані з формуванням статутного фонду суб'єктів господарювання;

- пов'язані з утворенням та розподілом грошових доходів: виручки, валового та  

 чистого доходу, прибутку, грошових фондів підприємств;

- що виникають у підприємств з державою з приводу податкових та інших

 платежів у бюджет та цільові фонди, бюджетного фінансування, одержання  

 субсидій;

- які виникають між суб'єктами господарювання у зв'язку з інвестуванням у

 цінні папери та одержанням на них доходів здійсненням пайових внесків та

 участю в розподілі прибутку від спільної діяльності, одержанням і сплатою

 штрафних санкцій;

- які формуються в підприємств з банками, страховими компаніями у зв'язку з

 одержанням та погашенням кредитів, сплатою відсотків за кредит та інші види

 послуг, одержанням відсотків за розміщення та зберігання коштів, а також у

 зв'язку зі страховими платежами та відшкодуваннями за різними видами  

 страхування;

- що формуються в підприємств у зв'язку з внутрішньовиробничим розподілом

 доходів. Отже, об'єктом фінансів підприємств є економічні відносини,

 пов'язані з рухом коштів, формуванням та використанням грошових фондів.

Суб'єктами таких відносин можуть бути підприємства та організації, банківські установи та страхові компанії, позабюджетні фонди, інвестиційні фонди, аудиторські організації, інші суб'єкти господарювання, які є юридичними особами.

У процесі відтворення (виробництво, розподіл, обмін та споживання) відбувається розподіл вартості валового внутрішнього продукту за цільовим призначенням, а також розподіл його між державою та суб'єктами господарювання, кожен з яких одержує свою частку виробленого продукту в грошовій формі. Відтак гроші створюють умови для появи фінансів як самостійної сфери грошових відносин, як системи виробничих відносин. Безпосередньою сферою фінансових відносин підприємств є процеси первинного розподілу вартості валового внутрішнього продукту (с + v + m), коли вона розподіляється на вартість матеріальних витрат (с), необхідного продукту (v), додаткового продукту (m). При цьому утворюються різні фонди грошових доходів. З допомогою фінансів у суспільному виробництві відбувається рух грошових коштів, які набирають специфічної форми фінансових ресурсів, що формуються в суб'єктів господарювання та в держави. Фінанси підприємств - це економічні відносини, що пов'язані з рухом грошових потоків, формуванням, розподілом і використанням доходів і грошових фондів суб'єктів господарювання в процесі відтворення.

У процесі відтворення фінанси підприємств як економічна категорія проявляються та виражають свою суть, свою внутрішню властивість через такі функції:

- формування фінансових ресурсів у процесі виробничо-господарської діяльності;

- розподіл та використання фінансових ресурсів для забезпечення операційної виробничої та інвестиційної діяльності, для виконання своїх фінансових зобов'язань перед бюджетом, банками, господарюючими суб'єктами;

- контроль за формуванням та використанням фінансових ресурсів у процесі відтворення. Формування фінансових ресурсів на підприємствах відбувається під час формування статутного фонду, а також у процесі розподілу грошових надходжень у результаті повернення авансованих коштів у основні та оборотні фонди, використання доходів на формування резервного фонду, фонду споживання і фонду накопичення. У зв'язку з цим поняття "формування" та розподіл доцільно розглядати як єдиний процес у суспільному виробництві. Утворення грошових фондів завжди передбачає розподіл валових доходів. Формування та використання фінансових ресурсів на підприємствах - це процес утворення грошових фондів для фінансового забезпечення операційної та інвестиційної діяльності, виконання фінансових зобов'язань перед державою та іншими суб'єктами господарювання.

Рух грошових потоків кількісно відображає всі стадії процесу відтворення через формування, розподіл та використання грошових доходів, цільових фондів. Відтак фінанси є безвідмовним індикатором виникнення вартісних диспропорцій: дефіциту грошових коштів, неплатежів, нецільового використання коштів, збитків та інших негативних явищ у процесі фінансово-господарської діяльності підприємств. Тобто фінансам властива потенційна можливість контролювати фінансово-господарську діяльність підприємств. Завдання фінансових служб підприємств полягає в якнайповнішому використанні цих властивостей фінансів для організації дійового фінансового контролю.

Контроль за формуванням та використанням фінансових ресурсів випливає з притаманної фінансам здатності об'єктивно відображати кількісні й вартісні пропорції виробництва та реалізації продукції, робіт, послуг. Зокрема, напрямки та використання фінансових ресурсів пов'язані з виконанням зобов'язань підприємств перед фінансово-кредитною системою та суб'єктами господарювання. Грошовий контроль взаємовідносин між підприємствами та організаціями в процесі оплати поставлених товарів, наданих послуг, виконаних робіт дає змогу негайно встановити, чи дотримано умови господарських угод. За умов ринкової економіки, коли підприємства мусять самостійно вирішувати проблеми фінансового забезпечення власної виробничо-господарської та інвестиційної діяльності, значно зростає роль фінансів підприємств. До найважливіших завдань останніх належить забезпечення стабільності економіки та суспільного життя в країні. Це досягається в процесі оптимізації розподілу та перерозподілу валового внутрішнього продукту як на рівні підприємств, так і на загальнодержавному рівні. На макроекономічному рівні фінанси підприємств забезпечують формування фінансових ресурсів країни через бюджет та позабюджетні фонди.

Важливою є роль фінансів підприємств у забезпеченні збалансованості в економіці країни матеріальних та грошових фондів, призначених для споживання та нагромадження. Забезпечення такої збалансованості великою мірою впливає на стабільність національної валюти, грошового обігу, стану розрахунково-платіжної дисципліни в народному господарстві.

Фінанси, беручи участь у вартісному розподілі створеного внутрішнього валового продукту, забезпечуючи формування та використання доходів і грошових фондів, безпосередньо пов'язані з іншими економічними категоріями та інструментами господарського механізму: комерційним розрахунком, ціною, кредитом. Саме тому фінанси підприємств можуть бути важливим інструментом економічного стимулювання, контролю за станом економіки країни та управління нею.

Фінанси є суттєвим складовим елементом системи управління економікою. Без фінансів неможливо забезпечити індивідуальний кругооборот виробничих фондів на розширеній основі, запроваджувати науково-технічні досягнення, стимулювати інвестиційну діяльність, регулювати структурну перебудову економіки.

Обов'язковими передумовами ефективного функціонування фінансів підприємств є:

Життя довело ефективність ринкового механізму в забезпеченні збалансованості економіки, раціонального використання трудових, матеріальних та фінансових ресурсів. Ринкова система сприяє створенню гнучких виробництв, які здатні легко адаптуватись до запитів споживачів та досягнень науково-технічного прогресу.

5.1.2 Грошові фонди та фінанові ресурси

Фінанси - це кровоносна система економічного базису, яка забезпечує життєдіяльність підприємництва. Рух коштів, його швидкість та масштаби визначають працездатність фінансової системи. З руху коштів розпочинається і ним же завершується кругооборот засобів підприємства, оборот усього капіталу. Саме тому рух коштів, грошовий оборот на підприємстві є основною ланкою в процесі обороту капіталу.

Грошові кошти на підприємстві спочатку формуються в процесі утворення статутного фонду. У подальшому вони інвестуються для забезпечення виробничо-господарської діяльності, розширення та розвитку виробництва. Саме так підприємства дістають можливість виробляти та збувати продукцію, одержувати доходи. Кошти підприємств зберігаються в касах, а також на поточному, валютному та інших рахунках у банківських установах.

У процесі реалізації продукції, робіт, послуг на рахунки підприємств постійно надходять грошові кошти у вигляді виручки від реалізації. Кошти надходять також від фінансово-інвестиційної діяльності підприємств: від придбаних акцій, облігацій та інших видів цінних паперів; від вкладання коштів на депозитні рахунки; від здавання майна в оренду. Однак підприємство розпоряджається не всіма грошовими коштами, які воно одержує. Так, у складі виручки від реалізації продукції на підприємство надходять суми акцизного збору, податок на додану вартість, котрі підлягають внесенню в бюджет. Реальним платником цих податків є споживач, а перераховує їх у бюджет підприємство, яке реалізує продукцію. Частина грошових надходжень, що залишилася після відрахувань у бюджет акцизного збору, податку на додану вартість, спрямовується на заміщення коштів, авансованих в оборотні та основні фонди, на виконання фінансових зобов'язань перед бюджетом, позабюджетними фондами, банками, страховими організаціями та іншими суб'єктами господарювання. Частина грошових надходжень, яка залишилась, формує валовий та чистий дохід, прибуток.

Грошові фонди - це частина грошових коштів, які мають цільове спрямування. До грошових фондів належать: статутний фонд, фонд оплати праці, амортизаційний фонд (на державних підприємствах), резервний фонд та інші. Статутний фонд використовується підприємством для інвестування коштів в оборотні та основні фонди. Фонд оплати праці - для виплати основної та додаткової заробітної плати працівникам. Амортизаційний фонд - для фінансування відтворення основних і позаоборотних активів. Резервний фонд - для покриття збитків, подолання тимчасових фінансових ускладнень.

Кошти підприємства використовують не тільки у фондовій формі. Так, використання підприємством коштів для виконання фінансових зобов'язань перед бюджетом та позабюджетними фондами, банками, страховими організаціями здійснюється в нефондовій формі. У нефондовій формі підприємства також одержують дотації та субсидії, спонсорські внески.

Під фінансовими ресурсами слід розуміти грошові кошти, що є в розпорядженні підприємств. Таким чином, до фінансових ресурсів належать грошові фонди й та частина грошових коштів, яка використовується в нефондовій формі. Основними джерелами формування фінансових ресурсів підприємств є власні та залучені кошти. До власних належать: статутний фонд, амортизаційні відрахування, валовий дохід та прибуток. До залучених - отримані кредити, пайові та інші внески, кошти мобілізовані на фінансовому ринку (Таблиця. 5.1).

Таблиця. 5.1

Перехід на ринкові умови господарювання, запровадження комерційних засад у діяльність підприємств, приватизація державних підприємств потребують нових підходів до формування фінансових ресурсів. Так, нині важливе місце в джерелах фінансових ресурсів належить пайовим та іншим внескам фізичних та юридичних осіб, членів трудового колективу. Водночас значно скорочуються обсяги фінансових ресурсів, які надходять від галузевих структур, обсяги бюджетних субсидій від органів державної влади. Збільшується значення прибутку, амортизаційних відрахувань та позичкових коштів у формуванні фінансових ресурсів підприємств. Усе це змушує підприємства виявляти ініціативу та винахідливість, нести повну матеріальну відповідальність. Обсяг виробництва, його ефективність зумовлюють розмір, склад та структуру фінансових ресурсів підприємства. У свою чергу, від величини фінансових ресурсів залежить зростання виробництва та соціально-економічний розвиток підприємства. Наявність фінансових ресурсів, їх ефективне використання визначають фінансове благополуччя підприємства: платоспроможність, ліквідність, фінансову стійкість. Пошук фінансових джерел розвитку підприємства, забезпечення найефективнішого інвестування фінансових ресурсів набуває важливого значення в роботі фінансових служб підприємства за умов ринкової економіки.

У процесі формування фінансових ресурсів підприємств важливе значення має структура їхніх джерел. Підвищення питомої ваги власних коштів позитивно впливає на фінансову діяльність підприємств. Висока питома вага залучених коштів ускладнює фінансову діяльність підприємства та потребує додаткових витрат на сплату відсотків за банківські кредити, дивідендів на акції, доходів на облігації, зменшує ліквідність балансу підприємства, підвищує фінансовий ризик. Тому в кожному конкретному випадку необхідно детально продумати доцільність залучення додаткових фінансових ресурсів.

5.1.3 Основи організацій фінансів підприємств

Перехід до ринкової економіки зумовлює посилення ролі фінансів підприємств у системі господарювання. Конкурентоспроможність та платоспроможність підприємств визначаються раціональною організацією фінансів. Організація фінансової діяльності підприємства має бути побудована так, щоб це сприяло підвищенню ефективності виробництва.

Функціонування фінансів підприємств здійснюється не автоматично, а з допомогою цілеспрямованої їх організації. Під організацією фінансів підприємств розуміють форми, методи, способи формування та використання ресурсів, контроль за їх кругооборотом для досягнення економічних цілей згідно з чинними законодавчими актами. В основу організації фінансів підприємств покладено комерційний розрахунок. За ринкової економіки господарський механізм саморозвитку базується на таких основних принципах: саморегулювання, самоокупність та самофінансування. Цим принципам відповідає комерційний розрахунок, тобто метод ведення господарювання, що полягає в постійному порівнюванні (у грошовому вираженні) витрат та результатів діяльності. Його метою є одержання максимального прибутку за мінімальних витрат капіталу та мінімально можливого ризику. Питання про те, що виробляти, як виробляти, для кого виробляти, за ринкових умов для підприємств визначається основним орієнтиром - прибутком.

Комерційний розрахунок справляє значний вплив на організацію фінансів підприємств. Він передбачає, що фінансові відносини підприємств регламентуються державою в основному економічними методами - з допомогою важелів відповідної податкової, амортизаційної, валютної, протекціоністської політики. Збитки (в тім числі втрачена вигода), що їх зазнало підприємство внаслідок виконання вказівок державних органів та посадових осіб, які суперечать чинному законодавству, повинні бути відшкодовані відповідними органами.

Суб'єкт господарювання має справжню фінансову незалежність, тобто право самостійно вирішувати, що і як виробити, кому реалізувати продукцію, як розподілити виручку від реалізації продукції, як розпорядитися прибутком, які фінансові ресурси формувати та як їх використовувати. Повна самостійність підприємств не означає, однак, відсутності будь-яких правил їхньої поведінки. Ці правила розроблено та законодавче закріплено у відповідних нормативних актах. Ясна річ, що підприємства можуть приймати рішення самостійно тільки в рамках чинних законів.

Суб'єкти фінансових відносин несуть реальну економічну відповідальність за результати діяльності та своєчасне виконання своїх зобов'язань перед постачальниками, споживачами, державою, банками. За своїми зобов'язаннями підприємство відповідає власним майном і доходами. За невиконання зобов'язань підприємством до нього застосовується система фінансових санкцій. Справді самостійне підприємство покриває свої втрати та збитки за рахунок фінансових резервів, системи страхування та за рахунок власного прибутку. Воно зобов'язане компенсувати збитки, завдані нераціональним використанням землі та інших природних ресурсів, забрудненням навколишнього середовища, порушенням безпеки виробництва.

Джерелом формування фінансових ресурсів підприємств є реально зароблені доходи від реалізації продукції та від фінансових інвестицій. Економічна відповідальність підприємства настільки велика, що його можуть оголосити банкрутом у разі завеликих збитків та неспроможності виконати зобов'язання перед кредиторами. У підприємств формуються партнерські взаємовідносини з банками та страховими компаніями. Підприємства й банки є рівноправними партнерами, які організовують фінансові взаємовідносини з метою одержання прибутку. Банки не надають підприємствам безкоштовних та безстрокових кредитів. Підприємства, у свою чергу, за зберігання грошових коштів на банківських рахунках одержують певні відсотки. Страхові компанії страхують численні ризики, пов'язані з підприємницькою діяльністю суб'єктів господарювання, створюючи певні гарантії стабільності виробничої діяльності. У підприємств формуються взаємовідносини з бюджетом та державними цільовими фондами, створеними для підтримання комерційних засад в організації підприємництва. Держава встановлює податкові платежі, обов'язкові збори та внески на такому рівні, щоб не підірвати заінтересованості підприємств у розвитку виробництва та підвищенні його ефективності. Бюджетні асигнування виділяються підприємствам у вигляді цільових субсидій та субвенцій, що виключає можливість паразитування за рахунок державних коштів.

Перехідний до ринкової економіки період характеризується багатоукладністю господарювання. Тут репрезентовано всі форми власності: державну, комунальну, колективну, приватну. Це зумовило появу різних організаційно-правових форм господарювання.

Ринкова економіка зовсім не виключає присутності поряд з іншими і державної власності. До державного сектора належать ті установи та організації, які повністю або частково фінансуються з державного бюджету. Створюються також підприємства зі змішаною формою власності, що в них держава є основним держателем корпоративних прав, - електроенергетика, вугільна промисловість, машинобудування та ряд інших. Державна власність, проте, не зменшує ні самостійності, ні матеріальної відповідальності суб'єктів господарювання.

На організацію фінансів впливають організаційно-правові форми господарювання, сфера та характер діяльності підприємств. Це проявляється в процесі формування капіталу (статутного фонду), розподілу прибутку, утворення грошових фондів, внутрішньовідомчого розподілу засобів, у взаємовідносинах з бюджетом тощо. У ринковій економіці основною формою господарювання є акціонерне товариство. Розрізняють акціонерні товариства закритого та відкритого типів. Акціонерне товариство закритого типу засновує обмежена кількість акціонерів. При цьому будь-який член товариства не може продати свого паю без згоди інших акціонерів, які мають переважне право на придбання цього паю. Акціонерне товариство відкритого типу орієнтовано на більшу кількість акціонерів через встановлення відкритої передплати на акції. При цьому акціонер має право на власний розсуд продавати, дарувати чи заставляти свої акції. Акціонерне товариство організується на добровільних засадах фізичними та юридичними особами. У статутний фонд вони можуть вносити не тільки відповідні кошти (у тім числі в іноземній валюті), а й робити внески у вигляді нерухомості, обладнання, інтелектуальної власності, інших основних фондів.

Законом України "Про господарські товариства" передбачено можливість реєстрації різних видів товариств. Особливо поширеним є товариство з обмеженою відповідальністю. Кожен із учасників такого товариства вносить визначений пай у статутний фонд і згідно з ним одержує частку в доходах та майні товариства. Надалі відповідальність учасника товариства обмежується його паєм або внеском. Члени товариства за зобов'язаннями товариства не відповідають. Товариство відповідає за своїми боргами тільки тим майном, яке є в його активі. Майно формується за рахунок внесків учасників, доходів, одержаних від підприємницької діяльності та інших законних джерел.

Товариство з обмеженою відповідальністю є юридичною особою, має свій статут. У статуті визначено порядок розподілу прибутку й ту його частку, яку розподіляють між членами відповідно до їхніх внесків.

Товариства з обмеженою відповідальністю створюються у формі кооперативів, колективних та орендних підприємств. Характерним для них є те, що власність товариства - це спільна власність усіх його учасників.

Організація товариств з обмеженою відповідальністю є однією з найпоширеніших форм проведення приватизації, що дає змогу створити значну кількість невеликих підприємств з небагатьма учасниками, причому не вдаючися до акціонування. Організація фінансів підприємств відбиває галузеві особливості, специфіку виробництва, рівень його технічного забезпечення та рівень технологічних процесів, склад і структуру виробничих витрат, вплив природно-кліматичних факторів на виробництво. Так, наприклад, у сільськогосподарському виробництві, гірничодобувній промисловості, капітальному будівництві дія природних та кліматичних факторів зумовлює особливості розподілу прибутку, необхідність формування фінансових ресурсів для протидії ризику, забезпечення страхового захисту засобів виробництва та результатів праці.

5.1.4.Фінансова діяльність та зміст фінансової роботи

В організаційній та управлінській роботі підприємств фінансова діяльність займає особливе місце. Від неї багато в чому залежить своєчасність та повнота фінансового забезпечення виробничо-господарської діяльності та розвитку підприємства, виконання фінансових зобов'язань перед державою та іншими суб'єктами господарювання. Фінансова діяльність - це система використання різних форм і методів для фінансового забезпечення функціонування підприємств та досягнення ними поставлених цілей, тобто це та практична фінансова робота, що забезпечує життєдіяльність підприємства, поліпшення її результатів.

Фінансову діяльність підприємства спрямовано на вирішення таких основних завдань:

Фінансова робота підприємства здійснюється за такими основними напрямками:

- фінансове прогнозування та планування;

- аналіз та контроль виробничо-господарської діяльності;

- оперативна, поточна фінансово-економічна робота.

Фінансове прогнозування та планування є однією з найважливіших ділянок фінансової роботи підприємства. На цій стадії фінансової роботи визначається загальна потреба у грошових коштах для забезпечення нормальної виробничо-господарської діяльності та можливість одержання таких коштів.

За ринкових умов підприємство самостійно визначає напрямки та розмір використання прибутку, який залишається в його розпорядженні після сплати податків. Метою складання фінансового плану є визначення фінансових ресурсів, капіталу та резервів на підставі прогнозування величини фінансових показників: власних оборотних коштів, амортизаційних відрахувань, прибутку, суми податків.

Планування виручки є необхідним для розробки плану прибутку від реалізації продукції, визначення суми планових платежів у бюджет. Від обгрунтованості та правильності розрахунку виручки великою мірою залежить також реальність основного джерела надходження коштів та розмір запланованого прибутку.

Мета планування витрат - визначення можливості найекономнішого витрачання матеріальних, трудових та грошових ресурсів на одиницю продукції. Зменшення витрат виробництва та обігу є важливим фактором збільшення ефективності виробництва. Зниження собівартості за рахунок економії сировини, матеріалів, палива, енергії та живої праці дає змогу виробити значну кількість додаткової продукції, збільшити прибуток та рентабельність підприємств, створює реальні можливості для самофінансування. Скорочення витрат на виробництво одиниці продукції є матеріальною підставою для зниження цін на неї, а відтак - прискорення обертання оборотних коштів.

Плануючи витрати на виробництво та реалізацію продукції, необхідно враховувати резерви зниження її собівартості, до яких належать:

Спираючись на опрацьовані фінансові показники, складають перспективні, поточні та оперативні фінансові плани. Поточний фінансовий план складається у формі балансу доходів та витрат грошових коштів, оперативний - у формі платіжного календаря. Аналіз та контроль фінансової діяльності підприємства - це діагноз його фінансового стану, що уможливлює визначення недоліків та прорахунків, виявлення та мобілізацію внутрішньогосподарських резервів, збільшення доходів та прибутків, зменшення витрат виробництва, підвищення рентабельності, поліпшення фінансово-господарської діяльності підприємства в цілому. Матеріали аналізу використовуються в процесі фінансового планування та прогнозування.

Підприємство має опрацювати таку систему показників, з допомогою якої воно змогло б із достатньою точністю оцінити поточні та стратегічні можливості підприємства. Аналітичну роботу підприємства можна поділити на два блоки:

1) аналіз фінансових результатів та рентабельності;

2) аналіз фінансового стану підприємства.

Аналіз фінансових результатів підприємства здійснюється за такими основними напрямками: аналіз та оцінка рівня і динаміки показників прибутковості, факторний аналіз прибутку від реалізації продукції, робіт, послуг;

аналіз фінансових результатів від іншої реалізації, позареалізаційної та фінансової інвестиційної діяльності;

аналіз та оцінка використання чистого прибутку;

аналіз взаємозв'язку витрат, обсягів виробництва продукції та прибутку;

аналіз взаємозв'язку прибутку, руху оборотного капіталу та грошових потоків;

аналіз та оцінка впливу інфляції на фінансові результати;

факторний аналіз показників рентабельності.

Аналіз фінансового стану підприємства проводиться за такими напрямками:

аналіз та оцінка складу та динаміки майна;

аналіз фінансової стійкості підприємства;

аналіз ліквідності балансу;

комплексний аналіз і рейтингова оцінка підприємства.

Поточна та оперативна фінансова робота на підприємстві спрямовується на практичне втілення фінансового забезпечення підприємницької діяльності, постійне підтримування платоспроможності на належному рівні.

Зміст поточної оперативної фінансової роботи на підприємстві полягає в такому:

постійна робота зі споживачами стосовно розрахунків за реалізовану продукцію, роботи, послуги;

своєчасні розрахунки за поставлені товарно-матеріальні цінності та послуги з постачальниками;

забезпечення своєчасної сплати податків, інших обов'язкових платежів у бюджет та цільові фонди;

своєчасне проведення розрахунків по заробітній платі;

своєчасне погашення банківських кредитів та сплата відсотків;

здійснення платежів за фінансовими операціями.

5.2. Амортизація основних фондів

Основні фонди, поступово утрачають свою вартість, переносять на виготовлену продукцію частину цієї вартості, що відповідає їх зносу. Погашення вартості основних фондів відповідно їх зносу шляхом перенесення цієї вартості на готовий продукт носить назву амортизації. Вона призначена для поновлення основних фондів на нової технічної основі. Однак, оскільки засоби праці не потребують свого поновлення після кожного виробничого циклу, амортизаційні відрахування можуть бути використані як джерело розширеного відтворення основних фондів.[23]

Для обліку зносу основних фондів, накопичення необхідних амортизаційних сум (амортизаційного фонду), для розрахунку собівартості виготовленої продукції існують норми амортизації.

Норма амортизації – це розмір щорічних амортизаційних відрахувань від вартості основних фондів. Норма амортизації виражає долю основних фондів (у відсотках на рік), яка повинна бути перенесена на виготовлену продукцію на протязі року.

Визначається норма амортизації На у відсотках на рік за формулою:

                                                                   (5.1)

де Сппервісна вартість об’єкта основних фондів, грн;

Сл ліквідаційна вартість, грн;

Тннормативний термін експлуатації об’єкта основних фондів, років.

Тннормативний термін експлуатації об’єкта основних фондів, років.

З 2000 року в Україні, згідно з Національним стандартом бухгалтерського обліку, використовуються такі методи нарахування амортизації:

Прямолінійний метод, згідно з яким річна сума амортизації Ар визначається за формулою:

                                                                           (5.2)

де Ар – річна сума амортизації, грн.

Метод зменшення залишкової вартості, згідно з яким головна сума амортизації визначається як добуток залишкової вартості об’єкта на початок звітного року або первісної вартості на дату початку нарахування амортизації і річної суми амортизації.

При тому норма амортизації визначається за формулою:

                                                                              (5.3)

де п – термін корисного використання об’єкта основних фондів,

протягом якого передбачається нарахування амортизації.

Для визначення суми амортизації використовується формула:

                                                                                     (5.4)

                                                                                 (5.5)

При обчислюванні методу прискореного зменшення залишкової вартості основних фондів використовуються формули:

                                                                              (5.6)

де Сббалансова вартість основних фондів, грн.

Кумулятивний метод – це метод, згідно з яким річна сума амортизації визначається як добуток вартості, яка амортизується, і кумулятивного коефіцієнта . Цей коефіцієнт визначається діленням кількості років, які залишаються до кінця терміна використання об’єкта основних засобів, на суму кількості років його корисного використання.

Виробничий метод, зміст якого передбачає визначення щомісячної суми амортизації як добуток фактичного за місяць обсягу продукції (робіт, послуг) і виробничої ставки амортизації – Са. Виробничу ставку амортизації визначають діленням вартості об’єкта, що амортизується, на загальний обсяг продукції, який підприємство чекає виконувати з використанням даного об’єкта:

                                                                                         (5.7)

де На- виробнича ставка амортизації, грн.;

Впл- обсяг продукції, який планується виробити із використанням об’єкта основних засобів протягом всього строку експлуатації об’єкта

Сума амортизації за рік становить:

                                                                     (5.8)

де Вф – фактичний обсяг продукції в натуральних одиницях, од.

Крім названих методів, підприємство може також використовуватись для нарахування амортизації основних засобів інші методи, які передбачені податковим законодавством. Підприємства самостійно здійснюють вибір методів нарахування амортизації.

Протягом року амортизаційні відрахування нараховується щорічно – незалежно від методу нарахування – у розмірі 1/12 річної суми.

Існують дві форми відтворювання основних фондів – просте і розширене. При простому відтворюванні передбачається заміна застарілої техніки і капітальний ремонт устаткування, в той час як розширене відтворення – це насамперед нове будівництво, а також реконструкція і модернізація діючих підприємств.

Відновлення об’єктів основних засобів може здійснюватися шляхом ремонту, модернізації та реконструкції.

Джерела формування основних виробничих фондів: виручка від реалізації продукції, в тому числі прибуток; інші доходи; амортизаційні відрахування; бюджетні асигнування; кошти вищестоящих організацій, а також кредити банків.

  1.  . Кошторис виконаних робіт

Кошторис - це фінансовий документ, у якому в плановому порядку визначаються обсяги коштів на фінансування певних об’єктів, програм і заходів з визначенням їх цільового призначення і розподілом за окремими періодами фінансування.

Таблиця №4.1

Складання кошторису

 

Перелік робіт

Виконавці

Кількість людино-днів

Середня зарплата за 1 день

Основна заробітна плата

кількість

посада

Попередня підготовка до аерознімального польоту

3

інженер

3

145

435

Аналіз аерознімального польоту БПЛА

4

інженер

22

224,5

4939

Створення великомасштабних планів сільських населених пунктів

4

спеціаліст

17

250

4250

Всього

 

 

 

 

9624

Зарплата керівного інженерного складу (4,8% від 1а)

 

 

 

461,95

Зарплата других виробничих відділів (7,5% від 1а)

 

 

 

721,80

Зарплата підсобного - допоміжного персоналу (3,7% від 1а)

 

 

 

356,09

2

Всього

 

 

 

11163,84

Всього основна зарплата, премії (6,1% від 2)

 

 

 

680,99

3

Всього зарплата з преміями

 

 

 

11844,83

4

Другі прямі затрати

 

 

 

-

Прямі затрати (6% від 3)

 

 

 

710,69

Нормовані преміальні затрати (10,5% від 3)

 

 

 

1243,71

Накладні витрати (20% від 3)

 

 

 

2368,97

5

Всього прямі затрати та накладні затрати (4+4а+4б+4в)

 

 

 

4323,36

6

Планові накопичування

 

 

 

-

 

Всього

 

 

 

16168,20

Розділ 6. Охорона праці

6.1. Робота на територіях аеродромів і аеропортів

Завдання та обов'язки інженера з експлуатації аеродромів[25]. Організовує та виконує роботи щодо утримання та ремонту аеродромів. Керує роботою особового складу зміни аеродромної служби і водіїв аеродромної техніки щодо забезпечення постійної готовності аеродрому до польотів повітряних суден. Забезпечує раціональне розміщення працівників зміни, домагаючись рівномірного завантаження виконавців і ефективного використання машин і механізмів. Здійснює технічний нагляд за проведенням аеродромно-будівельних робіт та контролює їх якість. Проводить ретельний огляд і перевірку стану конструкцій і елементів аеродрому. Фіксує дані про стан аеродрому і наявність несправностей, що загрожують безпеці польотів, у відповідній документації служби руху. 

Доповідає керівникові польотів про стан і готовність аеродрому до польотів, погоджує з ним час проведення робіт на робочій частині льотного поля. Забезпечує своєчасне усунення несправностей, що загрожують безпеці польотів повітряних суден. Організовує своєчасне очищення водостічно-дренажної мережі, привокзальної площі і під'їзних доріг, необхідних для руху автотранспорту.

Організовує та проводить технічне навчання з персоналом аеродромної служби. Проводить інструктаж з особовим складом зміни щодо забезпечення безпеки польотів і дотримання вимог з охорони праці під час виконання робіт. Забезпечує виконання правил і норм охорони праці працівниками зміни під час проведення робіт на аеродромі, не допускаючи виникнення подій з вини аеродромної служби. Розробляє і подає начальнику аеродромної служби пропозиції, спрямовані на підвищення. продуктивності праці, упровадження прогресивних методів роботи і зниження собівартості робіт.

Забезпечує безпечний рух аеродромних машин і механізмів на робочій частині льотного поля, підтримуючи постійний радіозв'язок з водіями аеродромної техніки і керівником польотів (диспетчером стартово-диспетчерського пункту). Контролює терміни виконання робіт на льотному полі аеродрому іншими службами авіапідприємства, не допускаючи порушення руху повітряних суден.

Сприяє своєчасному проведенню аварійно-рятувальних робіт на території льотного поля аеродрому. Забезпечує раціональне використання матеріально-технічних ресурсів під час проведення робіт щодо утримання та ремонту аеродрому. Аналізує причини затримок і подій за зміну з вини аеродромної служби і розробляє пропозиції щодо їх запобігання. Складає звіт про виконання робіт щодо утримання та ремонту аеродрому за зміну. Контролює дотримання працівниками зміни виробничої і трудової дисципліни. Оцінює експлуатаційний стан аеродрому у відповідності з вимогами чинних нормативних документів.

Повинен знати: Повітряний кодекс України; накази, вказівки, інструкції та інші нормативно-розпорядчі документи галузі, підприємства, що регламентують діяльність служби; основні положення чинних вітчизняних і міжнародних (ІКАО) нормативних документів щодо оцінки придатності аеродромів до польотів; порядок оцінки експлуатаційного стану аеродрому і прийняття рішення про його придатність до польотів; рекомендований ІКАО метод ACN/PCN для оцінки несучої спроможності аеродромних покриттів; характеристики і технологічні можливості сучасних засобів механізації аеродромно-експлуатаційних та аеродромно-будівельних робіт; нові матеріали і технології, що застосовуються під час утримання, ремонту та реконструкції аеродромних споруд; структурну схему аеродрому та взаємодію усіх його ланок; нормативні документи з технічної експлуатації, ремонту та обслуговування обладнання аеродрому; перспективи розвитку наземного аеродромного обладнання; основи трудового законодавства, основи економіки, організації виробництва та управління; правила та норми охорони праці, пожежної безпеки та режиму.

Кваліфікаційні вимоги.

Провідний інженер з експлуатації аеродромів: повна вища освіта відповідного напряму підготовки (магістр, спеціаліст). Стаж роботи за професією інженера з експлуатації аеродромів I категорії - не менше 2 років.

Інженер з експлуатації аеродромів I категорії: повна вища освіта відповідного напряму підготовки (магістр, спеціаліст); для магістра - без вимог до стажу роботи, спеціаліста - стаж роботи за професією інженера з експлуатації аеродромів II категорії - не менше 1 року.

Інженер з експлуатації аеродромів II категорії: повна вища освіта відповідного напрямку підготовки (спеціаліст). Стаж роботи за професією інженера з експлуатації аеродромів - не менше 1 року.

Інженер з експлуатації аеродромів: повна вища освіта відповідного напряму підготовки (спеціаліст) без вимог до стажу роботи.

6.2. Розробка санітарно-гігієнічних параметрів робочої зони

6.2.1. Забезпечення необхідного мікроклімату у приміщеннях з ПК

У виробничих приміщеннях з ПК параметри мікроклімату повинні відповідати вимогам ДСанПіН 3.3.2.007 – 98 “Загальні санітарно-гігієнічні до повітря робочої зони” та “Санітарним нормам мікроклімату виробничих приміщень” № 4088-86 для категорій робіт 1а. Величини температури, відносної вологості і швидкості руху повітря у робочій зоні виробничих приміщень повинні відповідати оптимальним значенням для категорії 1а-1б, при строгому дотриманні параметрів відносної вологості (55-56%). Температура навколишнього середовища повинна бути в межах 180-220С, а швидкість руху повітря – 0,1-0,2 м/с. Ефективним засобом створення комфортного мікроклімату для користувачів ПК є кондинціювання повітря, які забезпечують постійність параметрів мікроклімату незалежно від зовнішніх умов.

Користувачі персональних комп’ютерів належать до групи 1а – легкі роботи. Відповідно до цього і до ДСанПін 3.3.3.007-98 вибираємо необхідні метеорологічні умови.

Таблиця 6.1.

Оптимальні і допустимі метеоумови

Період року

Категорія

Робіт

Температура,  t°C

Відн. вол.

повітря, %

Шкідливість

опти-

мальна

допус-

тима

опти-

мальна

допус-

тима

опти-

мальна

допус-

тима

Холодний

легка 1а

22 - 24

21 - 25

40 - 60

75

0.1

0.1

Теплий

легка 1а

23 - 25

22 - 28

40 - 60

55

0.1

0.1 - 0.2

В приміщенні встановлено обладнання системи водяного опалення, тепловіддача якого в зимовий період року є недостатня. Доцільним є проведення ущільнення конструкцій вікон і дверей, щоб припинити відплив тепла. Необхідно встановити ефективну систему вентиляції, яка повинна забезпечувати обмін повітря без зміни температурного режиму, а також не створювати зайвого шуму при своєму функціонуванні.

6.2.2. Освітлення приміщень і робочих місць ПК

Приміщення з ПК повинні мати природне та штучне освітлення. При незадовільному освітленні знижується продуктивність праці користувачів ПК, можлива поява короткозорості, швидка стомленість.

Система освітлення повинна відповідати таким вимогам:

- освітленість на робочому місці повинна відповідати характеру зорової роботи, який визначається трьома параметрами: об’єктом розрізнення, фоном, контрастом об’єкту і фону;

- необхідно забезпечити достатньо рівномірне розподілення яскравості на робочій поверхні монітора, а також в межах навколишнього простору;

- на робочій поверхні повинні бути відсутні різкі тіні;

- в полі зору не повинно бути прямих і відбитих відблисків;

- величина освітленості повинна бути постійною в часі;

- слід обирати оптимальну спрямованість світлового потоку і необхідний склад світла.

Природне освітлення здійснюється через бокові світлові прорізи, які забезпечують коефіцієнт природної освітленості (КПО) відповідно з ДБН.В.  2.5.28. – 2006 “Природне і штучне освітлення”, де оцінюються розміри віконних прорізів, вид засклення і рам, їх забруднення, а саме здатність системи природного освітлення пропускати світло.

Необхідно проводити очистку засклених світлових прорізів не рідше ні 2-4 рази на рік, світильників – 4-12 рази на рік.

У приміщеннях з ПК необхідно обмежувати нерівномірність розподілення яскравості у полі зору працюючих.

Для місцевого освітлення застосування світильників без розсіювачів та екрануючих рамок заборонено. Штучне освітлення повинно забезпечувати на робочих місцях з ПК освітленість не нижче 400-500 лк. Як джерело світла при штучному освітленні рекомендується застосовувати люмінесцентні лампи з індексом кольоропередачі не менше 70. Допускається застосування ламп розжарювання в світильниках.

Величина коефіцієнту пульсації світла не повинна перевищувати 5%, що забезпечується застосуванням газорозрядних ламп у світильниках загального та місцевого освітлення з високочастотними пускорелюючими апаратами (ВЧ ПРА). За умови відсутності ВЧ ПРА слід включати лампи багатолампових світильників загального освітлення на різні фази трьохфазної мережі та використовувати переважно люмінесцентні лампи типу ЛБ. Необхідно забезпечити відповідне оформлення інтер’єру, тому що давати відблиски на екранах і сліпити працюючих можуть не тільки вікна, але інші поверхні великої яскравості, у тому числі: стеля, стіни, поверхні столів, шаф і навіть одяг персоналу. Світлий і особливо блискучий одяг працюючих вкрай небажаний. Коефіцієнти відбиття робочого стола, корпусу та клавіатури обчислювальної техніки необхідно передбачати 0,2-0,5; стелі – 0,6-0,7; стін – 0,2-0,5; підлоги – 0,1-0,2; шаф, стелажів – 0,25-0,35. Всі матеріали, що використовуються для оздоблення приміщення повинні бути матовими.

Виконання дипломної роботи проводилося із застосуванням ПЕОМ і відповідало четвертому розряду зорової діяльності (середня точність від 0,5 до 1 мм) згідно з ДБН.В.  2.5.28. – 2006. Нормована освітленість на робочому місці для даного розряду становить 400 – 500 лк. Для забезпечення цієї норми використовують штучне освітлення (газорозрядні лампи).

Розрахунок загального штучного освітлення проведено за методом коефіцієнту використання, який дозволяє знайти світловий потік ламп, необхідно для досягнення заданої освітленості з врахуванням світла, відбитого стінами, стелею і підлогою:

лм.      (6.1)

де FS – загальний світловий потік, (лм);

EH – нормована освітленість, (лм) (при 4-ому розряді зорової діяльності 450 лк);

S – площа освітлюваного приміщення, (м2);

k– коефіцієнт запасу (для люмінесцентних ламп), k =1,5;

z – коефіцієнт нерівномірності освітлення (відношення середньої освітленості до мінімальної), z=1,1;

h – коефіцієнт використання світлового потоку, який рівний відношенню потоку який надається на “розрахункову” поверхню до сумарного потоку всіх ламп і визначається за показником приміщення, типом світильника і коефіцієнтом відбиття стін, стелі та підлоги.

Коефіцієнт h вибирається з таблиць за розрахованим значенням коефіцієнта I:

      (6.2)

де a – ширина приміщення, = 5 м;

b – довжина приміщення, 9 м;

H – відстань від світильника до робочого столу.

     (6.3)

Для світильника типу ОДО при I =1,3, r стелі дорівнює 50%, r стіни дорівнює 30%, r підлоги дорівнює 10%, значення коефіцієнта h = 44%.

Тоді світловий потік буде дорівнювати:

,лм.    (6.4)

Кількість ламп у приміщенні визначається за формулою:

,шт.      (6.5)

де FE – світловий потік однієї лампи (для лампи типу ЛД 65-4 світловий потік FE=3570 лм). При чому заокруглюється у більшу сторону:

ламп.   (6.6)

Оскільки у світильнику типу ОДО використовується по дві лампи, ЛД то необхідно 10 (десять) світильників. Переконаємось, що вибрана кількість ламп, забезпечує освітленість і задовольняє вимоги ДБН.В.  2.5.28. – 2006. Для цього визначимо фактичну освітленість:

, лм.    (6.7)

Оскільки розрахована нормована освітленість є більшою від допустимої нормованої освітленості, то вимога задовольняється. При розміщенні світильників виконуються наступні умови:

дисплей  ПЕОМ не розташовується безпосередньо під світильником або впритул до нього;

освітленість робочого місця не перевищує 2/3 нормальної освітленості приміщення;

стіна позаду дисплея освітлюється приблизно так само, як і його екран.

розміщення світильників на стелі над проходом між рядами комп'ютерів дозволяє задовольнити ці умови.

6.2.3. Забезпечення захисту від шуму

Одним з найбільш поширених факторів зовнішнього середовища, що шкідливо впливає на організм людини являється шум.

Будь-яке джерело шуму характеризується перш за все звуковою потужністю. Потужність джерела Р - це загальна кількість звукової енергії , випромінюваної джерелом шуму в навколишнє середовище за одиницю часу. Шум шкідливо впливає на організм і понижує продуктивність праці. Рівень звукового тиску по відношенню до порогу чутності L = 120 - 130 Дб відповідає порогу больового відчуття. Звуки, які перевищують за своїм рівнем цю межу, можуть викликати болі і пошкодження слухового апарату людини. Шум створює значні навантаження на нервову систему людини, спричинює психологічний вплив.

Джерелами шуму в машинному залі являються механічні, електромеханічні пристрої (принтери, плотери та інші). Людина , що працює при шумі звикає до нього , але тривала дія сильного шуму викликає загальну втому, може привести до погіршення слуху, а інколи і до глухоти , порушується процес травлення , виникає зміна об'єму внутрішніх органів . Ці шкідливі наслідки шуму тим більші, чим сильніший шум і тривалість його дії. Таким чином, шум на робочому місці не повинен перевищувати допустимих рівнів, значення яких приведені в ГОСТ 12.1.003-83.

Джерелами шуму при роботі з ПК є пересувні механічні частини принтера і вентилятори ПК. Шум, що створюється працюючими ПК, яка забезпечує мікромасштабний шум, постійним з періодичним посиленням при роботі принтерів. Тому шум повинен оцінюватися загальним рівнем звукового тиску по частотному корегуванню “А” та вимірюватися в дБа.

Допустимі рівні звукового шуму відповідно до ГОСТ 12.1.003-83. Загальні вимоги безпеки у приміщеннях, де працюють програмісти і оператори ПК, неповинні перевищувати 50 дБа; в приміщеннях, де працюють ІТП, які виконують лабораторний аналітичний та вимірювальний контроль – 60 дБа; у приміщеннях операторів ЕОМ – 65 дБа.

Зниження рівня шуму здійснюється такими методами:

- заміною матричних голчатих принтерів струменевими і лазерними  принтерами, які забезпечують при роботі значно менший рівень звукового тиску;

- застосування принтерів колективного користування розташованих на відстані від більшості робочих місць користувачів ПК;

- зміною напрямку поширення шуму в протилежну сторону від робочого місця.

Таблиця 6.2

Допустимі рівні шуму

Робоче місце

Рівні звукового тиску в Дб в октавних полосах з середньогеометричними частотами, Гц

дБа

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

65

Приміщення для розміщення шумних агрегатів ЕОМ

71

61

54

49

45

42

40

38

Санітарні норми допустимого рівня шуму:

- для програмістів і операторів - до 50 дБа

- для інженерно-технічних працівників - до 60 дБа.

Захист від електромагнітних і електростатичних полів ПК на ЕПТ є джерелами електромагнітних та електростатичних полів. Енергія яка випромінюється повністю поглинається склом екрану. Навколо працюючого монітора виникають електромагнітні поля низької частоти (від 5 Гц до 400 кГц).

Граничнодопустимі значення напруженості електричного і магнітного полів в відповідності до стандарту MPR приведені в Таблиці 5.3.

Таблиця 6.3

Граничнодопустимі значення напруженості електричного і магнітного полів

Підлогу слід виконувати відповідно до ДСанПін 3.3.3.007-98, використовуючи покриття на проходах і біля робочих місць з антистатичного лінолеуму.

Користувачам ПК рекомендовано носити одяг з природних матеріалів або з комбінованих. Для зняття електростатичних зарядів з одежі слід використовувати антистатики побутового призначення.

Для небезпеки ураження людини електричним струмом необхідно вжити такі заходи:

- повинно бути захисне заземлення;

- повинно бути захисне занулення;

- повинно бути захисне відключення.

За вибухопожежною та пожежною небезпекою приміщення для комп’ютерного класу, лабораторії, обчислювального центру відноситься до категорії В. У такій лабораторії передбачена установка типу ОУ, тому що є наявність електричного струму.

6.3. Протипожежна профілактика

6.3.1. Характеристика об'єкту по вибухо-пожежо-небезпеці.

Приміщення з ПЕОМ по пожежній небезпеці відносяться до категорії пожежонебезпечних (категорія “В” (НАПБ Б. 03.02.2007)) і характеризується тим, що в приміщені знаходяться негорючі речовини і матеріали в холодному стані. Пожежа на виробництві може виникнути внаслідок причин неелектричного і електричного характеру.

До причин неелектричного характеру відносять:

- несправності виробничого обладнання і недотримання технологічного процесу;

- халатного і необережного поводження з вогнем (куріння, залишання без нагляду нагрівальних приладів);

- неправильне встановлення і несправність вентиляційної системи;

- самозаймання і самозгоряння речовин.

До причин електричного характеру відносяться:

- коротке замикання;

- перевантаження проводки;

- великий перехідний опір;

- іскріння;

- статична електроенергія.

Пожежно-профілактичні заходи розробляються та виконуються не окремо, а в тісному взаємозв'язку з усіма проектними, будівельними та експлуатаційними роботами. Приміщення повинно забезпечуватись протипожежним інвентарем (вуглицевокислотними вогнегасниками типу ОУ-2).

Проходи і вихід не повинні загромаджуватися. У випадку виникнення пожежі перш за все необхідно відключити джерело живлення.

Пожежа може виникнути внаслідок причин електричного і неелектричного характеру. Одна з причин електричного характеру – коротке замикання. Струми короткого замикання достатньо великих величин та супроводжуючі їх теплові та динамічні впливи можуть викликати руйнування електрообладнання та ізоляції.

Профілактичними заходами від короткого замикання є правильний вибір провідників, деталей і апаратури, своєчасні профілактичні огляди, ремонти. Перевантаження провідників струмами, що перевищують допустимі по нормах значення. Для уникнення перевантаження підбирають правильні за значенням поперечного перерізу провідників та контроль за виконанням нормативів по навантаженню, згідно значень, наведених в документації по обладнанню.

Дія дуги та іскріння. Може виникнути в місцях підключення обладнання та механічного під’єднання струмонесучих частин. Для уникнення нещільних з'єднань необхідна їх перевірка під час проведення профілактичних робіт.

Для ліквідації невеликих пожеж можна використовувати деякі порошкові матеріали (хлориди лужних металів, соду, пісок і т.п.).

6.3.2. Вибір первинних засобів гасіння пожежі

Виходячи з норм пожежної безпеки [див. "Справочник по ТБ" П. А. Долина], для машинного залу площею 100 м кв. (для нашого випадку біля 40 м кв.) потрібні наступні первинні засоби гасіння пожежі:

один вуглекислотний вогнегасник типу ОУ-5 чи ОУ-8, за допомогою якого можна гасити загоряння різних матеріалів і установок наругою до 1000 В;

Один хімпіновий ОХП-10 чи повітро-піновий вогнегасник ОВП-5 чи ОВП-10, з допомогою якого можна гасити тверді матеріали і горючі рідини (крім установок під напругою);

Войлок, кошму чи азбест (1х1; 2х1.5,5; 2х2 м).

Рис. 5.2. План евакуації з приміщення

Висновки:

Результати експериментальних робіт дозволяють зробити наступні висновки:

- безпілотний літак «Пегас» показав відповідність заявленим характеристикам, стабільну роботу бортового обладнання;

- захист систем літака та аерофотопристрою забезпечений на належному рівні і дозволяє надійну експлуатацію з непідготовлених майданчиків в реальних умовах сільських населених пунктів;

- дистанційне керування літаком «Пегас» відповідно до запропонованої технології дозволяє в зоні прямої видимості витримувати з прийнятною для задач аерофотографування точністю маршрути довжиною до 1000м на висоті польоту 200 – 500 м.

- стабілізація літака в каналі крену є припустимою, але потребує покращення;

- потребує вдосконалення технологія зльоту з екстримально малих та оточених перешкодами ділянок

- потребує відпрацювання технологія пілотування за відеокрти з борту літака з метою розширення радіусу дії літака;

- доцільна розробка та відпрацювання технології польту літака в напівавтоматичному та автоматичному режимі;

- необхідно забезпечити можливість дистанційного керування орієнтацією фотокамери в автоматичному, або напівавтоматичеому режимі.

Аналіз накидних монтажів дозволяє зробити наступні висновки:

Література

1. Глотов В.М. Колісніченко В.Б. Результати експериментально-випробувальних робіт із застосування безпілотного літального апарату для цілей аерознімання.

2. А.М. Козуб, Н.О. Суворова, В.М. Чернявський. Аналіз засобів збору інформації для географічних даних інформаційних систем. Системи озброєння і військова техніка, 2011, № 3(27).С.42-47.

3. D. Mihajlović, M. Mitrović, Ž. Cvijetinović, M. Vojinović. Photogrammetry of archaelodgical site felix romuliana at gamzigrad using aerial digital camera and non-metrikc digital camera. The international archives of the remote sensing and spatial information sciences. XXXVII congress ISPRS. Part B5, Beijing – 2008. Р. 397-399..

4. БПЛА: застосування в цілях аерофотознімання для картографування.http\\www/uasresearch.com.UserFILES\156-181 Referens-Section UAS All-Categories&Classes.pdf.

5. U. Coppa , A. Guarnieri , F. Pirotti , A. Vettore. ACCURACY ENHANCEMENT OF UNMANNED HELICOPTER POSITIONING WITH LOW COST SYSTEM

. The international archives of the remote sensing and spatial information sciences. XXXVII congress ISPRS. Part B5, Beijing – 2008. Р. 843-849.

6. Chunsun Zhang. AN UAV-BASED PHOTOGRAMMETRIC MAPPING SYSTEM FOR ROAD CONDITION ASSESSMENT . The international archives of the remote sensing and spatial information sciences. XXXVII congress ISPRS. Part B5, Beijing – 2008. Р.627-632.

7. Yongjun Zhang. PHOTOGRAMMETRIC PROCESSING OF LOW ALTITUDE IMAGE SEQUENCES BY UNMANNED AIRSHIP. The international archives of the remote sensing and spatial information sciences. XXXVII congress ISPRS. Part B5, Beijing – 2008. Р.751-758.

8. M. Koehl *, P. Grussenmeyer . 3D MODEL FOR HISTORIC RECONSTRUCTION AND ARCHAEOLOGICAL KNOWLEDGE DISSEMINATION: THE NIEDERMUNSTER ABBEY'S PROJECT (ALSACE, FRANCE). The international archives of the remote sensing and spatial information sciences. XXXVII congress ISPRS. Part B5, Beijing – 2008. Р.325-330.

9. P. Salo , O. Jokinen , A. Kukkob. ON THE CALIBRATION OF THE DISTANCE MEASURING COMPONENT OF A TERRESTRIAL LASER SCANNER . The international archives of the remote sensing and spatial information sciences. XXXVII congress ISPRS. Part B5, Beijing – 2008. Р.1067-1072.

10. P. Schaer, J. Skaloud, P. Tomé. TOWARDS IN-FLIGHT QUALITY ASSESSMENT OF AIRBORNE LASER SCANNING. The international archives of the remote sensing and spatial information sciences. XXXVII congress ISPRS. Part B5, Beijing – 2008. Р.851-856.

11. http://www.gisinfo.ru/techno/photoscan.htm

12. Р. Шульц. Аналіз методів та моделей калібрування наземних лазерних сканерів.

13. А.М.Козуб, Н.О.Суворова, В.М.Чернявський. Аналіз засобів збору інформації для географічних систем.

14. А.А. Шоломицький, д.т.н., доц. А.О. Луньов, аспір. Донецький національний технічний університет. Вимір стенда для калібрування цифрових камер за допомогою електронного тахеометра.

15. В.П. Харченко, д.т.н., проф. Д.Е. Прусов, к.т.н., с.н.с. Аналіз застосування безпілотних авіаційних систем у цивільній сфері.

16. «Современные винтокрылые беспилотные летательные аппараты» О. А. Завалов, А. Д. Маслов, 2008

17. О.Н. Зинченко, «Ракурс», Москва, Россия, 2011.Беспилотный летательный аппарат: применение в целя аэрофотосъемки для картографирования.

18. А.Ю. Сечин, М.А. Дракин, А.С. Киселева, «Ракурс», Москва, Россия, 2011.

Беспилотный летательный аппарат: применение в целя аэрофотосъемки для картографирования.

19. Байков Н.С., Трясучкин М.А., Иванов В.А. Самолетовождение при аэрофотосъемке. - М.: Недра, 1973, 232 с.

20. М. М. Митрахович, В. И. Силков, А. В. Самков, Х. В. Бурштынская ; Силков В. И. Беспилотные авиационные комплексы. Методика сравнительной оценки боевых возможностей : монография.  Киев : ЦНИИ ВВТ ВС Украины, 2012. – 288 с.

21. В.Галецький, В.Глотов, В.Колесніченко, О. Прохорчук, А.Церклевич. Аналіз експериментальних робіт створення великомасштабних планів сільських населених пунктів при застосуванні БПЛА.

22. Фінанси підприємств - Aзаренкова Г.М.

23.http://www.houseofmcdonnell.com/konspekti-lekcz-1/23-ekonomka-virobnicztva/ 119-amortizaczya-osnovnix-fondv.html

24. http://expert-ua.info/document/archivexa/law5wwdfu/page9.htm

25. ДСТУ 3675-98 Пожежна техніка. Вогнегасники переносні. Загальні технічні вимоги та методи випробувань / УкрНдіПБ МВС України - 1970 р., №1267.

БПЛА Класифікація

Діапазон (км)

В даний час

Тактичний

Нано

<1

100

<1

< 0,025

Так

Мікро

<10

250

1

<5

Так

Міні

<10

150 до 300

<2

<30 (150)

Так

Закритий Діапазон

ЗД

10 до 30

3.000

2 до 4

150

Так

Короткий Діапазон

КД

30 до 70

3.000

3 до 6

200

Так

Середній Діапазон

СД

70 до 200

5.000

6 до10

1.250

Так

Терпіння Середнього Діапазону

>500

8.000

10 до18

1.250

Так

Низько висотне глибоке проникнення

>500

1.250

Так

Низьке висотне довге терпіння

>250

0,5 до1

350

Так

Середньо висотне довге терпіння

>500

3.000

>24

<30

Так

>500

14.000

24 до 48

1.500

Так

Стратегічний

>2000

20.000

24 до 48

(4.500)12.000

Так

1500

10.000

2

10.000

Так

300

4.000

3 до 4

250

Так

0 до 500

5.000

>4

250

Так

Стратосферного

>2000

>20.000&<30.000

>48

Ні

Стратосферного

>30.000

Ні

Простір

Ні

PAGE  1




Возможно эти работы будут Вам интересны.

1. Креслення планів. Основні вимоги

2. Створення прототипів

3. OO Writer. Створення документа

4. Створення та діяльність Ліги націй

5. Створення та опрацювання баз даних в Linux

6. Створення програми для перестановки меблів

7. Створення інформаційного бюлетеня та буклета

8. СТВОРЕННЯ ТЕМАТИЧНИХ КАРТ В ArcMAP

9. Створення шаблону сторінки MasterPage

10. Створення користувацького елемента керування