Итоги конкурса «Авиароботех-2019». Задача № 4 «Аэрофотосъемка площадного объекта» (далее – картографирование»

   Идея конкурса «Авиароботех-2019» заключалась в тестировании готовности авиационных беспилотных систем (АБС) выполнять реальные производственные задачи и на площадке конкурса познакомить производителей c потребителями. Для оценки результатов   были сформированы судейские бригады состоящие из руководителей и специалистов соответствующих подразделений отраслевых предприятий (они же потребители беспилотных услуг и технологий). В судейских бригадах работали представители администрации г. Томска, ТУСУР, ТГУ, ПАО «ТРК», ПТС ПО ЦЭС, «Газпром-Трансгаз Томск», «Томскводоканал», «Центр кластерного развития ТО», ИНВИТРО, ПАО Сбербанк, «ЦУКС ГУ МЧС России», ПСС Томской области, Представители конкурса Одиссея.        

Задания конкурса были сформированы по 5-ти направлениям: 1.Перевозка груза, 2.Мониторинг ЛЭП, 3.Мониторинг магистрального газопровода, 4.Картографирование, 5.Поиск людей 

Формат мероприятия в виде конкурсных заданий оказался весьма полезным потому, что раскрывал не только готовность производителей БПЛА к их выполнению, но и готовность потребителей к работе с получаемой информацией, с различными форматами пространственных данных, с их готовностью в полевых условиях поместить данные в отраслевые геоинформационные системы и провести оценку качества исполнения.

Потребители в свою очередь, очень четко формулировали свои требования к беспилотным технологиям, условия на которых они готовы их покупать. Как правило, потребителей интересуют готовые сервисы услуг, вложение средств в исследования не входит в их планы.

Задачей специалистов Департамента архитектуры и градостроительства администрации МО «Город Томск» была оценка результатов выполнения задачи по картографированию территории населенного пункта Томской области, Томского района, села Тахтамышево.

На начало выполнения данного задания с точки зрения наличия картографического материала на данную территорию наблюдался чистый лист.

С целью создания условий для получения точных данных максимально приближенных к точности в 5 см на местности (а именно такая точность интересует потенциальных заказчиков), за сутки до старта, была выполнена геодезическая подготовка территории съемки - геодезическими методами определены координаты и установлены рабочие маркеры, их координаты перед выполнение задания были предоставлены участникам. На территории аэродрома, в непосредственной близости от места старта, для команд были подготовлены точки для установки своих базовых станций ГЛОНАСС/GPS, координаты точек определены с высокой точностью наземными методами, кроме того команды могли получить доступ к базовым станциям спутниковой геодезической сети города Томска (TomskNet), базовые станции были переведены в специальный режим приема данных (0.1 сек).

Рис.1. Геодезическая подготовка. Базовые ГЛОНАСС/GPS станции участников.

Для объективной оценки результатов, на территории с. Тахтамышево  были установлены контрольные маркеры для определения разрешающей возможности съемки (размерами 5,10,15,20 см.) и маркеры контроля точности, координаты данных маркеров командам не передавались, были известны только судьям.

От команд требовалось следующее: в течении 1 часа выполнить аэрофотосъемку территории с. Тахтамышево на расстоянии от стартовой площадки 10 км. и на следующее утро предоставить в судейскую коллегию три вида данных: ортофотоплан, цифровую матрицу высот (рельеф) и 3D сцену (модель).

Требования к форматам данных, подробно описывалось в регламенте задачи (можно ознакомиться на портале конкурса «Авиароботех – 2019»).

4-е компании приняли участие в выполнение данного задания:

Рис.2. Команды участники.

Результаты первого дня нас порадовали, не смотря на сложные метеоусловия (сильный ветер, порывы до 10 м.в сек.) все команды справились с первой частью задания, осуществили полеты, провели аэрофотосъемку и получили данные достаточные для обработки.

С обработкой в полевых (командировочных) условиях справились не все, не хватило отведённого времени при ограниченных вычислительных возможностях. Конечно данную ситуацию команды должны были предвидеть и предпринять дополнительные шаги увеличивающие их вычислительные возможности. 

Три команды из 4-х, на утро предоставили требуемые данные.

Судейская коллегия была готова к работе с предоставленной информацией, полученные материалы были  размещены в  геоинформационной системе QGIS, где уже заранее была создана контрольная база данных, размещены контрольные маркеры всех типов, настроены классификаторы. 

Рис.3. Работа судейской бригады "Картографирование".

С точки зрения качества предоставленных данных и возможностей работы судейской бригады в полевых условиях, анализировались ортофотоплан и цифровая матрица высот (ЦММ), от анализа и оценки качества 3D  сцен (3D моделей) было решено отказаться. На сегодняшний день можно сказать, что технология создания и использования 3D моделей территорий местности находится в стадии становления, это касается стандартизации форматов данных, производительности программного обеспечения и готовности потребителей использовать их в производственных целях.

На ниже приведенных изображениях, вы можете увидеть пример ортофоплана, ЦМВ, плотного облака точек (3D модели) одной из команд, в судейской ГИС.

Оценка точности в соответствии с критериями регламента задачи, проводилась для материалов каждой команды отдельно, относительно 12-ти контрольных маркеров,  в итоговый результат по критерию судьи брали среднеквадратичное значение отклонения.

Рис.4. Пример оценки точности ортофотоплана.

Рис.5. Пример оценки точности по высоте, использовалась цифровая модель местности

В расчетных таблицах вы можете видеть, по каким критериям команды были успешны, по некоторым были небольшие просадки.

Критерии оценки: 1.Время выполнения задания, 2. Пространственное разрешение снимков и ортофотоплана (качество распознавания эталонных маркеров)  3. Точность определения плановых координат эталонных маркеров на ортофотоплане 4. Точность определения высоты эталонных маркеров на цифровой модели местности 5. Создание истинного ортофотопокрытия.6. Точность приземления в пределах зоны приземления.

 (критерии оценки подробно описаны в регламенте задания на портале «Авиароботех-2019»)

Для объективной оценки, результаты оценки по каждой из команд были сведены в оценочные ведомости, на основании которых был составлен Протокол оценки выполнения задания и выявлен победитель компания, по сумме балов победила компания "Геоскан" Санкт-Петербург.

Расчетные таблицы представлены на следующих слайдах:

ИТОГИ ЭКСПЕРТНОЙ ОЦЕНКИ: 

Лидер по точности материалов (план/высота) - «ГК Геоскан».

Лидер по пространственному разрешению снимков - «Экотрас».

Остальные команды также обеспечили требуемое (но меньшее) разрешение, но вероятно из-за сильного ветра заметна смазанность снимков.

Лидер по объему работ - «АС-КАМ» (выполнили большую площадь съемки).

ВЫВОДЫ ДЛЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ:

Три команды из четырех полностью справились с заданием, некоторые недостатки результатов связаны с ограниченным временем на выполнение задания и полевыми условиями обработки данных, ограниченностью в вычислительных ресурсах.

По результатам проведенного конкурса можно сделать вывод, что на сегодняшний день беспилотные технологии при решении задач по картографированию местности, дают стабильный и качественных результат. Заказчик гарантированно получит ортофотоплан с точностью 5 см., рельеф в виде ЦММ с точностью 12-15 см. по высоте. Материалы будут предоставлены в стандартных ГИС форматах и легко интегрированы в прикладные ГИС потребителей. Применение беспилотных авиа-технологий несомненно экономически выгодно, позволяет выполнять актуализацию материалов в ежегодном режиме, постоянный мониторинг изменений очень важен, необходимо успевать за изменениями городской среды. Востребованы не только актуальные данные, но и архивные, особенно для разрешения различных споров собственников недвижимости.

Приятно, что речь идет о Российских компаниях, которые производят не просто БПЛА, а предлагают законченные решения с различными типами нагрузок и программным обеспечением предназначенным как для выполнения аэрофотосъёмки, так и для обработки результатов и прикладного применения.       

На портале (на карте справа или вверху на моб. устр.) представлена электронная карта полученная в результате конкурсного задания, с. Тахтамышево больше не является чистым  листом. Опубликованы ортофотопланы трех команд. Вы можете, посмотреть и  сравнить фрагменты оригинальных снимков, а также ортофопланы каждой из команд. Для просмотра необходимого карт материала воспользуйтесь инструментов включения слоев данных в окне карты "Показать структуру локации", изменение масштаба колесико мышки, левая клавиша мышки перемещение карты, правая поворот и наклон.

К сожалению, сжатые условия конкурса не позволили командам предоставить качественные 3D модели, при их наличии модели были бы размещены на данном интернет портале.

Приглашаем заинтересованные компании и активных пользователей к сотрудничеству и самостоятельной работе на нашем портале, с помощью инструментария личного кабинета вы можете создавать свои тематические трехмерные карты и не только на территории томской области, мы работаем на глобусе. Станьте активным пользователем, получите права модератора, создавайте 3D карты.

Данное сообщение (событие) создано в личном кабинете портала, включая карту с помощью 2-х модераторов. 

Публикации партнеров:

Ассоциация Аэронет  о конкурсе

Фонд перспективных исследований 

Национальная техологическая инициатива