Оценка качества цифровых моделей рельефа, полученных с помощью небольших беспилотных летательных аппаратов, для моделирования поверхностного стока в городских районах

Точные и детализированные цифровые модели рельефа (ЦМР) необходимы для адекватного прогнозирования поверхностного стока в городских районах. Традиционные источники ЦМР, такие как авианесенные данные лидар (LiDAR) и картографические точки и горизонтали, остаются узким местом для детализированных и надежных моделей поверхностного стока, поскольку они часто слишком грубые, чтобы обеспечить требуемую детализацию для городских расчетов. Технологические достижения в области беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) свидетельствуют о том, что БПЛА могут стать конкурентоспособной альтернативой спутникам или пилотируемым самолетам, однако это пока не было полностью проверено. В настоящем исследовании мы оценили пригодность ЦМР, получаемых из изображений БПЛА, для моделирования городских дренажных поверхностных стоков. Было выполнено 14 полетов БПЛА для изучения влияния четырех параметров полета на качество генерируемых ЦМР: (i) высота полета, (ii) перекрытие изображений, (iii) угол наклона камеры и (iv) погодные условия. Кроме того, мы сравнили ЦМР лучшего качества, полученную с БПЛА, с традиционной ЦМР на основе лидар. Для оценки качества ЦМР и сравнения с лидарными данными мы провели регрессионный анализ по нескольким качественным и количественным метрикам, специально адаптированным для оценки работы при моделировании поверхностного стока, включая точность высот и качество представления объектов (например, зданий, стен и деревьев), используя параметры полета в качестве объясняющих переменных. Результаты показали, что наиболее значимое влияние на качество ЦМР оказывает высота полета: при меньшей высоте получаются более качественные ЦМР; пасмурная погода в целом предпочтительнее, тогда как погодные условия и другие факторы оказывают значительно меньшее влияние. Кроме того, для задач моделирования городского поверхностного стока ЦМР, полученные с БПЛА, показали конкурентоспособные результаты по сравнению с традиционной лидарной ЦМР. Важным преимуществом использования БПЛА для генерации ЦМР в городских условиях является их гибкость, позволяющая более частое, локальное и экономичное обновление данных рельефа, например для учета разных состояний листвы деревьев.