Беспилотники DJI для изучения вулканов Камчатки и Курильских островов

На Курило-Камчатском регионе расположено 68 действующих наземных вулканов и более 7500 вулканических построек самого разного типа, образовавшихся за последние 2-2,5 млн. лет. Большинство объектов находятся в труднодоступной для человека местности и малоизучены в настоящий момент. С появлением беспилотных технологий открылись уникальные возможности оперативного сбора детальных данных о вулканических процессах.
Команда Aeromotus побывала в гостях у нашего заказчика – Института Вулканологии и Сейсмологии ДВО РАН в г. Петропавловск-Камчасткий, и попросила Дмитрия Мельникова, старшего научного сотрудника Лаборатории Геодезии и дистанционных методов исследований, рассказать о применении беспилотников в своей научно-исследовательской работе.

AEROMOTUS: Дмитрий, расскажите, пожалуйста, какие главные исследовательские задачи стоят в Вашей работе?

ДМИТРИЙ МЕЛЬНИКОВ: Главная задача — это изучение вулканов Камчатки и Курильских островов. Мы занимаемся всесторонним изучением минералогии, петрографии, геофизики, вулканологии всеми возможными методами, которые существуют на сегодняшний момент. В последние годы появилась новая возможность — это использование квадрокоптеров.
AEROMOTUS: Какие задачи Вы решаете с помощью беспилотников?
ДМИТРИЙ МЕЛЬНИКОВ: Ну, задачи разные. Например, мониторинг вулканической активности. Квадрокоптеры с инфракрасными камерами позволяют наблюдать за излиянием лавовых потоков, выжиманиями лавовых куполов, их динамикой, тепловым потоком. Это очень важный параметр для изучения того, как вулкан живет и что с ним происходит. Это и создание ортофотопланов картографического материала, цифровых моделей рельефа для того, чтобы проанализировать, как изменяется рельеф. Это, допустим, рост шлаковых полов, шлаковых конусов лавовых потоков. То есть, как изменяется поверхность в связи с движением. Либо она разрушается, либо наоборот, накапливается. Очень важный параметр.
Съемка вулкана с помощью камеры Zenmuse H20T
Достаточно интересное явление и наблюдение – отбор воды для гидрохимического анализа из кратеров вулканов, где находятся кратерные озера и есть вода. Подойти к ним тяжело, и мы пускаем квадрокоптеры, к которым на тросе привязаны специальные колбы. Отбираем воду из таких кратерных озер.
AEROMOTUS: Как происходило внедрение беспилотных технологий в Вашу деятельность?
ДМИТРИЙ МЕЛЬНИКОВ: Поначалу мы использовали самодельные дроны, достаточно простые, без какой-то системы хорошей навигации. Один такой квадрокоптер в попытке отобрать воду из кратерного озера мы даже утопили. Не было оперативной передачи видеопотока. Квадрокоптер опускался вниз. Само озеро находится на глубине 200 метров от точки старта. Это огромный кратер вулкана. Пилот отправляет квадрокоптер, и он сразу уходит вниз. То есть, он практически незаметен. Смотрели на него в бинокль, как тросик опускается с колбочкой. Помощник говорит: «Есть контакт!». Захватили воду, тут вдруг слышен «Бабах!». И квадрокоптер утонул. Либо подул ветер, либо из-за того, что набралась вода, быстро просел под динамикой. То есть, без какой-то дополнительной навигации, которая сейчас есть на современных квадрокоптерах – оптических систем навигации и датчиков приближения. Это уникальная возможность, которая позволяет очень просто сейчас этим заниматься.
Беспилотный комплекс DJI Matrice 300 RTK + камера с тепловизором Zenmuse H20T
AEROMOTUS: Какие характеристики при выборе дрона были ключевыми?
ДМИТРИЙ МЕЛЬНИКОВ: Конечно, один из главных параметров – это время полета. Выезжаем мы в далекие районы на действующие вулканы, где нет никакого электричества. В лучшем случае, можно привезти с собой какой-нибудь генератор.
Сначала мы проводим камеральную работу, куда мы едем? Как можно подойти к объекту? Одно дело использовать легкий квадрокоптер. Такие, допустим, как Mavic, как Phantom. Другое дело — использовать, допустим, Matrice 300 RTK. В большом кейсе его занести на вулкан достаточно сложно, конечно.
Если же это выходы пешие, то, соответственно, необходимо, чтобы дрон был маленький, но с большим количеством аккумуляторов, либо с возможностью длительного времени полета. Потому что он от точки старта до вулкана может проходить достаточно большое расстояние. А нужно долететь до вулкана, выполнить работу и вернуться обратно. Сейчас новая прошивка у Matrice позволяет запускать его не на 500 метров, а на целых 1,5 километра. Это очень полезно для нас, потому что, работая в горной местности, от точки старта иногда 500 метров просто не хватает для того, чтобы подняться на нужную высоту.
AEROMOTUS: Какое ПО Вы используете для обработки данных?
ДМИТРИЙ МЕЛЬНИКОВ: Мы используем, опять же, различные ПО для обработки инфракрасных снимков. Это стандартный DJI, где мы можем смотреть непосредственно на снимок и определять его температуру. Используем различные скрипты, которые позволяют интегрировать Rgpeg в GeoTiff и уже обрабатывать более детально. Потому что тот Rgpeg, который делает квадрокоптер, не совсем позволяет проводить детальную обработку.
При исследовании вулканов длительность полета дрона имеет одно из самых важных значений
AEROMOTUS: Как происходил сбор данных до появления квадрокоптеров, традиционными методами?
ДМИТРИЙ МЕЛЬНИКОВ: Геодезисты, которые на протяжении многих лет занимаются обработкой снимков, сначала работали и с формой, с фотопленкой. Снимали с больших самолетов, с вертолета. Особенно в последние годы для научных исследований стало проблемно использовать вертолет. У нас на Камчатке, на Курилах вертолеты обычно использовались для заброски к вулканам, для аэрофотосъемки. Но цены на полеты растут, а финансовое обеспечение не увеличивается. Поэтому выполнить аэрофотосъемку каких-то небольших локальных участков стало невозможно, а привлечение квадрокоптеров в этом смысле гораздо проще. Допустим, вот у нас есть вулканы рядом с городом – Авачинский вулкан, Мутновский вулкан, вулкан Горелый. Мы выполняем съемку с квадрокоптера непосредственно с места. Делается это достаточно быстро и относительно дешево.
AEROMOTUS: Какие перспективы применения беспилотников Вы видите в своей работе?
ДМИТРИЙ МЕЛЬНИКОВ: Перспективы, колоссальные. Во-первых, мы, конечно, очень хотим лазерные сканеры, высокоточные камеры, потому что наша камера сейчас – это Zenmuse H20T, которая достаточно универсальна. Там есть 3 камеры: инфракрасная, zoom и широкоугольная. Однако, они хороши для задач оперативного мониторинга. Для фотограмметрических материалов она не очень подходит.
Однако вот я знаю, что есть камера, очень хорошая, с полной матрицей, которая как раз для этих задач и создана (прим. ред. – Zenmuse P1). Батометры для оценки глубины водоемов — это тоже для нас очень интересная задача — это с помощью квадрокоптера оценить глубину вулканических озер. Задач много, и они все интересные.
Камера для фотограмметрии Zenmuse P1
AEROMOTUS: Расскажите, пожалуйста, своё впечатление о сотрудничестве с компанией Aeromotus.
ДМИТРИЙ МЕЛЬНИКОВ: Мы удовлетворены работой с Aeromotus. Приехали в офис, забрали оборудование, где нам всё показали и объяснили. Специалисты провели первый инструктаж о том, как пользоваться беспилотниками. Мы остались довольны. Затем мы поддерживали постоянно контакт с Aeromotus, потому что у нас случилась поломка камеры при работе в полевых условиях на Ключевском вулкане при его извержении. Она у нас перестала работать. Мы отправляли по гарантии, весь процесс Aeromotus поддерживали очень хорошо. Отремонтировали и вернули нашу камеру, которая сейчас замечательно работает.

Команда Aeromotus искренне благодарит Институт Вулканологии и Сейсмологии ДВО РАН и Дмитрия Мельникова за данное интервью и любезно предоставленные медиаматериалы!

Узнать цену для