І. КОLB
Department of Photogrammetry and Geoinformatics, Lviv Polytechnic National University, 12, Bandera str., Lviv, Ukraine, 79013, tel. 0322-258-26-16, e-mail: ihor.z.kolb@nulp.edu.ua

SUPPLY OF PHOTOGRAMMETRIC PROJECTS WITH REFERENCE
INFORMATION OBTAINED FROM LARGE-SCALE AERIAL IMAGES

https://doi.org/10.23939/istcgcap2018.01.065

Objective. Permanent growth of the volume of remote-obtained information about location sets have challenged tasks for scientists and experts concerning quality of its processing in terms of efficiency, completeness, subject, and geometrical accuracy. The important precondition for performance of the tasks is to supply reference information for the images. The information is necessary for performance of a photogrammetric process of geometric correction of the images and for presentation of the images and geo-information products, made on their base, in the determined cartographic projection and coordinates. Analysis of current methods in photogrammetry proves substantial prospects for application of geo-referenced images for the transfer of geodesic information onto new images. In the authors’ interpretation, those geo-referenced images are called “reference images”, because they are pictures of the objects with an exactly defined geodesic position. One should not associate this notion with a reference point in its classical meaning. The main goal of the work is to develop a method to get control images of the location and transfer of the images onto aerial and satellite images. To reach the set goal the authors of the article developed a method to process an aerial image or a series of aerial images of different scales, which supply an informative source for creation of control images. It is proposed to test the developed method experimentally, supplying a block of archive aerial images with reference information. Methods and findings of the work. According to the set goal, the authors of the article made analysis of literary sources that describe innovative ways to supply reference information for aerial and satellite images. The researchers propose to use UAVs, preferably of helicopter type, to get a series of aerial images from different altitudes over the reference point. Depiction of the reference point (control image) at an image of the largest scale is appropriately distinguished by the operator or automatically, according to a pre-determined pattern image. The next step is to make a correlation search of the image of a reference point gradually onto the image of a smaller scale. Thus, there is a transfer of the position of a reference point onto a geo-referenced image. The method enables performing geodesic work on the location after the process of main aerial imagey, choosing the position of reference points according to a configuration of an actual photogrammetric block of aerial images. There is no need of clear contours on a location. Scientific novelty and practical importance. The research first gives a concrete explanation of the notion of “control image” for the tasks of geometric correction and geo-referencing of aerial and space images. The work proposes the method to get a control image from an UAV – aerial image or a series of aerial images of different scales. Effect of the method is demonstrated on the example of supplying a block of aerial images of a little-contour location with reference information. Results of approbation of the proposed method secure more efficient geodesic support for photogrammetric projects by means of refusal from physical layout of the location of an aerial image.
Key words: geodesic support for aerial-space images, referencing of large-scale aerial images, layout of a location, GCP (Ground Control Points), CP (Control Points)
Література – 28

І. КОЛБ
Кафедра фотограмметрії та геоінформатики, Національний університет “Львівська політехніка”, вул. С. Бандери 12, Львів, Україна, 79013, тел. 0322-258-26-16, ел. пошта ihor.z.kolb@nulp.edu.ua
ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ФОТОГРАММЕТРИЧНИХ ПРОЕКТІВ ОПОРНОЮ ІНФОРМАЦІЄЮ,
ОТРИМАНОЮ З ВЕЛИКОМАСШТАБНИХ АЕРОЗНІМКІВ
Мета. Постійне зростання об’ємів дистанційно отримуваної інформації про місцевість ставить перед науковцями та практиками складні завдання щодо якісного її опрацювання у сенсі оперативності, повноти, тематичної та геометричної точності. Важливою передумовою виконання цих завдань є забезпечення знімків опорною інформацією. Вона необхідна для виконання фотограмметричного процесу геометричної корекції зображень та представлення цих зображень і створених на їх основі геоінформаційних продуктів у визначеній картографічній проекції та системі координат. Аналіз наявних у сучасній фотограмметрії методів вказує на значні перспективи застосування геоприв’язаних зображень для перенесення геодезичної інформації на нові знімки. У нашому трактуванні ці геоприв’язані зображення називають “опорні образи”, бо це зображення об’єктів, геодезичне положення яких чітко визначене. Не слід ототожнювати це поняття з опорною точкою з її класичним визначенням. Основною метою роботи є розроблення способу отримання опорних образів і перенесення цих образів на аеро- або космічні знімки місцевості. Для досягнення поставленої мети ми розробили спосіб опрацювання аерознімка чи серії різномасштабних аерознімків, який/які є інформаційним джерелом для створення опорних образів. Перевірити дію розробленого способу для забезпечення блока архівних аерофотознімків опорною інформацією пропонується експериментально. Методика та результати роботи. Відповідно до поставленої мети виконано аналіз літературних джерел, які описують новітні способи забезпечення опорною інформацією аеро- та космічних знімків. Ми пропонуємо використовувати БПЛА, найкраще вертолітного типу, для отримання серії аерознімків з різних висот над опорною точкою. Зображення опорної точки (опорний образ) на знімку найбільшого масштабу надійно розпізнаються оператором або автоматично за її наперед сформованим еталонним зображенням. Далі виконується кореляційний пошук образу опорної точки послідовно на зображення меншого масштабу. Таким чином відбувається перенесення положення опорної точки на знімок, що підлягає геоприв’язці. Cпосіб дає можливість виконувати геодезичні роботи на місцевості після процесу основного аерознімання, вибираючи положення опорних точок відповідно до конфігурації реального фотограмметричного блока аерознімків. Не обов’язковим є наявність чітких контурів на місцевості. Наукова новизна та практична значущість. Вперше конкретизовано зміст поняття “опорний образ” для задач геометричної корекції та геоприв’язування аеро- та космічних знімків. Запропоновано спосіб отримання опорного образу з БПЛА-аерознімка або серії різномасштабних аерознімків. Дію способу продемонстровано на прикладі забезпечення опорною інформацією блоків аерознімків малоконтурної місцевості. Результати апробації запропонованого способу дають змогу ефективніше виконувати геодезичне забезпечення фотограмметричних проектів за рахунок відмови від фізичного маркування місцевості перед аерозніманням.
Ключові слова: геодезичне забезпечення аерокосмічних знімань, прив’язка великомасштабних аерознімків, маркування місцевості, GCP (Ground Control Points) – наземні точки прив’язки; CP (Control Points) – контрольні точки.

Received 03.01.2018

UDC 528.721
V. HLOTOV1, A. HUNINA1, V. KOLESNICHENKО2, О. PROKHORCHUК2,
М. YURKIV3

1Department of Photogrammetry and Geoinformatics, National University Lviv Polytechnic, 12, Bandera str., Lviv, Ukraine, 79013, tel.(098) -59-21-463, e-mail alla.v.hunina@lpnu.ua
2Firm Abris Design Group, 10/8, Marshal Rybalka str., Kiev, Ukraine, 04116
3Department of Cartography and Geospatial Modeling, National University Lviv Polytechnic, 12, Bandera str., Lviv, Ukraine, 79013, tel.(097) -24-74-933, e-mail mariana.i.yurkiv@lpnu.ua
DEVELOPMENT AND INVESTIGATION OF UAV FOR AERIAL SURVEYING

https://doi.org/10.23939/istcgcap2018.01.048

Aim. To develop an UAV for topographical aerial surveying goals, to explore its features, and comply with assigned tasks. Methodology. Scientists of the Institute of Geodesy in National University Lviv Polytechnic and manufacturers of Abris Design Group consistently designed and studied several models of UAVs, in order to create a perfect model, to make it possible to organize aerial surveying for topographical purposes. As a result of previous experimental work, technical requirements for the creation of UAVs were defined. It is for these requirements the latest model UAV Arrow was constructed. To test the model of the aircraft, a technological scheme of testing has been developed in order to identify design deficiencies and obtain appropriate certified aerial photos and further to create large-scale topographical plans and orthophotomaps. Results. As a result of pilot works with the use of UAV Arrow, possible problems related to the UAV launch were identified and means to eliminate them were given. As a result of the testing aerial surveying from the Arrow UAV, 132 images from 7 routes were obtained. In order to assess the accuracy of determining the coordinates of points of the locality, 57 points were marked. The coordinates of control points were determined during the execution of the horizontal and vertical tie-in by GPS-receivers Trimble R7 in RTK mode. After the creation of orthophotomaps, in the Digitals software package, using these materials the coordinates of the above-mentioned control points were measured and the MSE were founded. MSE for planned coordinates were: mx = 0.19 m, my = 0.11 m, which confirms the ability to create plans at a scale of 1:2000. Scientific novelty. The UAV Arrow was designed and investigated, which application allowed performing aerial surveying and processing of large-scale orthophotomaps with the required accuracy. Practical significance. The possibility of using materials obtained from the results of aerial surveying with UAV Arrow to process orthophotomaps at a scale of 1:2000 was proven.
Key words: unmanned aerial vehicle (UAV); aerial surveying; digital camera; orthophotomap.

Література – 10

В. ГЛОТОВ1, А. ГУНІНА1, В. КОЛЕСНІЧЕНКО2, О. ПРОХОРЧУК2, М. ЮРКІВ3
1Кафедра фотограмметрії та геоінформатики, Національний університет “Львівська політехніка”, вул. С. Бандери, 12, Львів, Україна, 79013, тел. (098)-59-21-463, ел. пошта alla.v.hunina@lpnu.ua
2 Фірма “Abris Design Group”, вул. Маршала Рибалка, 10/8, Київ, Україна, 04116
3Кафедра картографії та геопросторового моделювання, Національний університет “Львівська політехніка”,
вул. С. Бандери, 12, Львів, Україна, 79013, ел. пошта mariana.i.yurkiv@lpnu.ua
РОЗРОБЛЕННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ БПЛА ДЛЯ АЕРОЗНІМАННЯ
Мета. Розробити БПЛА для топографічних аерознімальних цілей та дослідити його особливості і відповідність виконання поставлених завдань. Методика. Науковці Інституту геодезії Національного університету “Львівська політехніка” та виробничники фірми Abris Design Group послідовно розробляли та досліджували декілька моделей БПЛА з метою створення досконалого зразка, за допомогою якого можливо проводити аерознімання для топографічних цілей. У результаті раніше проведених експериментальних робіт визначено технічні вимоги до створення аерознімальних БПЛА. Саме за цими вимогами сконструйовано одну з останніх розробок БПЛА Arrow. Для апробації створеної моделі літака розроблено технологічну схему випробування з метою визначення конструкторських недоліків та отримання відповідних кондиційних матеріалів аерознімання для подальшого опрацювання: створення великомасштабних топографічних планів та ортофотопланів. Результати. У результаті проведення експериментальних робіт із застосуванням БПЛА Arrow виявлено можливі проблеми, пов’язані з запуском БПЛА та наведені засоби їх усунення. В результаті апробаційного аерознімання з БПЛА Arrow отримано 132 знімки з 7 маршрутів. Для проведення оцінки точності визначення координат точок місцевості, на ділянці дослідження замарковано 57 контрольних точок. Координати контрольних точок визначалися під час проведення ПВП GPS-приймачами Trimble R7 у режимі RTK. Після створення ортофотопланів у програмному пакеті Digitals на цих матеріалах виміряні координати вищеозначених контрольних точок і визначені СКП. СКП планових координат становили: mx = 0,19 м,
my = 0,11 м, що підтверджує можливість створення планів у масштабі 1:2000. Наукова новизна. Розроблено та досліджено БПЛА Arrow, застосування якого дає змогу виконувати аерознімання та опрацьовувати великомасштабні ортофотоплани з необхідною точністю. Практична значущість. Доведено можливість застосування матеріалів, отриманих за результатами аерознімання з БПЛА Arrow, для опрацювання ортофотопланів в масштабі 1:2000.
Ключові слова: безпілотний літальний апарат; аерознімання; цифрова знімальна камера, ортофотоплан.

Received 28.02.2018

УДК 528.482.3
K. TRETYAK1, O. LOMPAS2, R. YAKHTОROVYCH3
1 Department of Higher Geodesy and Astronomy of Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera str., Lviv, Ukraine, 79013, e-mail: kornel@polynet.lviv.ua
2 Department of Higher Geodesy and Astronomy of Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera str., Lviv, Ukraine, 79013, e-mail: oleksandr.v.lompas@lpnu.ua
3 Educational and Scientific Laboratory Geodesy and Geoinformation Technology of Lviv Polytechnic National University, 12, Bandera str., Lviv, Ukraine, 79013, e-mail: romyah85@gmail.com.
INVESTIGATION OF THE ACCURACY OF GNSS-VECTOR
MEASUREMENTS DURING THE DEFORMATION MONITORING
OF ENGINEERING STRUCTURES: CASE STUDY IN TESTED NETWORK

https://doi.org/10.23939/istcgcap2018.01.036

Purpose. The aim of the investigation is optimization monitoring of spatial displacements by GNSS and selection of minimal intervals of GNSS observations with given accuracy parameters. Methodology. For simulate the monitoring process on a real object tested network GNSS vectors with different lengths were installed. The network consisted of 4 points where two-frequency GNSS receivers were installed. At one of the points for deformation simulation, a specially designed device was installed which allowed to change the GNSS antenna position with high accuracy. The reference stations SULP and NTEH as well as the JAHT station, which was installed on the pillar of the 2nd academic building of the Lviv Polytechnic National University, was chosen as a geodetic reference point. Continuous observations were conducted in static mode from January 25 to February 8, 2017 inclusive. During 15 days of observations, the antenna was displaced in a horizontal plane by means of a deformation simulation device. In total, 4 displacements were made during the investigation period. To detect model deformations, single vectors with 1, 3 and 6 hours observation intervals were used. These results were compared with the results of network adjustment. Results The observations data were processed in the software Leica Geo Office 8.2. According to the results of the observations, the accuracy of the detection of antenna spatial displacements for the various lengths of the vectors and the duration of the GNSS observations were calculated. Experimental studies carried out for vectors up to 2 km show that to achieve the accuracy of the deformation determination at a level of 3 mm in the horizontal plane and 5 mm in height that there was enough 1 hour interval observations with the data sampling rate 1 s. Practical significance. The obtained results in the future can be used as recommendations in the design and construction of automated systems for monitoring complex engineering structures.
Key words: GNSS station, satellite observation, monitoring, deformation.
Література – 14

К. ТРЕТЯК1, О. ЛОМПАС2, Р. ЯХТОРОВИЧ3
1 Кафедра вищої геодезії та астрономії, Національний університет “Львівська політехніка”, вул. С. Бандери, 12, Львів, Україна, 79013
2 Кафедра вищої геодезії та астрономії, Національний університет “Львівська політехніка”, вул. С. Бандери, 12, Львів, Україна, 79013
3 Навчально-наукова лабораторія “Геодезичних та геоінформаційних технологій”, Національний університет “Львівська політехніка”, вул. С. Бандери, 12, Львів, Україна, 79013

ДОСЛІДЖЕННЯ ТОЧНОСТІ ВИМІРЮВАННЯ ГНСС-ВЕКТОРІВ
ПРИ МОНІТОРИНГУ ДЕФОРМАЦІЙ ІНЖЕНЕРНИХ СПОРУД
Мета. Метою дослідження є оптимізація моніторингу за допомогою ГНСС просторових зміщень на складних інженерних спорудах та мінімізація інтервалів ГНСС-спостережень за заданих параметрів точності. Методика. Для проведення експерименту розгорнуто тестову знімальну мережу з різними довжинами векторів, яка імітує моніторинг на реальному об’єкті. Мережа складалася з 4 пунктів, на яких встановлено двочастотні ГНСС-приймачі. На одному з пунктів для моделювання деформацій встановлено спеціально розроблений пристрій, який давав змогу проводити зміщення антени та фіксувати їх з високою точністю. Як геодезичну основу вибрано референцні станції SULP та NTEH, а також та станцію JAHT, яку встановлено на пілоні 2-го навчального корпусу Національного університету “Львівська політехніка”. Безперервні спостереження проводилися у статичному режимі з 25 січня по 8 лютого 2017 року включно. Протягом 15 днів спостережень проводились зміщення антени в горизонтальній площині за допомогою пристрою для моделювання деформацій. Всього за досліджуваний період проведено 4 зміщення. Для виявлення модельних деформацій використовувались виміряні поодинокі вектори від опорних станцій SULP, NTEH, JAHT з інтервалами спостережень 1, 3 та 6 годин, а також результати врівноважування мережі з цих векторів. Результати. Дані спостережень опрацьовано у програмному пакеті Leica Geo Office 8.2. За результатами виконаних спостережень обчислено точність виявлення просторових зміщень антени для різних довжин векторів та тривалостей ГНСС-спостережень. Проведені експериментальні дослідження для векторів до 2 км показують, що для досягнення точності визначення деформацій на рівні 3 мм в горизонтальній площині та
5 мм по висоті достатньо 1 годинного інтервалу спостережень при дискретності запису даних 1 с. Практична значущість. Отримані результати у подальшому можна використати як рекомендації під час проектування та побудови автоматизованих систем моніторингу складних інженерних споруд.
Ключові слова: ГНСС-станція, супутникові спостереження, моніторинг, деформації.

Received 14.11.2017

UDC 548.28;622.21
P. BARAN
Ivano-Frankivsk national technical university of oil and gas, 15, Karpatskaya str., Ivano-Frankivsk, Ukraine, 76019.
EFFECTIVE METHODS OF APPROXIMATION
AND PROGNOSTICATION OF SETTLING ENGINEERING BUILDINGS
https://doi.org/10.23939/istcgcap2018.01.005

Aim. Improvements of the methods of approximation of settling by exponential, finely-rational, polynomial, and sinusoidal functions with the definition of intervals between observation cycles. Methods and results of the work. The methods of approximation and prognostication of settling of control benchmarks of building are examined. Special attention is given to the exponential function with the use of simple and exact method of determination of coefficient of intensity of settling using the mean values of the settling and time intervals, which allows substantially a decrease in the volume of iteration calculations. The exact (integral) method of determination coefficient of intensity of settling offered in the article allows to practically withdraw the iteration process of calculation and to specify aspect or soil porosity ratios, which are determined from laboratory soil researches using data of approximation of settling. For replacement of methods of polynomial and sinusoid the algorithm of approximation of settling is worked out by the method of finely-rational function, proposed by Ziborov [Ziborov, 1972], and methods of determination of inter cyclical intervals for the execution of rational monitoring observations on vertical displacements of buildings. Efficiency of application of method of finely-rational function and practical pointlessness of the use of the polynomial and sinusoid for approximation of settling function is shown. Scientific novelty. The executed improvements promote efficiency and repressiveness of the approximation data, and assist diminishing calculations volume. Practical value. Consists in development of the method for calculation of time intervals between observation cycles for the different functions of approximation, which practically allows excluding the iteration process of determination of the coefficient of intensity of settling for exponent and using of this coefficient for clarification of coefficients of compressibility or soil porosity, which are determined using its laboratory researches. It is proven, that the method of finely-rational function (FRF) proposed in [Ziborov, 2004], is simplest in the organization of calculations.
Key words: monitoring, settling, approximation, exponent, finely-rational function, polynomial, sinusoid, inter-cycles interval of observations.

Література – 10

П. БАРАН
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, вул. Карпатська, 15, Івано-Франківськ, Україна, 76019
ЕФЕКТИВНІ МЕТОДИ АПРОКСИМАЦІЇ ТА ПРОГНОЗУВАННЯ ОСІДАНЬ ІНЖЕНЕРНИХ СПОРУД
Мета досліджень. Удосконалення методів апроксимації осідань експоненціальною, дрібнораціональною, поліномінальною та синусоїдними функціями з визначенням інтервалів між циклами спостережень. Методика і результати роботи. Розглянуто методи апроксимації та прогнозування осідань контрольних реперів і марок споруд. Особливу увагу звернено на експоненціальну функцію з використанням простого і точного способу визначення коефіцієнта інтенсивності осідання за середніми значеннями самих осідань і часових інтервалів, який дає змогу суттєво зменшити обсяг ітераційних обчислень. Запропонований у статті точний (інтегральний) метод визначення коефіцієнта інтенсивності осідання практично дає можливість вилучити ітераційний процес обчислень і за даними апроксимації осідань уточнювати коефіцієнти стискування або пористості ґрунту, які визначаються із лабораторних досліджень ґрунту. Для заміни методів поліному і синусоїди розроблено алгоритм апроксимації осідань методом дрібнораціональної функції, що його запропонував В. В. Зіборов [Зиборов, 1972], та методику визначення міжциклових часових інтервалів для виконання раціональних моніторингових спостережень за вертикальними зміщеннями споруд. Показано ефективність застосування методу дрібнораціональної функції та практичну недоцільність використання функції поліному та синусоїди для апроксимації осідань. Доведено, що запропонований В. В. Зіборовим метод дрібнораціо¬нальної функції є найпростішиим в організації обчислень. Наукова новизна. Виконані удосконалення підвищують ефективність і репрезентативність даних апроксимації, сприяють зменшенню обсягу обчислень. Практична цінність. Розроблення методики розрахунку часових інтервалів між циклами спостережень для різних функцій апроксимації практично дає змогу вилучити ітераційний процес визначення коефіцієнта інтенсивності осідання для експоненти та використання цього коефіцієнта для уточнення коефіцієнтів стисливості або пористості ґрунту, які визначаються за його лабораторними дослідженнями.
Ключові слова: моніторинг, осідання, апроксимація, експонента, дрібно-раціональна функція, поліном, синусоїда, міжцикловий інтервал спостережень.

Received 23.01.2018