Цифровая модель рельефа (ЦМР) – это трехмерная модель поверхности земли, которая может описываться различными стилями (триангуляционная поверхность, GeoTIFF, горизонтали и т.д.), она содержит полную информацию о характере рельефа на заданной местности или объекте.

С помощью ЦМР решается множество различных задач. В основном это проектирование зданий и сооружений, создание и обновление топографических карт и планов, 3D-моделирование, инженерные и экологические изыскания.

Основными инструментами для создания материалов, описывающих рельеф, долгое время были рулетка, теодолит и нивелир. С развитием цифровых технологий эти инструменты были дополнены (а в некоторых случаях и заменены) тахеометрами, ГНСС-приёмниками и наземными лазерными сканерами, которые значительно ускорили процесс производства работ и позволили получать необходимые данные высокого качества. Однако наземные методы геодезических исследований сложны и довольно затратны по времени и человеческим ресурсам.

Во время полевых работ геодезисту необходимо инструментально измерить весь интересующий участок и собрать данные по ключевым точкам рельефа. В некоторых случаях наземная съемка может быть даже опасна для специалиста, например, при работе на откосах с высокой вероятностью обрушения или карстовые воронки, в том числе технологического происхождения. Следует отдать должное традиционным способам, которые по-прежнему являются более точными, однако, как уже было указано, занимают много рабочего времени специалиста, которому часто нужен ещё подсобный рабочий.

Наряду с наземными методами создания материалов, описывающих рельеф, специалисты более столетия используют аэрофотосъёмку. В результате которой получается массив аэрофотоизображений с перекрытием, т.е. соседние снимки перекрывают друг друга на заданную предварительно величину (обычно около ½ от размера изображения). На основе двух и более таких фотоснимков достигается стереоскопический эффект для местности, на которую проецируется зона перекрытия фотографий. Таким образом, аэрофотоснимки, помимо ситуации, могут помочь создать модель рельефа. Однако при преимуществах этой индустрии, таких как скорость и масштабность, расходы на аэрофотосъёмочный процесс всегда разительно отличались от расходов на наземную съёмку в большую сторону, при том, что аэрофотосъёмка не исключала работ полевых бригад.

Развитие индустрии малых беспилотных воздушных судов (БВС) позволило удешевить аэрофотосъёмку. Аэрофотосъёмка перестала быть уделом больших предприятий.

Общей тенденцией для всех моделей БВС, используемых в аэрофотосъёмке, является наличие фотокамеры. Но для профессиональных аппаратов этого недостаточно. Самые последние модели БВС снабжены ГНСС-приёмниками геодезического класса, которые позволяют получать координаты дрона с сантиметровой точностью в глобальных системах координат и фотокамерами с известными параметрами внутреннего ориентирования. Дополнительно разработана технология, производящая в реальном времени пересчёт оффсета (пространственного смещения координат фазового центра антенны ГНСС-приёмника на центр фотографирования камеры). Эта технология позволяет записывать в файл изображения точные координаты центра фотографирования и параметры внешнего ориентирования камеры, что дополнительно увеличивает точность конечного продукта даже без участия полевых бригад специалистов.

Но научная мысль на остановилась на этих достижениях в сфере создания моделей, описывающих рельеф. Современные БВС позволяют проводить лазерное сканирование с воздуха. Используя ГНСС-приёмники и технологии пересчёта оффсета с этих приёмников на фазовый центр лазерного сканера (лидара), специалисты получают в режиме реального времени плотное облако точек - набор вершин в трехмерной системе координат для представления внешней поверхности объекта.

Сферы применения ЦМР

• Создание топографических карт и планов. Беспилотная аэрофотосъемка может быть использована для создания крупно- и мелкомасштабных карт и планов
• Проектирование. Изучается информация о земле, на которой будет производиться строительство
• Градостроительное планирование и архитектура. На основе ЦМР планируют кварталы, коммуникации, дороги и т.д.
• Строительство. ЦМР позволяют быстро и точно произвести расчёт земляных работ
• Добыча полезных ископаемых. Определение текущего положения дел на открытых горных выработках, определение объёмов разработанной породы и конечного продукта

Наиболее подходящее решение — это применение современных беспилотных воздушных судов таких как DJI Phantom 4 RTK – новое слово в картографии. В связке с наземной станцией D-RTK 2, и программным обеспечением Pix4D, позволяет добиваться уникальной точности при создании ЦМР.

Преимущества использования дронов для фотограмметрии:

• Наличие систем точного позиционирования RTK;
• Автоматизация полетов и технологии съемки;
• Автоматизация полетного задания, включая маршрут полета;
• Возможность установки дополнительного оборудования (особенно на модели серии Matrice);
• Возможность работать в неблагоприятных погодных условиях (преимущественно для серии DJI Matrice 300);
• Возможность работать при низких температурах (также для серии DJI Matrice 300);
• Мощная силовая установка и интеллектуальная система управления питанием;
• Достаточная для выполнения задач длительность полета;
• Наличие интеллектуальных систем пилотирования;
• Компактность и быстрота развертывания.