За пятнадцать лет работы с беспилотниками и пилотируемой авиации я летал в местах, где обычная геодезия просто не работает. Ледяные ветра Чукотки — дрон борется с порывами до 20 м/с. Температура -25°C в Норильске — батареи живут минут пять. Съёмка действующих вулканов на высоте 2600 метров на Камчатке.
Всё это научило меня главному: фотограмметрия работает только тогда, когда каждый этап выполнен с инженерной точностью. Не просто «полетать и поснимать».
Многие заказчики до сих пор думают, что аэросъёмка с дрона — это красивые картинки для презентации. На деле это серьёзный измерительный инструмент. Если применять правильно, результаты не хуже классической геодезии. В этой статье покажу процесс изнутри. Объясню, почему нельзя просто взять дрон и полететь. И как делать так, чтобы данные прошли любую экспертизу.
Что такое фотограмметрические работы: суть метода и принцип действия
Фотограмметрические работы — способ получить точные координаты, размеры и форму объектов по их фотографиям. Ключевое слово — «измерительные». Мы не просто фотографируем. Создаём метрически корректные данные для инженеров.
Принцип такой же, как у человеческого зрения. Компьютер использует два «глаза» — два снимка с перекрытием — чтобы понять глубину. Когда вы смотрите на дерево, левый глаз видит его под одним углом, правый под другим. Мозг ловит эту разницу (параллакс) и мгновенно считает расстояние. Так мы видим объём.
В фотограмметрии всё аналогично. Только математика строже. Дрон делает аэрофотосъёмку с БПЛА, перекрывая соседние кадры на 60-80%. Каждая точка на земле попадает минимум на 3-5 фотографий с разных ракурсов. Программа находит на этих снимках общие точки. Через триангуляцию считает их 3D-координаты.
Триангуляция — определение координат точки по пересечению лучей с разных позиций камеры. Зная точное положение дрона и параметры камеры, алгоритм вычисляет координаты X, Y, h для миллионов точек. Получается облако точек — цифровая копия местности.
На выходе не картинки, а измерительные инструменты:
- Ортофотоплан — фото местности без искажений, где можно мерить расстояния как на карте
- Цифровая модель рельефа (ЦМР) — точная карта высот для расчёта объёмов и проектирования
- 3D-модель местности — объёмная модель с текстурами для визуализации
Звучит сложно? На практике всё проще. Дрон летает, снимает с избыточным перекрытием, компьютер считает. Получаем точную карту.
Виды фотограмметрии: когда использовать воздух, а когда землю
Что выбрать — воздух или землю? Зависит от масштаба и детализации. В Сервис ГЕО мы часто комбинируем оба метода. Получается полный цифровой двойник объекта.
Аэрофотограмметрия (съёмка с БПЛА)
Воздушная съёмка — стандарт для территорий от 10-20 гектаров. Современные дроны типа DJI Mavic Enterprise за один вылет покрывают 40-100 гектаров. Сотни снимков с равномерным перекрытием.
Метод незаменим для:
- Карьеров — безопасно снимаем опасные борта
- Строек — следим за динамикой, не останавливая работы
- Труднодоступных мест — болота, овраги, горы
- Полей — оцениваем состояние посевов
Детальность зависит от высоты полёта. Есть параметр GSD (Ground Sample Distance) — размер пикселя на земле. Летим на 100 метрах — получаем пиксель 2.5 см. Объекты меньше 7-8 см на снимке не разглядишь.
Совет эксперта
«Работая на вулкане Толбачик, я понял: в горах смотри не только на рельеф, но и на термические потоки. Лава греет воздух, создаются мощные восходящие потоки. Дрон может отбросить на сотни метров. Всегда берите запас по батареям и ищите запасные площадки для посадки.»
Наземная фотограмметрия
Съёмка с земли нужна там, где важен каждый миллиметр. Или сверху просто не подлезть. Ставим камеру на штатив, обходим объект, снимаем со всех сторон.
Типичные задачи наземной фотограмметрии:
- Фасады исторических зданий — нужна каждая трещинка
- Участки в бесполётных зонах
- Памятники для реставрации
- Сложные конструкции — мосты, промышленное оборудование
- Интерьеры и подземные пространства
По точности конкурирует с лазерным сканированием. Текстуры лучше, цена ниже. Но полевые работы идут дольше. Разрешение — доли миллиметра на пиксель.
Комплексный подход к съёмке
Часто нужна комбинация методов. Для Росатома мы снимали территорию АЭС с дрона, а крупномасштабные площадки — с земли. Так данные полные, а безопасность соблюдена.
Состав и этапы выполнения работ: пошаговый разбор
Фотограмметрия — это конвейер. Ошибся в начале — в конце получишь мусор.
Процесс жёсткий: подготовка → поле → камералка. Каждый этап критичен.
Подготовительный этап: ТЗ и планирование
Начинаем в офисе. Изучаем техническое задание. Что нужно? Мониторинг строительства? Расчёт объёмов? Ортофотоплан или 3D-модель местности? Какая точность требуется?
Планируем полёт:
- Считаем высоту (от неё зависит GSD)
- Задаём перекрытие (обычно 80% вдоль, 70% поперёк)
- Строим маршрут с учётом рельефа
- Планируем опорные точки (GCP) для геодезической привязки
Юридический блок критически важен. В России полёты дронов регулируются строго. Для работы в контролируемых зонах нужно согласование с ОрВД. Процесс занимает от 3 дней до 2 недель.
Рекогносцировка местности выявляет подводные камни. ЛЭП, вышки связи, зоны турбулентности у склонов. Опыт полётов в экстремальных условиях показал — к розе ветров относись так же серьёзно, как к разрешениям на полёт.
Полевые работы: съёмка и планово-высотное обоснование
Самый ответственный этап. Тут закладывается точность. Многие думают: «Дрон сам всё снимет». Ошибаются. Успех проекта на 80% зависит от геодезиста на земле.
Создание сети опорных точек — ключевой процесс. Геодезист раскладывает на местности опознаки (контрастные маркеры 50×50 см). Измеряет координаты их центров высокоточным GNSS-приёмником в режиме PPK/RTK.
По ГОСТ Р 58854-2020 нужно минимум 4 точки по углам участка. Плюс контрольные для проверки качества.
Плотность опорных точек зависит от условий и масштабов. Ориентировочное количество:
- Ровная местность: 1 точка на 1 кв.км
- Сложный рельеф: 1 точка на 200 га
- Критически важные объекты: дополнительные точки на переломах
Аэрофотосъёмку делаем при хорошей погоде:
- Солнце выше 30° (меньше теней)
- Ветер не более 10-12 м/с (нет смаза снимков)
- Без осадков и тумана (сохраняем резкость)
Современные дроны с RTK записывают точные координаты каждого снимка. Стереопара формируется автоматически благодаря перекрытию кадров.
«На Крайнем Севере при -35°C батарея дрона живёт 8-10 минут вместо стандартных 25. Решение — прогреваем батареи в термосумке и планируем короткие маршруты. Без двойного запаса аккумуляторов там делать нечего.»
Камеральная обработка: от снимков к моделям
Полевые работы закончили. Привезли гигабайты фото. Теперь превращаем их в измерительные продукты. Стандарт индустрии — Agisoft Metashape, Pix4D или Reality Capture.
Последовательность такая:
- Выравнивание снимков — программа находит общие точки на кадрах, понимает, как летал дрон
- Импорт опорных точек — оператор указывает центры опознаков на фото, программа делает уравнивание
- Плотное облако точек — строится массив из миллионов точек с координатами X, Y, h
- Фильтрация — убираем машины, людей, деревья (если нужен чистый рельеф)
- ЦМР и ортофотоплан — строим модели и карты
Качество проверяем по отчёту (Quality Report). Там видны ошибки на контрольных точках, количество связующих точек, карта покрытия.
Участок в 1000 га компьютер «переваривает» 1 час на мощной станции. Инженер контролирует каждый этап.
Мощные вычислительные станции
В «Сервис Гео» используем рабочие станции с топовыми процессорами и видеокартами. Считают в 3-4 раза быстрее обычных. Сроки не срываем.
Оборудование и ПО: критерии качества
Точность зависит от класса оборудования. Разница между потребительским дроном за 100 тысяч и профессиональным комплексом — огромная. Результаты с любительского дрона экспертизу не пройдут.
Профессиональный БПЛА для геодезии должен иметь:
- RTK-модуль для координат с точностью до сантиметра
- Механический затвор, чтобы картинка не искажалась в движении (rolling shutter)
- Калиброванную камеру с известными искажениями объектива
- Интеграцию с базовыми станциями для корректировки спутниковых данных
Сравнение профессиональных дронов
| Параметр | Геоскан 201 геодезия | DJI Mavic 3 Enterprise | DJI Matrice 350RTK |
|---|---|---|---|
| Камера | 43 Мп, мех. затвор | 20 Мп, мех. затвор | 45 Мп, эл. затвор |
| RTK-точность | ±1.5 см + 1 ppm | ±1.5 см + 1 ppm | ±1.5 см + 1 ppm |
| Время полёта | 3 часа | 45 минут | 42 минуты |
| Макс. ветер | 12 м/с | 12 м/с | 15 м/с |
| Температура | -10°C до +40°C | -10°C до +40°C | -20°C до +50°C |
GNSS-приёмники для замеров опорных точек должны давать точность не хуже 2 см по плану, 3 см по высоте. Используем двухчастотные приёмники: CHCNav, Javad, South.
Agisoft Metashape — программа-стандарт. Лицензия Professional стоит около $3500. Требует мощный компьютер: процессор от Intel Core i7, минимум 32 ГБ ОЗУ, видеокарта с 8+ ГБ памяти.
Профессиональный комплект «дрон + GNSS + софт» даёт стабильные 3-5 см точности при GSD 2-3 см.
Результаты работ: что получает заказчик
Фотограмметрические работы выдают комплект продуктов. Каждый решает свои задачи. Состав определяется техническим заданием.
Ортофотоплан — основной материал в формате GeoTIFF с геопривязкой. Мозаика из выровненных снимков без перспективных искажений. Используется как подоснова для проектирования, создания чертежей, контроля строительства. Разрешение обычно 2-5 см на пиксель.
Цифровая модель рельефа (ЦМР) — карта высот земной поверхности без растительности и строений. Поставляется как GeoTIFF или векторные горизонтали.
Нужна для:
- Расчёта объёмов земляных работ с точностью 1-3%
- Проектирования вертикальной планировки
- Моделирования стока воды
- Анализа устойчивости откосов
Облако точек — массив 3D-координат в формате LAS/LAZ. Максимум информации о геометрии. Импортируется в CAD-системы, ГИС, BIM-платформы. Позволяет делать любые измерения в объёме.
3D-модель местности — текстурированная модель в форматах OBJ, FBX, Collada. Для визуализации, презентаций инвесторам, виртуальных туров, VR-приложений.
Quality Report и технический отчёт — документы, подтверждающие качество. Отчёт содержит ошибки на опорных точках, схему обоснования, параметры съёмки, методику по ГОСТ Р 58854-2020.
Полный комплект с гарантией соответствия ГОСТ
При заказе в Сервис ГЕО получаете полный комплект с гарантией соответствия ГОСТ. Несём материальную ответственность за точность. Техподдержку тоже даём.
Нормативная база: ГОСТы и легитимность
В России с этим строго. Если работать не по ГОСТ — результат не пройдёт экспертизу.
ГОСТ Р 58854-2020 «Инженерные изыскания для строительства. Геодезические работы с применением беспилотных авиационных систем» — основной документ.
Он определяет:
- Требования к подготовке и ТЗ
- Методику создания опорных точек (GCP)
- Параметры аэрофотосъёмки: перекрытие, высота, освещение
- Порядок камеральной обработки и контроля
- Состав отчётов и требования к точности
ГОСТ устанавливает три класса точности для разных масштабов:
- 1:500: ошибка ≤ 10 см по плану, ≤ 5 см по высоте
- 1:1000: ошибка ≤ 20 см по плану, ≤ 10 см по высоте
- 1:2000: ошибка ≤ 40 см по плану, ≤ 20 см по высоте
СП 47.13330.2016 регламентирует состав инженерно-геодезических изысканий. Определяет требования к квалификации исполнителей (допуски СРО), составу отчёта, приёмке работ.
Приказ Минэкономразвития №921 — для кадастровых работ. При сдаче в Росреестр фотограмметрия должна обеспечивать точность:
- Земли поселений: ±10 см
- Сельхозземли: ±20 см
- Лесной фонд: ±30 см
Для работы в области изысканий компания должна иметь допуск СРО. Это подтверждает квалификацию и страхование ответственности.
«Сразу выясните: сдаём по ГОСТу для стройки или для Росреестра? Требования разные. Это влияет на плотность опорных точек и параметры съёмки.»
Сферы применения и кейсы
Где это реально работает? Покажу на примерах.
Задача
Жилой комплекс, 15 га. Нужен ежемесячный контроль хода работ, расчёт объёмов земляных работ, исполнительная документация.
Решение
Регулярная аэросъёмка с GSD 2 см. Создаём ортофотопланы и ЦМР для каждого периода. Сравниваем модели для расчёта объёмов выемки/насыпи.
Результат:
- Точный учёт объёмов с погрешностью 2-3% вместо 10-15% при глазомере
- Визуальный контроль соблюдения проекта
- Прозрачная отчётность перед инвесторами
- Экономия времени геодезистов в 5-7 раз
Задача
Известняковый карьер, 120 га. Нужен ежемесячный обмер для расчёта добычи и планирования работ.
Решение
Аэросъёмка на высоте 150 м с GSD 4 см. Строим облако точек и ЦМР. Считаем объёмы сравнением поверхностей. Маркшейдерская лицензия Сервис Гео позволяет сдавать материалы через ЛКН (личный кабинет недропользователя).
Результат:
- Сокращение полевых работ с нескольких дней до 4 часов
- Безопасность — люди не лазят под экскаваторы
- Точность расчёта 1-2% (требования Ростехнадзора)
- Оперативный контроль устойчивости откосов
Задача
Агрохолдинг модернизирует систему орошения на 5000 га. В результате получает субсидию на строительство от государства.
Решение
Съёмка всей территории с самолёта за 1 световой день. Работы проводятся после уборки урожая, таким образом ЦММ уже является рельефом.
Результат:
- Рельеф по всей площади угодий
- Ортофотоплан в высоком разрешении
- Отчёт с топографией и прохождением экспертизы. Возврат ⅓ вложений за счёт полученных субсидий
Задача
Уточнить границы 200 участков в садоводстве (85 га) для кадастрового учёта.
Решение
Создаём актуальный ортофотоплан масштаба 1:500, векторизуем границы, готовим материалы для Росреестра.
Результат:
- Сокращение полевых работ в 10 раз против традиционного межевания
- Исключение споров между соседями
- Приём материалов Росреестром без замечаний
Опыт работы с крупнейшими компаниями
Мы работали с Росатомом, Северсталью, Норникелем, Heidelberg Cement. Знаем специфику каждой отрасли, адаптируем технологию под конкретные задачи.
Сравнение с альтернативами: тахеометрия и лазерное сканирование
Фотограмметрия — не единственный способ получить пространственные данные. Выбор зависит от условий, точности, сроков и бюджета.
Сравнение методов
| Критерий | Фотограмметрия | Тахеометрия | Лазерное сканирование |
|---|---|---|---|
| Точность плановая/высотная | 3-5 см / 5-10 см | 2-3 мм / 2-3 мм | 3-5 мм / 3-5 мм |
| Скорость съёмки (100 га) | 1 час | 3-4 недели | 2-3 дня |
| Детализация поверхности | Высокая (текстура) | Низкая (точки) | Максимальная (млн точек) |
| Работа в густом лесу | Невозможна | Возможна | Возможна (лидар) |
| Фотореалистичность | Да (по умолчанию) | Нет | Опционально |
| Работа в темноте | Невозможна | Возможна | Возможна |
| Стоимость (условно) | 1× | 3-4× | 2× |
Тахеометрическая съёмка
Классический метод. Специалист с тахеометром измеряет координаты характерных точек. Миллиметровая точность, но очень трудозатратно. Для 100 га нужно 1-2 недели работы бригады.
Тахеометрия незаменима для:
- Высокоточных работ (исполнительная съёмка фундаментов)
- Работы там, где фотограмметрия не работает (густой лес, подземка)
- Разбивочных работ
Недостаток — дискретность данных. Между точками рельеф интерполируется.
Лазерное сканирование
Создаёт сверхплотные облака точек с частотой до миллиона измерений в секунду. Лазерный сканер фиксирует до 1.3 млн точек в секунду. Воздушное сканирование (лидар) «просвечивает» кроны деревьев и даёт точки по рельефу.
Недостатки лидара:
- Высокая стоимость оборудования
- Ограниченная фотореалистичность
- Сложность обработки больших массивов
Практические рекомендации
Выбирайте фотограмметрию
- Объект на открытой местности
- Площадь от 5-10 га
- Точность 3-10 см достаточна
- Нужна фотореалистичная текстура
- Бюджет ограничен
Выбирайте тахеометрию
- Нужна миллиметровая точность
- Малая площадь (до 1-2 га)
- Густой лес или подземные сооружения
- Разбивочные работы
Выбирайте лидар
- Лесистая местность большой площади (от 50 га)
- Критично получить рельеф под деревьями
- Линейные объекты в лесу
- Бюджет позволяет
Часто методы комбинируют. Типичная схема: аэрофотограмметрия для основной территории, тахеометрия для контроля и деталей. Это оптимальный баланс точности, скорости и стоимости.
FAQ: Частые вопросы заказчиков о фотограмметрии
- Насколько точна фотограмметрия?
Точность определяется GSD и качеством опорных точек. При съёмке с 100 м (GSD 2.5-3 см) и правильной сети опорных точек достигается 5-7 см по плану, 10-15 см по высоте. Это соответствует ГОСТ Р 58854-2020 для планов 1:500.
Тахеометрия даёт 2-3 мм, но требует в 10-15 раз больше времени. Фотограмметрия оптимальна там, где 5-10 см достаточно.
- Чем ортофотоплан отличается от Google/Яндекс карт?
Принципиальные отличия:
- Актуальность: Ортофотоплан свежий, спутниковые карты могут быть 2-3-летней давности
- Разрешение: 2-5 см против 150-500 см у спутников
- Точность: Привязан к координатам с сантиметровой точностью
- Юридическая сила: Используется в проектной документации, проходит экспертизу
На ортофотоплане можно точно мерить расстояния и площади.
- Зачем опорные точки, если есть RTK?
RTK определяет координаты центра снимка с точностью 2-3 см. Хорошо, но мало. Ошибки накапливаются:
- Искажения камеры
- Атмосферные влияния на спутники
- Математические приближения при уравнивании
Опорные точки (GCP) — независимый контроль. Программа «подтягивает» облако точек к опорным координатам, компенсируя ошибки. ГОСТ требует минимум 4 опорные точки даже при наличии RTK.
- Можно ли сдать в Росреестр?
Да, при соблюдении условий:
- Работы выполняет организация с допуском СРО
- Соблюдается точность по приказу №921
- Результаты в формате XML для передачи
- Погрешности соответствуют категории земель
Ортофотоплан и каталог координат Росреестр принимает наравне с традиционной геодезией.
- Что при плохой погоде?
Полёты отменяются при:
- Дожде (влага повреждает электронику)
- Ветре более 12 м/с (смазывание снимков)
- Тумане (потеря резкости)
- Температуре ниже -20°C (быстрый разряд батарей, замерзание матрицы фотокамеры)
В ТЗ всегда закладываем буферные дни. Дроны имеют функцию автовозврата при ухудшении условий.
- Сколько времени до готовых результатов?
Сроки складываются из этапов:
- Подготовка: 3-5 дней
- Полевые работы: 1-2 дня
- Камеральная обработка: 3-7 дней
- Контроль и оформление: 1-2 дня
Стандартный проект 50-100 га — 7-10 рабочих дней. Срочные проекты за 3-5 дней с доплатой.
- Как проверить качество?
Объективные критерии:
- Quality Report с оценкой точности на контрольных точках
- СКО не должна превышать заданную точность
- Количество связующих точек (не менее 1000 на пару)
- Равномерность покрытия
Дополнительно — контрольные измерения тахеометром. Расхождения должны быть в пределах заявленной точности.
Геотехнический мониторинг — не формальность для получения разрешений, а реальный инструмент управления рисками. Он защищает инвестиции, репутацию компании и безопасность людей. Грамотно разработанная программа мониторинга и профессиональное её исполнение окупаются многократно, предотвращая аварии и судебные издержки.
В ООО «Сервис ГЕО» за 30 лет работы мы реализовали программы мониторинга для сотен объектов в Москве и Московской области. Наш опыт, современное оборудование и отлаженные процессы гарантируют точность данных и своевременность отчётности.
Нужен комплексный подход к съёмке?
Специалисты ООО «Сервис Гео» готовы предложить оптимальное решение, сочетающее фотограмметрию с классической геодезией и лазерным сканированием
Загрузка...