Расчетная оценка линейного разрешения на местности цифровой беспилотной аэрофотосъемочной системы для задач таксационного дешифрирования (состояние вопроса, проблематика, модели)

В статье рассматриваются проблемы расчетного оценивания линейного разрешения на местности, как показателя точности таксационно-дешифровочных измерений на цифровых аэрофотоснимках, полученных посредством БПЛА. Работа основана на анализе более 100 научных публикаций по теории и методологии регистрации цифровых изображений, оценки их качества и метрических свойств, общей и лесной аэрофотосъемки, лесотаксационных измерений и лесного дешифрирования, оптимизации выбора БПЛА в применении к задачам таксации леса и городского озеленения. В качестве результатов работы предложены видоизмененный вариант математической модели и расчетного алгоритма, позволяющие на основе определения  линейного разрешения на местности цифровой аэрофотосъемочной системы: оценить расчетные пределы точности дешифровочной таксации для современного уровня развития БПЛА; оценить требуемую точность наземных таксационных измерений при разработке дешифровочных моделей для БПЛА-таксации; осуществить адекватный выбор БПЛА в штатной комплектации для производства таксационной аэрофотосъемки; осуществить самостоятельный подбор съемочной аппаратуры БПЛА для решения задач дешифровочной таксации леса и инвентаризации озеленения городов.

1. Опыт применения беспилотного летательного аппарата для инвентаризации и оценки опытных лесных культур Лисинской части учебно-опытного лесничества Ленинградской области / А. С. Алексеев, Ю. И. Данилов, А. А. Никифоров [и др.] // Труды Санкт-Петербург. науч.-исслед. ин-та лесн. хоз-ва. 2020. № 2. С. 46–58.

2. Определение предельных условий аэрофотосъемки в целях выявления на снимках элементов ландшафта с известными размерами и отражательными свойствами / И. В. Алмазов, В. Н. Овечкин, А. Ф. Стеценко [и др.] // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1990. № 3. С. 63–71.

3. Веселов Ю. Г., Глушко В. А., Молчанов А. С. Математическая модель аэрофотосистемы, построенной на основе фоточувствительных приборов с переносом заряда // Наука и образование : науч. изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2013. № 10. С. 219–232.

4. Замшин В. В. Методы определения линейной разрешающей способности оптических и радиолокационных аэрокосмических изображений // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2014. № 1. С. 43–51.

5. Князева С. В., Никитина А. Д., Гаврилюк Е. А., Тихонова Е. В., Королева Н. В. Оценка биометрических параметров сосновых древостоев по спутниковым данным WorldView-3 и материалам беспилотной аэросъёмки // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. № 6. С. 93–107.

6. Кучко А. С. Аэрофотография. М. : Недра, 1974. 272 с.

7. Лаврова Н. П., Стеценко А. Ф. Аэрофотосъемка. Аэрофотосъемочное оборудование. М. : Недра, 1981. 296 с.

8. Медведев А. А., Тельнова Н. О., Кудиков А. В., Алексеенко Н. А. Анализ и картографирование структурных параметров редкостойных северотаёжных лесов на основе фотограмметрических облаков точек // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. № 1. С. 150–163.

9. Молчанов А. С. Оценка качества аэрофотосистем методом математического моделирования с использованием критерия Шадэ // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2017. № 1. С. 28–33.

10. Молчанов А. С. Методика оценки линейного разрешения на пиксель аэрофотосистем военного назначения при проведении летных испытаний // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2018. № 4. С. 390– 396.

11. Молчанов А. С. Исследование характеристик линейного разрешения и разрешающей способности цифровых аэрофотосистем с использованием теоремы Котельникова–Найквиста–Шеннона // Инженерные решения. 2019. № 2. С. 8–14.

12. Молчанов А. С. Методика расчета пороговой модуляционной характеристики цифровых оптикоэлектронных систем дистанционного зондирования Земли // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2020. Вып. 9. С. 328–336.

13. Общесоюзные нормативы для таксации лесов / В. В. Загреев, В. И. Сухих, А. З. Швиденко [и др.]. М. : Колос, 1992. 495 с.

14. Пресс Ф. П. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью. М. : Радио и связь, 1991. 264 с.

15. Савиных В. П., Кучко А. С., Стеценко А. Ф. Аэрокосмическая фотосъемка. М. : Картгеоцентр – Геодезиздат, 1997. 378 с.

16. Свиридов К. H., Тюлин А. Е. Разрешающая способность и линейное разрешение для оценки качества и проектирования аэрокосмических систем дистанционного зондирования Земли // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2022. № 1. С. 9–29.

17. Сечин А. Ю., Дракин М. А., Киселева А. С. Беспилотный летательный аппарат: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования. Ч. 2. URL: https://racurs.ru/upload/iblock/3b4/UAV_2.pdf.

18. Усольцев В. А., Цепордей И. С., Часовских В. П. Модели для оценки биомассы деревьев лесообразующих видов по диаметру кроны в связи с использованием дронов // Хвойные бореальной зоны. 2023. № 4. С. 300–305.

19. Филатов А. А., Алексеев А. С., Никифоров А. А. Анализ численности и пространственного расположения подроста на вырубке на основе аэрофотосъемки // Леса России: политика, промышленность, наука, образование : материалы VI Всерос. науч.-техн. конф. Т. 2. СПб. : СПбГЛТУ, 2021. С. 200–203.

20. Фризер Х. Фотографическая регистрация информации. М. : Мир, 1978. 670 с.

21. Leachtenauer J. C., Driggers R. G. Surveillance and reconnaissance imaging systems: Modeling and performance prediction. Boston ; London : Artech House, 2001. URL: https://books.google.ru/books?id=f3zUKZZWjMC&dq=%22ground+sample+distance%22&pg=PA30&redir_esc=y#v=twopage&q&f=true.