Кружок «Дрон-школа» как одно из направлений деятельности Центра «Точка Роста» МОУ СОШ №46 с. Урульга

Степаненко Дмитрий Анатольевич,

учитель информатики, МОУ СОШ №46 с. Урульга

с. Урульга, Карымский район, Забайкальский край.

Аннотация: данный материал служит пояснением к основному направлению деятельности кружка «Дрон-школа» заключающейся в построении ортофотоплана и создания цифровой модели местности, что является актуальной темой на сегодняшний день. Цифровые модели местности и ортофотопланы используются многими специалистами для решения различных задач узкого и широкого профиля, направленных на улучшение жизни общества. В материале изучена одна из интересных сфер деятельности для квадрокоптера – фотограмметрия, процесс съемки. А также описан вариант и алгоритм построения цифровой модели местности в программе Agisoft Metashape Professional.

Ключевые слова: кружок «Дрон-школа», беспилотный летательный аппарат, квадрокоптер, геоинформационные технологии, фотограмметрия, цифровая модель местности, ортофотоплан, программный комплекс Agisoft Metashape Professional.

Цель работы кружка заключается в создании ортофотоплана и цифровой модели местности в программном комплексе Agisoft Metashape Professional по материалам аэросъемки с квадрокоптера DJI Mavic2 Pro.

Программа работы кружка «Дрон-школа» относится к технической направленности.

Сегодня геоинформационные технологии стали неотъемлемой частью нашей жизни, любой современный человек пользуется навигационными сервисами, приложениями для мониторинга общественного транспорта и многими другими сервисами, связанными с картами. Работа кружка «Дрон-школа» позволяет сформировать у обучающихся устойчивую связь между информационным и технологическим направлениями на основе реальных пространственных данных, таких как аэрофотосъёмка, космическая съёмка, векторные карты и др. Обучающиеся смогут реализовывать командные проекты в сфере исследования окружающего мира, начать использовать в повседневной жизни навигационные сервисы, космические снимки, электронные карты, собирать данные об объектах на местности, создавать 3D-объекты местности (как отдельные здания, так и целые города) и многое другое.

Примером может служить созданная обучающимися кружка работа по созданию ортофотоплана и цифровой модели местности (ЦММ) по материалам аэросъемки, выполненной с использованием квадрокоптера DJI Mavic 2 Pro.

В нашем случае требовалось определить границы земельного участка МОУ СОШ №46 с.Урульга. В 2019 году в нашей школе открыли Центр образования цифрового и гуманитарного профилей «Точка Роста». В школу поступило современное цифровое оборудование, в том числе квадрокоптеры. В связи с этим определенный практический интерес представляла работа по созданию ортофотоплана и цифровой модели местности (ЦММ) по материалам аэросъемки, выполненной с использованием квадрокоптера DJI Mavic 2 Pro.

Картография — сфера, в которой беспилотная авиации применяется массово и повсеместно. Современные БПЛА составляют карты и трёхмерные модели ландшафта. Дроны решают широкий спектр задач картографии и аэрофотосъёмки оперативно, с минимальными временными и финансовыми затратами. Фотограмметрия — это наука об использовании изображений для картирования и измерения расстояний. Основная задача фотограмметрии — топографическое картографирование, а также создание специальных инженерных планов и карт, например кадастровых. Agisoft Metashape Professional – это передовое программное обеспечение, максимально раскрывающее возможности фотограмметрии, а также включающее в себя технологии машинного обучения для анализа и пост-обработки, что позволяет получать максимально возможные результаты. Metashape позволяет обрабатывать изображения, получаемые с помощью RGB- или мультиспектральных камер, преобразовывать снимки в плотные облака точек, текстурированные полигональные модели, геопривязанные ортофотопланы и цифровые модели рельефа/местности (ЦМР/ЦММ).

Для создания цифровой модели местности и построения ортофотоплана изначально необходимо собрать информацию о месторасположении характерных объектов местности. Под информацией подразумеваются координаты объекта, его характеристики и назначение. Для этого производится запуск квадрокоптера DJI Mavic 2 Pro с помощью программы DJI GO 4. Перед полетом квадрокоптеру задается маршрут полета, обеспечивающий полный захват интересующего нас полигона. Аэрофотосъёмка выполняется с частотой, обеспечивающей необходимое перекрытие снимков.

Задаём маршрут квадрокоптеру, снимаем интересующий нас земельный участок. Полученные аэрофотоснимки для создания ортофотоплана отличаются высоким качеством и точностью до нескольких сантиметров на пиксель. Когда собрана вся необходимая информация для построения ЦММ и создания ортофотоплана, т. е. получены снимки с квадрокоптера DJI Mavic 2 Pro, можно приступать к обработке данных.

Следующим этапом будет создание ортофотоплана при помощи программы Agisoft Metashape Professional. Данная программа помогает без особых усилий обработать большое количество фотографий, сделанных квадрокоптером, превратив их в ортофотоплан, а в дальнейшем и в ЦММ. Всё построение ортофотоплана можно разбить на несколько этапов:

Загрузка фотографий с квадрокоптера в программу Agisoft Metashape Professional
Построение плотного облака точек
Создание 3D- модели местности
Построение ортофотоплана на основе 3D- модели
Построение ЦММ местности.

Благодаря тому, что каждая фотография, выполненная БПЛА, несет в себе информацию о координатах и высоте набора точек, создание ортофотоплана и модели местности на этапе обработки данных не является такой трудоёмкой задачей. Выполнив все условия, а также тщательно собрав исходную информацию для обработки, мы получаем высококачественную и точную цифровую модель местности и ортофотоплан.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученный материал может быть использован на уроках информатики и географии, и также активно используется на занятиях Центра образования цифрового и гуманитарного профилей «Точка Роста».

С этой работой мы выступили на межмуниципальной научно-практической конференция «Центр «Точка роста» — территория возможностей для сельских школьников» прошедшей в 2022 году, где заняли 1 место в секции «Геоинформационные технологии».

Приложение 1