Курсовая теория на тему Использование беспилотных летательных аппаратов в географических исследованиях.

Содержание:

Введение 3
1. Краткая история создания БПЛА и применения в географических исследованиях 5
2. Типы БПЛА, используемые в географических исследованиях 17
3. Типы получаемых данных и методы их получения 24
4. Обработка и анализ полученных данных 28
5. Область применения БПЛА 31
Заключение 37
Список литературы 39

Введение:

Актуальность темы курсовой работы обусловлена тем, что для успешного развития российской системы географических исследований необходимо применение эффективных технологий и методов, позволяющих получать пространственную информацию в цифровом виде быстро, точно и надежно.
Одним из инструментов достижения этой цели служит использование беспилотных летательных аппаратов (далее – БПЛА) для создания актуальных карт крупного масштаба.
Современный уровень технического развития и доступность позволяют рассматривать беспилотные летательные аппараты в качестве надежного средства оперативного мониторинга почв и посевов отдельных полей и небольших хозяйств. Возможности использования изображений, полученных с помощью беспилотных летательных аппаратов, в значительной степени предопределяются типом съемочной аппаратуры.
Миниатюризация съемочной аппаратуры позволяет уже в настоящее время получать изображения, по своим свойствам (спектральное разрешение) сопоставимые со спутниковыми данными. В настоящее время изображения, получаемые с беспилотных летательных аппаратов, используются для того, чтобы визуально удаленно оценить какой-либо объект наблюдений. Но уже появились публикации, в которых обсуждается возможность компьютерного анализа получаемых изображений, в том числе в сельском хозяйстве.
Имеется опыт построения на основе данных беспилотных летательных аппаратов и их компьютерного анализа цифровых моделей рельефа поля, проведения оценки и осуществления мониторинга эродированности почв, оперативной оценки состояния посевов сельскохозяйственных культур. Преимуществом данных, получаемых с использованием беспилотных летательных аппаратов, по сравнению со спутниковыми изображениями является возможность подоблачной съемки. Основное ограничение использования данных, получаемых с помощью беспилотных летательных аппаратов, – недостаточная миниатюрность съемочной аппаратуры и невозможность охвата мониторингом больших территорий.
Учитывая актуальность темы курсовой работы, сформулируем целевые ориентировки исследования.
Объект исследования беспилотные летательные аппараты.
Предмет исследования – функциональные особенности беспилотных летательных аппаратов.
Цель курсовой работы – структурировать возможности использования беспилотных летательных аппаратов в географических исследованиях.
Для достижения цели курсовой работы были выдвинуты следующие задачи:
1. Изложить краткую историю создания БПЛА и применение в географических исследованиях.
2. Структурировать типы БПЛА, используемые в географических исследованиях.
3. Описать типы получаемых данных и методы их получения.
4. Изучить обработку и анализ полученных данных.
5. Проанализировать область применения БПЛА.

Заключение:

Для достижения цели курсовой работы были решены следующие задачи:
1. Изложена краткая история создания БПЛА и применение в географических исследованиях.
Решение данной задачи позволило сформулировать следующие выводы:
История развития гражданских дронов насчитывает гораздо меньше времени в отличие от своих военных предков, ведь первые гражданские беспилотники появились лишь в 2000 году и существенно отличались от своих предшественников.
2. Структурированы типы БПЛА, используемые в географических исследованиях.
Решение данной задачи позволило сформулировать следующие выводы:
БПЛА бывают самолетного и вертолетного типов. Каждый из этих типов выполняет свой круг задач. БПЛА самолетного типа применяются преимущественно для создания ортофотопланов территории, цифровых моделей местности, мониторинга протяженных объектов. БПЛА вертолетного типа применяются в основном для перспективной съемки, мониторинга небольших территорий или обследования сложных конструкций, рельефа местности и при лазерном сканировании местности.
3. Описаны типы получаемых данных и методы их получения.
Решение данной задачи позволило сформулировать следующие выводы:
Для создания 3D модели объекта программа позволяет использовать фотографии, снятые любыми цифровыми фотокамерами с любых ракурсов, при условии, что каждый элемент реконструируемой сцены виден хотя бы с двух позиций съемки. Процесс создания трехмерной модели полностью автоматизирован.
Для моделей с заданным масштабом, технология использования беспилотных летательных аппаратов в географических исследованиях также позволяет измерять расстояния и рассчитывать площадь поверхности и объем. Масштабирование модели производится на основании предварительных измерений в пределах реконструируемой сцены.
4. Изучена обработка и анализ полученных данных.
Решение данной задачи позволило сформулировать следующие выводы:
Обработка снимков в целях топографического обеспечения включает ряд последовательно выполняемых операций, часть которых реализуется современными методами машинного зрения и базируется на использовании аппарата проективной геометрии, однородных координат и фотометрической обработки изображений:
• выбор и отождествление на снимках соответственных точек;
• построение фотограмметрических моделей;
• уравнивание координат точек сети;
• построение цифровых моделей рельефа и текстурированных моделей местности [15].
5. Проанализирована область применения БПЛА.
Решение данной задачи позволило сформулировать следующие выводы:
В настоящее время БПЛА применяются в геодезических изысканиях для строительства, составления кадастровых планов, создания карт; в маркшейдерском деле для определения объемов горных выработок и отвалов. Они используются при мониторинге с/х территорий, лесных насаждений, геологических разрезов, государственной границы и особо-охраняемых территорий и объектов, а также для съемки спортивных соревнований, рекламных роликов и др.

Фрагмент текста работы:

Через два месяца аэронавты А. М. Кованько и Л. Н. Зверинцев совершили второй экспериментальный съемочный полет на воздушном шаре, который пренадлежал Русскому техническому обществу. Это общество сыграло значительную роль в развитии отечественного воздухоплавания и воздушного фотографирования. Душой и организатором воздухоплавательного отдела был гениальный русский ученый профессор С.-Петербургского университета Д. И. Менделеев [11].
Немалая заслуга в развитии воздушного фотографирования принадлежала и фотографическому отделу этого общества, энергичным деятелем которого был В. И. Срезневский [13].
Во втором опытном полете была использована фотокамера, специально изготовленная В. И. Срезневским для воздушной съемки. Конструкция этого фотоаппарата явилась шагом вперед в создании специальной аппаратуры для воздушной съемки. Камера была снабжена компасом для ориентирования и отсчета азимута снимка; этой цели служили и две взаимно перпендикулярные линии, нанесенные на ее поверхности. Камера была отфокусирована на бесконечность, и объектив прочно закреплен в таком положении. В качестве кассет на одну пластинку форматом 24X24 см использовались специальные светонепроницаемые чехлы из прорезиненной ткани с белой наклейкой для записей карандашом условий съемки. Фотопластинка вводилась в камеру и вынималась из нее через боковую прорезь. Перезарядка камеры в полете сопровождалась перемещением ее вдоль кронштейнов. Таков был первый отечественный аппарат предок современных аэрофотоаппаратов [9].
Наряду с применением для фотографирования свободных аэростатов, в России делались многочисленные попытки использовать привязные шары, причем последним отдавалось явное предпочтение, так как в свободном полете можно было фотографировать только случайные объекты, а с привязного шара заранее намеченные объекты на местности.
Другим способом аэрофотосъемки без участия человека была съемка с помощью воздушных змеев. Простота их устройства и эксплоатации быстро породила в различных странах своеобразный воздушный спорт среди фотографов-любителей. Так, Джордж Р.Лоуренс запатентовал свою схему, состоящую из 17 воздушных змеев, несущих панорамную фотокамеру, и в 1906 году заснял последствия сильного землетрясения в СанФранциско. Камера находилось на высоте 800 футов, а верхний змей на высоте около
С именем С. А. Ульянина неразрывно связаны последующие этапы развития воздушного фотографирования в дореволюционной России. Его методы и конструкции всегда отличались свежестью и оригинальностью. Воздушные змеи Ульянина были признаны одними из лучших и широко использовались в русской армии. Особенного внимания заслуживает его парусная тележка с рекогносцировочным фотоаппаратом (Рис. 1.4) [13].