Краткая методика (шаги + параметры, важные поправки и контроль качества) для получения высокоточного ортофотоплана и модели рельефа (DEM) для прибрежной полосы с сильными приливно‑отливными изменениями и частично подводным рельефом.
1) Планирование съёмки
- Выбор времени по приливам: основная съёмка береговой полосы — при низком приливе для максимального экстентов обнажённой зоны; для подводного рельефа — дополнительные пролёты в разные фазы прилива или планирование синхронной гидрографической съёмки. Обеспечить привязку к приливной системе (напр., LAT/MSL).
- Погодные условия: ветер $<7\text{м/с}$, волны минимальны, ясная погода или равномерная облачность, низкая турбидность воды.
- Время дня: солнце высоко, минимальный бликовый эффект; при наличии бликов — использовать поляризационные фильтры и корректировку отражения в обработке.
- Инструменты для комбинирования: UAV RGB/мультиспектр, топобатиометрический LiDAR при возможности, гидрографические данные (MBES/сонар) для затопленных участков, наземные/плаваящие трассы GNSS (тативы/RTK) для GCP.
2) Параметры съёмки беспилотником (фото)
- Продольное перекрытие: $80\%-90\%$; поперечное: $70\%-80\%$.
- Целевая GSD ортофото: $\le 0.05\text{м}$ (рекомендуемо $0.02\text{—}0.05\text{м}$).
- Высота полёта подбирается по GSD: $GSD=\frac{H\cdot p}{f}$, где $H$ — высота, $p$ — размер пикселя матрицы, $f$ — фокусное расстояние.
- Камера: с синхронной экспозицией/точной затворной синхронизацией; калибровка внутр. параметров (включая радиометрическую).
- Съёмка многократно в разный прилив для покрытия как обнажённой так и затопленной частей (если нет отдельного гидроакустического покрытия).
3) Контрольные точки и привязка
- GCP размещать вне зоны затопления и/или на устойчивых объектах, размещённых выше высокого прилива; измерять координаты GCP RTK/ВРК/наблюдением с векторной нивелировкой.
- Если возможно — использовать PPK/RTK на БПЛА для снижения числа GCP.
- Все замеры времени синхронизировать UTC; фиксировать уровень воды в момент съёмки (тангенс с приливной станцией или локальные нивелирные маркеры).
4) Сбор батиметрии и подводного рельефа
- Предпочтение для подводной части: MBES/ктoр (многолучевой эхолот) или SingleBeam + точечные профили; если доступен — топобатиометрический LiDAR (_airborne bathy LiDAR_) или UAV подвесной LiDAR.
- Совмещение с фотограмметрией: охват перекрытиями между прибрежными MBES и надводными точками для точной стыковки.
- Учесть прозрачность воды (Secchi depth) — фотограмметрия для батиметрии работает при прозрачности до глубин порядка $1.5\text{—}3$ крат глубины видимости; LiDAR даёт большую проникающую способность.
5) Коррекции рефракции и радиометрии
- Для фотограмметрической батиметрии выполнить поправку преломления луча: использовать процесс рефракционной корректировки при ориентировании камер (метод обратной трассировки лучей с учётом показателя преломления воды $n\approx 1.333$). Основное уравнение: $n_1\sin {\theta }_1=n_2\sin {\theta }_2$.
- Для близкого к надиральным снимкам приближение глубины: $d\approx d_a\cdot n$ — приблизительная оценка (лучше применять полное моделирование луча при значительных углах обзора).
- Радиометрическая калибровка изображений: спектральная калибровка по реф panels, коррекция атмосферного рассеяния, удаление бликов (метод Hedley или спектральная коррекция), коррекция влияния подвоха/волн.
6) Обработка: фотограмметрия и сшивка
- SfM / MVS для надводной части: ориентирование снимков с учётом поправок рефракции (для прибрежных снимков с видимым подводным рельефом).
- Генерация плотного облака точек → DSM/DEM (наземная часть) и ортофото.
- Отфильтровать шумы, разделить точки на «надводные» и «подводные».
- Для подводного DEM использовать батиметрию MBES/LiDAR как первичный источник; фотограмметрия используется там, где она надежна (мелководье, прозрачная вода).
7) Слияние данных (data fusion)
- Ко-регистрация всех наборов: объединить по GCP/контрольным зонам; минимизировать вертикальные смещения (преимущество MBES/LiDAR в подводных зонах).
- Правила слияния: при наличии LiDAR/MBES — отдавать приоритет им в зоне покрытия; фотограмметрии — в надводной зоне и мелководье при хорошей прозрачности.
- Интерполяция: TIN-слияние в зоне перехода, взвешенный крайний blending (например, weight by distance/uncertainty), выбор метода интерполяции (кригинг/IDW/TIN) в зависимости от распределения точек и ожидаемой гладкости.
8) Вертикальная и горизонтальная привязка к приливным датумам
- Все высоты переводить в единый вертикальный датум (LAT или MSL). Использовать данные жерелища приливов и локальные уровни воды, скорректированные на время съёмки.
- Для оценки уровней воды при отсутствии стационарных станций — изготовить временную водомерную станцию или GPS‑альтиметр для зафиксированного времени.
9) Оценка точности и контроль качества
- Оценить вертикальные и горизонтальные ошибки по независимым контрольным точкам: ожидаемые типичные значения при качественной съёмке:
- надводная фотограмметрия с GCP и PPK/RTK: RMS вертикальный $\le 0.15\text{м}$;
- топобатиометрический LiDAR / MBES (мелководье): вертикальная точность порядка $0.05\text{—}0.20\text{м}$ в зависимости от системы;
- комбинированный DEM после слияния: целевая вертикальная точность $0.10\text{—}0.30\text{м}$ (в зависимости от условий воды и плотности данных).
- Составить бюджет погрешностей (геодетические погрешности, рефракция, гидродинамика, атмосферные эффекты).
10) Практические рекомендации и ограничения
- Выполнять съёмку при наименьшей турбидности; при высокой мутности полагаться на MBES/LiDAR.
- Съёмка несколькими датами (низкий прилив + высокий прилив) полезна для учета подводных/надводных изменений и динамики береговой линии.
- Включить в проект мониторинг уровня воды (ставить водомер/подключать к приливным станциям) и фиксировать метеоусловия.
- Документировать все допущения, метаданные (время, уровень воды, прозрачность, калибровки), чтобы обеспечить трассируемость и повторяемость.
Вывод: оптимальный рабочий процесс — комбинировать наземную и воздушную фотограмметрию (с PPK/RTK и GCP), топобатиометрический LiDAR или гидроакустическую съёмку для затопленных зон, выполнять коррекцию рефракции при фотограмметрической батиметрии, привязать всё к единой приливной системе и проводить строгий контроль точности; при аккуратном исполнении можно рассчитывать на конечную вертикальную точность порядка $0.1\text{—}0.3\text{м}$ для прибрежной полосы.