2022-66-5

В работе рассматривается экспериментальная апробация определения влияния многолучевости на кодовые и фазовые псевдодальности, измеренные по сигналам ГНСС. Целью эксперимента является получение набора измерительной информации, пригодного для реализации методики, с учетом наличия только одной отражающей поверхности, пространственное положение которой относительно эталонной испытуемой антенны является известным. Для реализации эксперимента используется прототип специального стенда для переотражения радионавигационных сигналов ГНСС. Полученные результаты позволяют оценить эффективность разработанной методики в эталонных условиях, а также в дальнейшем произвести анализ зависимости избыточной дальности переотраженного сигнала и вызванные этим переотраженным сигналом погрешности многолучевости для кодовой и фазовой псевдодальности.

В данном исследовании представлены сведения о современных подходах к идентификации карстовых образований на земной поверхности — технологиях дистанционного зондирования и глубокого машинного обучения. Рассмотрен опыт отечественных и зарубежных организаций в части геоинформационного моделирования карстовых явлений. Выявлено, что попытки сочетания многообразия уже имеющегося программного обеспечения для решения задач в области исследования карста не приносят

должного результата, а классические цифровые тематические карты и атласы не подходят для решения задач геологического моделирования и анализа подземных объектов и структур. Продемонстрированы современные web-ГИС-решения на базе ArcGIS API for JavaScript и отмечены их функциональные недостатки. По итогам работы сделан вывод о необходимости использовать открытое средство разработки ГИС — графическую библиотеку Cesium, поскольку с ее помощью можно создать

полнофункциональную ГИС для геоинформационного моделирования геологических процессов, создания объемных трехмерных динамических моделей, описывающих изменение геометрических характеристик провалов и разломов с течением времени, а также вести учет электронного каталога геологических скважин с их внесением в ГИС.

В статье рассматриваются свойства архитектуры программных решений, способствующие их приспособлению к решению новых задач, не предусмотренных их изначальными требованиями и проектом, либо использованию их или их компонентов при создании новых программных решений. Исследованы понятия, применяемые в контексте этих свойств. Выявлены недостатки общепринятого понятийного аппарата. Предложена оригинальная классификация видов адаптивности программных

решений по способам их реализации и эксплуатации. Проведен анализ репрезентативных геоинформационных систем и технологий. Выявлена системная проблема, ограничивающая их адаптивность. Она заключается в невозможности их рационального использования при решении задач, требующих их модификаций, незначительных в количественном смысле, но не предусмотренных их изначальной архитектурой. Приведены примеры проявления этой проблемы в программной библиотеке GDAL.

Обозначены перспективные направления исследований по преодолению выявленной проблемы адаптивности.

В статье рассматривается метод семплирования и аугментации спутниковых изображений — SEGA — Simultaneous Extraction and Geometric Augmentation, заключающийся в объединении процессов извлечения небольших обучающих фрагментов из изображений с их геометрической аугментацией. Данный метод построен на базе глубокого анализа особенностей изображений, полученных методами дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), и нацелен на комплексное решение характерных для них проблем: 1. дефицита исходных данных, 2. наличия пустот и неоднородной информационной насыщенности изображений, 3. количественного и площадного дисбаланса классов и др. В статье приводятся ключевые положения метода и его экспериментальное исследование в сравнении с базовым методом семплирования и аугментации, построенном на базе извлечения образцов по сетке с регулярным шагом и выполнения их симметрических преобразований: поворотов на углы кратные 90° и зеркальные отражения. В результате применения метода SEGA показатель Jaccard Index был повышен на 3,45 процентных пункта (с 0,546016 до 0,580479), при сокращении объема обучающей выборки с 299 768 до 116 607 (в 2,57 раза меньше базовой), а при использовании увеличенной обучающей выборки из 349 821 фрагментов (в 1,16 раза больше базовой) — повышение показателя Jaccard Index составило 4,15 процентных пункта (с 0,536016 до 0,587485).

К.В. Мячина (1,2), И.А. Керимов (1,3), С.А. Дубровская (2), Р.В. Ряхов (2), А.Н. Щавелев (2), Р.М. Безбородникова (2)

(1) Грозненский государственный нефтяной технический университет им. акад. М.Д. Миллионщикова, Грозный, Россия

(2) ОФИЦ УрО РАН в «Институт степи Уральского отделения РАН ОФИЦ УрО РАН», Оренбург, Россия

(3) Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Москва, Россия

Выявление депонирующей способности компонентов геосистем и анализ факторов вариабельности содержания оксидов углерода в атмосфере являются первоочередными эколого-экономическими задачами нашего времени. Существующие исследования доказывают положительную связь нормированного вегетационного индекса NDVI с депонированием углерода растительной биомассой и отрицательную связь с содержанием углерода в атмосфере изучаемых геосистем. Цель исследования — выполнить анализ секвестрационного потенциала растительной биомассы геосистем сети ключевых участков с различными природно-климатическими условиями на основе расчета NDVI. В качестве ключевых выделены семь участков исследования: шесть из них, расположенных в лесостепной, степной и горной зонах, входят в состав северо-кавказского карбонового полигона «WayCarbon» в Чеченской Республике, седьмой выделен в сухостепной части Оренбургской

области. Для расчета NDVI использовались снимки спутников Landsat; анализировалась серия изображений с 1987 по 2022 гг., что позволило получить динамический ряд данных о состоянии растительного покрова. Для каждого участка исследования произведен сбор основных метеоданных с ближайших метеостанций за период с 1987 по 2021 гг. Получена информация о среднемесячных и среднегодовых температурах и ежемесячном/ежегодном количестве осадков. Исследована взаимосвязь показателей

вегетационного индекса NDVI и метеоданных для определения связи между состоянием растительного покрова и изменением климато-метеорологических показателей. Полученные на данном этапе исследований результаты не показывают существования явной зависимости параметров растительной биомассы от исходных условий увлажнения местности для лесостепных и горных ландшафтов Чеченской Республики. Участки степных ландшафтов имеют наименьшие средние многолетние значения вегетационного индекса, причем сухостепной участок в Оренбургской области характеризуется более стабильными показателями, чем луговые степи карбонового полигона «WayCarbon». Для четырех участков полигона доказана прямая корреляционная связь значений нормализованного вегетационного индекса с годовым количеством осадков и обратная — со среднемесячными значениями температур. Полученные результаты могут использоваться при разработке решений по оптимизации функционирования природных и социально-экономических систем лесостепных, степных и горных территорий.

Мячина К.В., Керимов И.А., Дубровская С.А., Ряхов Р.В., Щавелев А.Н., Безбородникова Р.М. Анализ секвестрационного потенциала геосистем на основе расчетов NDVI по спутниковым данным // Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка». 2022. Т. 66. № 5. С. 60–72. DOI:10.30533/0536-101Х-2022-66-5-60-72

В статье представлена методика наземной стереофотограмметрической съемки с прямой пространственной привязкой. Данная методика позволяет выполнять построение сети пространственной фототриангуляции без использования опорных точек в пространстве объекта. В статье представлены различные съемочные системы для выполнения наземной стереофотограмметрической съемки с прямой пространственной привязкой. Основными составляющими представленных съемочных систем являются цифровая камера и геодезический приёмник глобальных навигационных спутниковых систем. Рассмотрен ряд исследований, посвященных наземной стереофотограмметрической съемке с прямой пространственной привязкой. Выполнен сравнительный анализ представленной методики с другими современными

методиками фотограмметрической съемки. Анализ выполнен по результатам эксперимента, в котором участок археологических раскопок был снят с помощью различных методик наземной стереофотограмметрической съемки и аэрофотосъемки с применением беспилотных летательных аппаратов. Проведена оценка точности фотограмметрических построений по расхождениям координат на контрольных точках. Приведены характеристики облаков точек, полученных с помощью различных методик. Отмечены основные преимущества методики наземной стерео-фотограмметрической съемки с прямой пространственной привязкой. Оценены возможности и перспективы данной методики.

Федоровский А.А. Особенности применения методики наземной стереофотограмметрической съемки с прямой пространственной привязкой для трехмерного моделирования объектов местности // Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка». 2022. Т. 66. № 5. С. 73–86. DOI:10.30533/0536-101Х-2022-66-5-73-86

В статье рассматриваются теоретические принципы формирования геопространственных моделей на основе данных, получаемых в процессе аэрокосмического мониторинга трубопроводных систем. Такие модели особенно востребованы при решении производственных задач в процессе инженерных изысканий, проектирования и строительства объектов трубопроводного транспорта, а также в процессе эксплуатации при проведении геотехнического мониторинга трубопроводов, проложенных в сложных природно-климатических условиях. Государственные нормативно-правовые документы однозначно говорят о необходимости использования современных технологий дистанционного зондирования, высокоточных методов съемки, геоинформационных систем и технологий информационного моделирования в процессах капитального строительства. В настоящее время получили развитие новые технологии дистанционного зондирования территорий с применением беспилотных летательных аппаратов и систем воздушного лазерного сканирования. Однако не существует единой технологической схемы мониторинга и геопространственного моделирования систем трубопроводного транспорта, требуется теоретическое обоснование, разработка принципов исследований с учетом специфики объекта моделирования. Природно-техническая среда трубопроводного транспорта является сложной для мониторинга, так как ее характеризует динамичность протекающих процессов, часто связанная с активным взаимодействием технических объектов с природной средой. В качестве базовых для аэрокосмического мониторинга и геопространственного моделирования трубопроводных систем предложены теоретические принципы, определяющие получение необходимой информации. Базовыми являются принципы динамичности, системности, единства измерений, идентификации и интерпретируемости.

В настоящее время беспилотные летательные аппараты все чаще применяются для решения инженерных задач (например, создание трехмерных моделей объектов, наблюдение за осадками и деформациями зданий и сооружений, определение объемов перемещенного грунта). Для решения этих задач требуется более высокая точность определения координат, чем при аэрофотосъемке для целей картографирования. Существующие способы определения положения БЛА в момент съемки не всегда могут обеспечить требуемую точность определения координат, а создание опорных точек на самом объекте может быть затруднено (например, на высотных объектах). В статье предлагается способ повышения точности определения пространственных координат, полученных из обработки изображений, полученных с беспилотного летательного аппарата, основанный на применении дальномерных станций при определении положении беспилотного летательного аппарата в момент съемки. Приводится описание предлагаемого способа, принципиальная схема комплекса и принцип его работы. Принцип определения положения беспилотного летательного аппарата и его ориентации в пространстве основан на линейной засечке. Высокая точность определения положения беспилотного летательного аппарата обеспечивается применением лазерных дальномеров. В качестве носителя съемочной камеры предлагается использовать беспилотный летательный аппарат, построенный по схеме мультикоптер, так как он обладает некоторыми преимуществами при съемке инженерных объектов. Предлагаемый способ может найти применение при решении инженерных задач, особенно в тех случаях, когда создание опорных точек на объекте невозможно.

Сафин К.И., Безменов В.М. Повышение точности и надежности получения пространственных данных с использованием беспилотных летательных аппаратов конструкции мультикоптер // Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка». 2022. Т. 66. № 5. С. 98–105. DOI:10.30533/0536-101Х-2022-66-5-98-105