С 9 по 11 июня во ФГБУ «ВСЕГЕИ» прошли первые курсы по применению беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в составе комплексной технологии использования мобильных устройств (Sherpa), при проведении среднемасштабных геолого-съемочных работ.
В основу учебных курсов положены научно-методические и технологические разработки, выполненные Центром информационных технологий по региональной геологии и металлогении (ЦИТ РГМ ВСЕГЕИ) в рамках тематических работ ВСЕГЕИ и практический опыт полевых партий ВСЕГЕИ (Санаваямская партия – Камчатка, Балыгычанская партия – Магаданская область, отдел геологии и ПИ Западных районов – Гатчинский р-н).
Как показала практика, при работе в поле достаточно большой круг оперативных задач, таких как выбор способов безопасного и рационального подхода к объекту, перемещения между точками наблюдения в процессе проведения маршрута, уточнение и фотодокументация труднодоступных геологических объектов, построение ортофотопланов и 3-D моделей рельефа могут быть решены при помощи БПЛА непосредственно при проведении маршрутов и на этапе полевой камеральной обработки. Для этого необходим компактный запускаемый «с руки» беспилотник сверхлегкого класса (взлетная масса до 1.0 кг, дальность полета до 7 км и цифровая фотокамера высокого разрешения). Предполагается, что в будущем БПЛА станет таким же привычным и необходимым инструментом как компас, или мобильный планшет, который уже сейчас широко используется подразделениями ВСЕГЕИ для ведения полевой документации. Обучения основам технологии использования БПЛА и приобретению необходимых навыков пилотирования были посвящены первые состоявшиеся в этом году учебно-тренировочные курсы по использованию программно-аппаратного комплекса, разработанного на базе технологии «Sherpa» и серийных БПЛА.
Программа обучения рассчитана на 4 дня и включала 2 камеральных дня (теория и практика) и 2 дня тренировочных полетов на полигонах Ферма и Карьер. В организации и проведении курсов приняли участие 11 человек, в том числе 2 сотрудника Московского Филиала ФГБУ «ВСЕГЕИ». Преподаватели – ведущий инженер ЦИТ РГМ С.В. Верховцев и зав. отделом ЦИТ РГМ Г.И. Давидан. Теоретические и практические занятия первого дня включали разделы по нормативно-правовым аспектам использования БПЛА, технике безопасности при проведении полетов, общее знакомство с программно-аппаратным комплексом (рис. 1) на базе Sherpa и практические упражнения во дворе института, посвященные основам ручного управления и выполнения миссий на малых высотах (рис. 2).
Рис. 1.Теоретические занятия по калибровке датчиков БПЛА
Рис. 2. Практические упражнения во дворе института – основы ручного управления, основы выполнения миссий
Во второй части занятий ведущий разработчик технологии Sherpa Г.И. Давидан рассказал об основных возможностях блока по подготовке миссий, установке программного обеспечения, формированию полетных планов на ноутбуках с использованием различных типов подложек, конвертацию подготовленных данных в совместимые форматы и последующей их передаче на смарт-контроллер беспилотника. В ПО Sherpa были подготовлены различные типы миссий.
На следующий день были проведены полевые занятия (рис. 3) по обучению пилотированию на открытой местности (полигон «Ферма», участок в районе 47-го км Приморского шоссе, Выборгский р-н ЛО).
Рис. 3. Подготовка миссий на учебно-тренировочном полигоне
Под руководством преподавателя С.В. Верховцева слушателями в технологии Sherpa были подготовлены миссии типа WayPoint (простой или сложный аэромаршрут), MappingStrip (площадная съемка узкого протяженного криволинейного участков, таких как пойма реки, ущелье, прибрежная полоса), Mapping2D (площадная съемка для создания ортофотопланов), Mapping3D (съемка заданной площади для подготовки по ее результатам трехмерных изображений). Миссии выполнялись в автоматическом режиме и с элементами ручной корректировки полетных заданий. Большое внимание было уделено навыкам пилотирования в ручном режиме, в том числе на удалении от оператора (за пределами прямой видимости) и на максимально допустимых в данном районе высотах эксплуатации – до 500 м. Общее тренировочное время пилотирования для каждого студента составило около 2 часов летного времени.
Третий день был посвящен отработке навыков пилотирования в условиях сложного рельефа местности, документированию труднодоступных объектов и крутонаклонных обнажений (в т.ч. построение 3D модели). Выездные тренировочные занятия были проведены на полигоне Карьер (заброшенном карьере «Приветнинское-2» (22-й км Приморского шоссе, Выборгский р-н ЛО). Общее тренировочное время пилотирования для каждого студента составило около 3 часов летного времени.
Под руководством преподавателя Верховцева С.В. слушателями решались самостоятельные задачи по комбинированию имеющихся средств ручного управления и элементов подготовки полетных заданий, выходящих за пределы стандартных полетных планов, были разработаны технологические приемы для создания 2D и 3D моделей склоновых участков, отработаны навыки по использованию миссии «Полоса» с несколькими последовательными залетами и посадками для перезарядки батарей, а также аэрофотосъемке и созданию 3D моделей отдельно стоящих труднодоступных геологических объектов.
Рис. 4. Отработка навыков ручного управления, запуск и посадка БПЛА «с руки» (полигон Карьер)
Четвертый день - теоретические занятия (преподаватели Верховцев С.В., Давидан Г.И.).
В первой части занятия были рассмотрены приемы систематизации и анализа полетных записей БПЛА и контроллера, выгрузка фотографий; подготовка стандартной полевой документации по аэромаршрутам в ПО Sherpa, на планшете (Sherpa-аndroid) и ноутбуке (Sherpa-рroject).
Вторая часть занятия была посвящена постобработке данных в специализированном ПО Agisoft Metashape, с построением ортофотопланов, ЦММ и 3D моделей.
Рис. 5. Ортофотоплан полигона Ферма и 3D-Модель, созданные по результатам миссий Mapping2D и Mapping3D, слева направо - (высота съемки 200 м)
Рис. 6. Примеры обработки результатов миссии Mapping3D, подготовленной в ПО Sherpa для полигона Карьер (высота съемки 50 м)
Рис. 7. 3D-Модель, созданная по результатам миссии Mapping3D, подготовленной в технологии Sherpa для полигона Карьер (высота съемки 100 м, размеры объекта 200х120 м)
Рис.8. Аэромаршрут, карта высот (2,5 D) и 3D-Модель, созданные по результатам миссии «Полоса», подготовленной в технологии Sherpa для полигона Карьер (высота съемки 50 м, длина склона 170 м)
По окончании обучения слушателям розданы формы «Аналитических карточек полетного задания», для учета решаемых с помощью БПЛА реальных геологических задач и особенностей применяемых беспилотных технологий.
Апробация программно-аппаратного комплекса на базе БПЛА и Sherpa планируется следующими коллективами:
• Алярмаутская партия (ВСЕГЕИ), Алярмаутская площадь, R-58-XXI, XXII, XXVII, XXVIII, Чукотский АО (отрисовка геоморфологических элементов);
• Алазейская партия (МФ ВСЕГЕИ), Участок "Маган-Туос" R-56. Республика Саха (Якутия), Среднеколымский улус (подготовка планов опробования для участков детализации);
• Балыгычанская партия, P-56-VI, Магаданская область, Омсукчанский район (залет геофизический аномалий, отрисовка детального участка горных работ, рекогносцировочные маршруты);
• Дуксундинская партия, P-56-III, IV, Магаданская область, Омсукчанский район (отрисовка детального участка горных работ, подготовка ортофотопланов геологических разрезов, рекогносцировочные маршруты);
• Тульская партия (МФ ВСЕГЕИ), N-37-XX (Плавск), Тульская область, геологическое картирование, отрисовка геоморфологических элементов, подготовка планов опробования для участков детализации.
По итогам обобщения заполненных в полевых условиях аналитических форм будут созданы Методические рекомендации по использованию БПЛА на полевых геолого-съемочных работах и проведена необходимая модернизация инструментов использования БПЛА в составе технологии Sherpa.
