Ответ на вопрос
Краткий план съёмки БПЛА + LiDAR для оценки ущерба от пожара на площади \(2000\ \text{га}\).
1) Основные цели и выходы
- Карты повреждения (пространственное распределение пригоревшей/сгоревшей растительности), DSM/DTM, CHM (раст. высота), точечные облака, оценка потерь биомассы, контроль восстановления.
- Точность целевых продуктов: вертикальная точность DTM \(\le 0.15\ \text{m}\), горизонтальная \(\le 0.5\ \text{m}\).
2) Требования к LiDAR
- Целевая плотность точек (в зависимости от уровня детализации):
- Быстрая оценка: \(5\text{–}10\ \text{pt/m}^2\).
- Подробная оценка структуры/биомассы: \(20\text{–}50\ \text{pt/m}^2\) (или выше, если доступно).
- Сканер: многолучевой LiDAR, PRF \(\ge 300\ \text{kHz}\) для достижения плотности; поле сканирования ограничить \(\le 20^\circ\) для точной классификации кроны.
- Геопозиционирование: встроенный RTK/PPK, точность позиционирования: горизонтальная \(\le 0.1\ \text{m}\), вертикальная \(\le 0.2\ \text{m}\).
- Перекрытие/шаг трасс: рассчитывается по ширине полосы \(W\) (см. ниже); рекомендуется перекрытие трасс \(20\text{–}40\%\) для равномерной плотности.
3) Фотосъёмка (RGB / мультиспектр / термальная)
- Разрешение (GSD): ориентир \(5\text{–}10\ \text{cm/pixel}\) для детальной оценки; для общих карт можно \(10\text{–}20\ \text{cm}\).
- Полосы: RGB + NIR + Red-edge (для индексов, напр. dNBR, NDVI) + опционально тепловая камера для обнаружения «горячих точек».
- Перекрытие снимков: продольный \(>70\%\), поперечный \(>60\%\) (фотограмметрия и создание ортофото/мозайки).
4) План полётов и расчёт числа вылетов (метод)
- Площадь \(A = 2000\ \text{ha} = 2\times10^7\ \text{m}^2\) (\(1\ \text{ha}=10^4\ \text{m}^2\)).
- Пусть ширина полосы LiDAR при выбранной высоте \(W\) и эффективная длина по трассе за один вылет \(l_{\text{eff}}\). Тогда число вылетов:
\[
N = \left\lceil \frac{A}{W \cdot l_{\text{eff}}} \right\rceil.
\]
Пример: \(W=150\ \text{m}\), \(l_{\text{eff}}=15{,}000\ \text{m}\) (учтена дальность по батарее/время и маневры) \(\Rightarrow\) площадь за вылет \(=150\cdot15{,}000=2.25\times10^6\ \text{m}^2 =225\ \text{ha}\). Тогда
\[
N=\left\lceil \frac{2000}{225} \right\rceil = 9.
\]
- Корректировки: учесть время на перелёт до участка, запас батарей, погоду, рельеф — итоговое число вылетов может быть больше.
5) Частота обновления (ревизии)
- Немедленно после тушения: одна съёмка в течение \(1\text{–}7\) дней для оценки первичного ущерба.
- Первый месяц: еженедельно при необходимости (активный контроль, «горячие» зоны).
- 1-й год: ежемесячно первые \(3\) месяца, затем раз в сезон (каждые \(3\) месяца) для восстановления.
- Долгосрочно: ежегодно для мониторинга регенерации и оценки постоянных потерь.
6) Вспомогательные и исходные данные
- Предпожарные данные: предыдущие LiDAR/ортофото/инвентаризация леса (для сравнения).
- Спутниковые данные: Sentinel-2 (оптические), Sentinel-1 (SAR) для широкомасштабного контроля и в облачные дни; Planet/Skysat при доступности.
- Погодные/метео и границы пожара (perimeter), топография, карты почв и топлива.
- Полевая валидация: \( \ge 20\) контрольных пунктов/участков распределённых по территории: измерения выживаемости деревьев, DBH, высоты, наличие золы/подстилки.
- GCP: \(5\text{–}10\) устойчиво размеченных опорных точек для орто/DTM контроль, если PPK/RTK нет или для проверки.
7) Обработка и продукты
- Предобработка: коррекция полётов, объединение PPK, очистка облака.
- Классификация LiDAR: ground / vegetation returns; генерация DTM, DSM, CHM.
- Индексы из мультиспектра: dNBR, RdNBR, NDVI до/после → карта степени повреждения.
- Интеграция: связать изменения CHM/биомассы с индексами пожара → пространственно-объёмная оценка потерь.
- Валидация: сверка с полевыми данными, статистика ошибок.
- Выходы: ортофото, мультиспектральные карты, DTM/DSM, CHM, облако точек, карты степени повреждения и агрегированные отчёты по кварталам/участкам.
8) Оперативные и регуляторные моменты
- Разрешения на полёты над пожароопасной зоной; координация с МЧС/авиацией; безопасные высоты и ограничения.
- Лимит по ветру/дымке (видимость) — планировать в утренние часы с лучшей видимостью.
- Резерв батарей/запасные платформы, планы на случай непогоды.
9) Краткий чек-лист перед вылетом
- Предварительная карта трасс и точки взлёта/посадки.
- Настройка LiDAR: PRF, скан-угол, частота сканирования.
- Камеры: экспозиция, режим мультиспектра, наложение.
- RTK/PPK старт и контроль GCP.
- План эвакуации и связь с службами.
Если нужно, могу посчитать точный график вылетов и время обработки при заданных параметрах БПЛА (скорость, выносливость), конкретном LiDAR (PRF, полоса сканирования) и желаемой плотности точек.
Еще