Технология дистанционного зондирования Земли с применением беспилотных авиационных систем

Одним из актуальных, своевременных и востребованных направлений деятельности предприятия является проведение аэросъемочных работ и получение геопространственных данных с использованием беспилотных авиационных систем (далее - БАС).

Для этих целей на предприятии была организована авиационная структура, обучены и подготовлены пилоты-операторы, разработаны нормативные и эксплуатационные документы и получен сертификат эксплуатанта на выполнение авиационных работ с использованием БАС с максимальной взлетной массой 30 кг и менее.

В последнее время беспилотные авиационные системы стали стандартным инструментом получения оперативной геопространственной информации (далее - ГПИ). ГПИ включает в себя как информацию о местности, так и информацию об объектах интереса.
Объектами интереса могут служить сооружения и инфраструктура, транспортная сеть и коммуникации, всевозможная техника, взрывоопасные предметы (далее - ВОП) и др.

Для получения ГПИ на локальный участок местности используется различная целевая нагрузка, установленная на БАС: аэрофотокамера, лидар, тепловизор.

Для обработки полученных аэросъемочных данных, наряду с традиционными фотограмметрическими технологиями, используются технологии искусственного интеллекта (далее - ИИ) - нейронные сети.
Применение ИИ позволяет повысить производительность обработки, достоверность результатов и снизить нагрузку на операторов при дешифрировании и распознавании объектов интереса для создания необходимой ГПИ: цифровых моделей местности, цифровых моделей рельефа, ортофотопланов, отдельных снимков объектов интереса и др.

С использованием полученной ГПИ решаются такие задачи, как:

• построение актуальной карты высот;
• обновление данных на участки маршрутной коррекции;
• определение оптимальных мест для решения определенных задач;
• определение и прокладка маршрутов;
• визуальное ориентирование на местности;
• создание актуальной картографической подложки для различных программ и устройств;
• обнаружение, распознавание и классификация объектов интереса (в том числе гуманитарное разминирование);
• создание цифровых двойников.

В рамках решения одной из актуальных на сегодняшний день задач гуманитарного разминирования специалистами АО НПО «Мобильные Информационные Системы» был создан прототип комплекса предварительной инженерной разведки, отработаны методики проведения аэросъемочных работ, в том числе и в условиях отсутствия сигналов ГНСС. Для применения технологии ИИ созданы обучающие наборы данных ВОП.

На рисунке 1 показан пример полученных аэросъемочных данных ВОП в оптическом и тепловом (ИК) диапазонах на различных подстилающих поверхностях. 

Результат обнаружения и распознавания ВОП на тестовом снимке с использованием технологии ИИ представлен на рисунке 2.

В аннотациях под обнаруженными объектами указан тип ВОП и вероятность принадлежности ВОП к указанному типу. В результате эксперимента, на наборе из 9400 снимков, количество распознанных и правильно классифицированных объектов ВОП, с использованием обученной ИИ, в видимом диапазоне RGB составило 90%, в ИК-диапазоне – 65-70%.

                         Рис. 1                                                                       Рис. 2

В результате проведенных исследований сделан ряд выводов:

1. БАС стали стандартным способом получения геопространственной информации.
2. Использование различных целевых нагрузок и комплексная обработка полученных данных повышает качество и точность выходной продукции.
3. Внедрение искусственного интеллекта ускоряет и упрощает процесс распознавания и классификации ОИ.
4. ГПИ может быть оперативно получена с использованием БАС, в том числе и в условиях отсутствия устойчивого сигнала ГНСС.