Historie a současnost leteckého bezpilotního mapování v ČR

Transkript

1 Historie a současnost leteckého bezpilotního mapování v ČR RNDr. Ladislav Plánka, CSc Ústav geodézie, Fakulta stavební, Vysoké učení technické v Brně planka.l@fce.vutbr.cz Institut geodézie a důlního měřictví, Hornicko-geologická fakulta, VŠB-TU Ostrava ladislav.planka@vsb.cz

2 Počátky snímkování RC-modely letadel v Československu

3 RNDr. Otakar Stehlík, zakladatel a nadšený propagátor metody snímkování pro vědecké i praktické účely pomocí RCmodelů letadel se svým dlouholetým týmem Oddělení dálkového průzkumu Země GgÚ ČSAV v Brně

4 Počátek První historický dokument nalezený v archívu GgÚ ČSAV je datovaný rokem V něm se MNO povoluje GgÚ ČSAV letecké snímkování za podmínky, že bude použito ľen upútaného vznášadla a nie vrtuľníku alebo lietadla a že budou ministerstvu oznámeny prostory, v nichž k fotografování dojde.

5 Model R-76 Ve spolupráci GgÚ ČSAV a Svazarmu Brno bylo vyrobeno bezpilotní letadlo M-74 (s pevným křídlem), které bylo v řadě exemplářů dodáno výzkumným ústavům v zahraničí a jejich podrobná projektová dokumentace byla podkladem, či příkladem pro konstrukci dalších podobných nosičů v Československu.

6 Svazarm Modelklub Chomutov s Ekoletem 01 (vlevo) a J. Kubínský (vpravo), spoluautor modelu M-74

7 Rogallo 1977 Model byl vybavený motorem o objemu 10 cm 3, délka trupu 90 cm, rozpětí křídla 180 cm a hmotnosti 5,5 kg (včetně fotografického přístroje).

8 Model 1981 Padákové křídlo o ploše 3,24 m 2 s rozpětím 280 cm, trup 100 cm a celková hmotnost 13 kg (po úpravě až 16,5 kg), motor o objemu 15, resp. 35 cm 3.

9 Kamery Leica, Prakti II, Polaroid a Flexaret v jedno-, dvou a čtyřkanálovém provedení

10 Kamera Flexaret M-6

11 Ukázky snímků pořízených modely Rogallo 76, 77 a 81 v 70. a 80. letech 20. století

12 Starobrněnský klášter, sídlo Geografického ústavu ČSAV Snímek z roku 1976 pořízený pomocí RC-modelu letadla (z pozitivu 22 x 23 cm, archív autora; originální negativ 6 x 6 cm nebyl dohledán)

13 Kameničky tetřívčí tokaniště Kameničky II, nálet č. 17 z roku 1987, snímek 4 (vlevo) a 6-7 (vpravo). Pořízeno z negativů 6 x 6 cm.

14 Jizerky - rašeliniště Rašeliniště Jizerky ze dne Snímek Pořízeno z negativů 6 x 6 cm.

15 Speciální výzkumné plochy Dendrologická zahrada v Průhonicích, nálet číslo 19 z roku 1988 (vlevo) a výzkumná plocha VÚRV Praha-Ruzyň ve Stříteži u Třebíče (vpravo).

16 Velký Babín a Matějovský rybník Nálet číslo 29 z roku Vlevo prostor mezi Matějvským rybníkem a rybníkem Velký Babín (snímek 14-15), vpravo Velký Babín (snímek 13).

17 Výzkumná plocha VŠZ Němčice u Boskovic Nálet č. 21 z roku 1981 (z pozitivu 12 x 13 cm, archív GgÚ ČSAV). Oba snímky byly pořízeny z negativů 6 x 6 cm, originály nedohledány.

18 Ukázka dokumentace k pořizovaným snímkovým materiálům z RC modelů letadel.

19 Internet je skoupý, ale (mj.): HANZL,V.: Přímá lineární transformace snímkových souřadnic s eliminací radiálního zkreslení objektivu. Geodetický a kartografický obzor, ročník 32/74, č. 5/1986, s KOLEJKA, J., PLÁNKA, L., TRNKA, J.: Rádiem řízené modely snímkují naši krajinu. GEOinfo. ročník VII, č. 3/2001, s , ISSN MAREK, K.-H., SÖLLNER, R., WEICHELT, H., RÖSER, S., MAREK, G.: Erste Erfahrungen beim Einsatz von RC- Bildflugzeugen fur Grundlagenforschungen zur Fernerkundung. Vermessungstechnik, 30, Jg. (1982), Heft 10, pp

20 Internet je skoupý, ale (mj.): PLÁNKA,L.: Metoda leteckého snímkování z malých výšek. In.: Zprávy geografického ústavu ČSAV, ročník 21, č. 3, GgÚ ČSAV, Brno 1984, s. 3 12, ISSN PLÁNKA, L.(ed.): Metodika ispol zovanija radioupravljajemych aviamodelej, neobchodimych dlja sbora dannych v processe distancionnogo zondirovanija Zemli Metodika využití radiem řízených modelů letadel nezbytných pro sběr dat v procesu dálkového průzkumu Země). Sbornik statjej 3, Brno, GgÚ ČSAV, 136 s. STEHLÍK,O.: Contribution aux méthodes de l ínvestigation de l erosion du soil. In: Travaux du symposium international de géomorphologie appliquée, Mai 1967, Bucaresti, 1967, pp

21 S nostalgií Počátky RC-snímkování jsou spojeny s mnoha jmény (i mimo GgÚ ČSAV): Stehlík ( ), Trnka, Koželuh, Nováček, Vaněčková, Bálek ( ), Krátký, Žídek ( ), Prax, Tollinger ( ), Vondra, řada nadšenců ze Svazarmu Brno a Meopty Brno, dále řada techniků a všeumělů, kteří uměli vyrobit cokoliv na koleně a za babku, ani své jméno v tomto seznamu nechci vynechat. Mnohá jména jsem však už zapomněl a velmi rád si je znovu připomenu prosím přihlaste se (viz ové spojení v úvodu).

22 Současnost snímkování RC-modely letadel v Česku

23 Bezpilotní letoun Bezpilotní letoun (někdy UAV z anglického Unmanned Aerial Vehicle nebo také dron z anglického drone): je letadlo bez posádky, které může být řízeno na dálku, nebo které může létat samostatně pomocí předprogramovaných letových plánů nebo pomocí složitějších dynamických autonomních systémů.

24 Úřad pro civilního letectví ČR Úřad pro civilního letectví ČR rozeznává tyto typy bezpilotních prostředků: Bezpilotní letadlo (UA Unmanned aircraft) Bezpilotní systém (UAS Unmanned aircraft system)

25 Bezpilotní letadlo (UA Unmanned aircraft) Letadlo určené k provozu bez pilota na palubě Autonomní letadlo (Autonomous aircraft) Bezpilotní letadlo, které neumožňuje zásah pilota do řízení letu. Dálkově řízené letadlo (RPA Remotely piloted aircraft) Bezpilotní letadlo, které pilot může řídit dálkově (může obsahovat automatické systémy řízení letu). Model letadla (Model aircraft) Letadlo, které není schopné nést člověka na palubě, je používané pro soutěžní, sportovní nebo rekreační účely, není vybaveno žádným zařízením umožňujícím automatický let na zvolené místo, a které v případě volného modelu není dálkově řízeno jinak, než za účelem ukončení letu nebo v případě dálkově řízeného modelu, které je po celou dobu letu pomocí vysílače přímo řízené pilotem v jeho vizuálním dohledu.

26 Bezpilotní systém (UAS Unmanned aircraft system) Systém skládající se z bezpilotního letadla, řídicí stanice a jakéhokoliv dalšího prvku nezbytného k umožnění letu, jako například datového spoje pro řízení a kontrolu a prvku pro vypuštění a návrat. Obsahuje: Systém dálkově řízeného letadla (RPAS Remotely piloted aircraft system) Stanice dálkově řídícího pilota (RPS Remote pilot station), tj. zařízení umožňující pilotovi řídit RPA.

27 Drony ( droun = vrčoun) V principu můžeme drony rozdělit do tří skupin: klasická letadla, křídla a vrtulníky multikoptéry. Existuje i velikostní dělení od rozměrů mikrodronů a nanodronů na jedné straně po velikosti běžných dopravních letadel na druhé straně.

28 Klasické letadlo Foto: U.S. Navy

29 Křídlo Křídlo je v podstatě letadlo bez trupu, které se vyznačuje především vysokou manévrovatelností, nízkou hmotností, ale zároveň stabilitou. player_embedded&v=gxyr2sfllio

30 Multikoptéry Multikoptéry jsou prostředky, jejichž pohyb a řízení jsou závislé na vrtulích poháněných servomotory. Mezi UAV jsou nejlépe ovladatelné; na druhé straně při poruše i jen jediného servomotoru se prostředek stává prakticky neovladatelný na rozdíl od letadla či křídla, které jsou schopné v závislosti na podmínkách doplachtit na zem i bez pohonu. K základní výbavě mulitkoptér ale patří také tzv. safe mode režimy, kdy při poklesu napětí baterie či jiném problému se multikoptéra začne vracet na místo startu nebo přistane pomocí autopilota v místě, kde se aktuálně nachází.

31 Kapka ze současné legislativy snímkování RC-modely letadel v Česku

32 Všeobecná pravidla Letouny se dělí podle hmotnosti do kategorií do 7 kg, 7 až 20 kg a nad 20 kg (v každé kategorii jsou předpisy mírně odlišné). Všeobecně je pro drony povoleno létání do výšky cca 300 m nad povrchem a minimálně 100 m od lidských obydlí. Je nutné létat s vizuálním kontaktem, to znamená, že není možné používat pouze autopilota či pilotovat na základě obrazu přeneseného z kamery na letadle. Jak dron, tak pilot musí mít licenci.

33 Drony bezpilotní letadla, modely letadel,...? Regulace dronů v českém právu vychází ze zákona č. 49/1997 Sb., o civilním letectví (dále jen zákon ), z předpisů Ministerstva dopravy a z odpovídajících unijních předpisů a mezinárodních smluv, jejichž obsah ovšem v této oblasti přebírají a upřesňují zmíněné vnitrostátní předpisy.

34 Zákon č. 49/1997 Sb., o civilním letectví Hlavním východiskem české úpravy je, že letadlem se rozumí zařízení schopné vyvozovat síly nesoucí jej v atmosféře z reakcí vzduchu, které nejsou reakcemi vůči zemskému povrchu. S letadly pak lze podle zákona provozovat například letecké práce, rekreační a sportovní létání, nebo jiné aktivity. Pro tyto činnosti je zpravidla vyžadováno povolení Úřadu pro civilní letectví, dodržování příslušných předpisů a plnění dalších povinností. Výjimky z tohoto režimu jsou stanoveny pro vybrané kategorie letadel, nebo pro vybrané způsoby jejich použití. Pro účely zákona se nepovažuje za letadlo model letadla, jehož maximální vzletová hmotnost nepřesahuje 20 kg.

35 Drony vs. české právní předpisy Konkrétnější úpravu ve vztahu k dronům obsahuje předpis Ministerstva dopravy č. L 2, pravidla létání, ve svém doplňku X bezpilotní systémy. V úvodu tohoto doplňku jsou obsaženy také definice pojmů bezpilotní letadlo a model letadla. Podle zákona přitom platí, že pokud se zařízení považuje za model letadla, pak se podstatná část povinností a omezení stanovených v zákoně a dalších předpisech na toto zařízení nevztahuje. Pokud je totiž dron modelem letadla, obsah doplňku X představuje pouze doporučení pro jeho provoz. Výjimku tvoří ustanovení o prostorech, kde lze dron provozovat, která se uplatní vždy závazně. Naopak, pokud nebude splněna definice modelu letadla nebo vzletová hmotnost tohoto modelu překročí 20 kg, je nutno se řídit pravidly obsaženými v doplňku X v plném rozsahu.

36 Oprávnění k leteckým pracím Viz: 04_Seznam evidovaných letadel _10_01. pdf ( 05_Seznam provozovatelů _10_01.pdf (

37 Model letadla vs. bezpilotní letoun Zda se jedná o model letadla, anebo o bezpilotní letoun, a tedy nelze definitivně zjistit rozsah povinností s provozem tohoto dronu spjatých nelze často jednoznačně určit. Byť se z textu zákona zdá, že existuje kategorie modelů letadel, jež jsou z působnosti zákona definitivně vyňaty, z dalších předpisů plyne, že s modelem letadla stačí provést jeden špatný manévr zahnout za roh a ztratit přímý vizuální dohled a náhle se z modelu letadla stává bezpilotní letoun.

38 Sdělení Evropské komise Nová éra letectví Otevření leteckého trhu pro bezpečné a udržitelné využití dálkově řízených letadlových systémů Brusel, (COM(2014) 207 final (viz: 14)207_cs.pdf)

39 Aliance pro bezpilotní letecký průmysl Aliance pro bezpilotní letecký průmysl je dobrovolné, nevládní a neziskové sdružení propojující subjekty napříč sektorem od výrobců, provozovatelů, poskytovatelů služeb s přidanou hodnotou přes investory po univerzity a výzkumná pracoviště. Jednáme s rozhodujícími institucemi a rovněž směrem k evropským orgánům pro nově vznikající sektor pro bezpilotní letecké prostředky a navazující UAV aplikace.

40 Program COPERNICUS Konference 2015, Sekce 7 (Využití dat UAV v oblasti životního prostředí)

41 KONGRES ISPRS PRAHA 2016 ThS11: Unmanned Aerial Systems: The Roadmap from Research to Applications Keywords: UAS/UAV platforms and sensors, mission planning, primary data processing, performance validation

42 Dron jako nosič Zbraní, pošty, první pomoci, snímacích zařízení,... (např.

43 Drony vs. data Data se všeobecně dělí podle senzoriky umístěné na letounu. optická data zahrnují viditelné spektrum nebo blízké infračervené (Near Infrared NIR) záření, výstupy z multispektrálních kamer nebo termokamer a laserové skeny. Různé typy dat mají různá využití; to je také předmětem výzkumu. Obecně se dají data získávat od nižšího rozlišení a velkého rozsahu (vyšší letová výška), až po data vysokého rozlišení a malého rozsahu (z nižší letové výšky). Viz např.: Samostatnou kapitolou jsou tu data poziční, kde se pomocí pokročilých navigačních metod (real time kinematics RTK, inerciální navigační systémy) dají určovat pozice viditelných bodů s přesností na několik cm.

44 Dronestagram Nástup dronů bezpilotních letounů s malou, lehkou a vysoce kvalitní kamerou posunul letecké snímkování na dosud nevídanou úroveň. Otevřel tak nové možnosti i pro profesionální fotografy a filmové tvůrce. Na nejlepší snímky, které byly pomocí této technologie pořízeny v minulém roce, upozorňuje nová soutěž Dronestagram sponzorovaná National Geographic.

45 Drony se dají i zneužít. Často s nimi jsou i problémy.

46 Civilní problémy Ochrana soukromí (mapa zakázaných míst pro drony, sestřelte drona ) Ohrožení leteckého provozu Bezpečnostní hrozba (jaderné elektrárny, aj.) Škodní události (komplikují práci hasičům aj.)...

47 Vojenské nasazení Zpočátku je intenzivně využíval především Izrael, ale od konce roku 2000 vysílala drony i CIA, a to typ I-GNAT z Uzbekistánu nad Afganistán. Radar typu Lynx, kterým byl vybaven, byl schopen rozlišit detaily od čtyř centimetrů (koleje vyjeté autem, stopy člověka ve sněhu či v písku). Od konce roku 2001 je v užívání modernější verze s označením RQ-1 Predator, která je vybavena videokamerami přenášejícími záběry přímo přes telekomunikační satelit na kontrolní stanici. Od roku 2007 využívá americká armáda rychlejší verzi MQ-9 Reaper (dříve označován jako Predator B). Plně naložený vydrží ve vzduchu cca 14 hodin a jeho maximální dostup je 15 km. Celková délka stroje je 11 m a rozpětí křídel 20 m. Z dalších využívaných bezpilotních letadel v USA je třeba jmenovat letoun Blobal Hawk. Jako evropský konkurenční projekt k MQ-9 Reaper je chápán dron Piaggio P.1HH HammerHead, který v roce 2015 představila v prototypové verzi firma Piaggio Aerospace.

48 Predator

49 Mikrodrony Mohou operovat dokonce i v uzavřených prostorech, kam se nepozorovaně dostanou (místnosti, tunely, jeskynní systémy) a odkud se mnohdy ani z mnoha důvodů neočekává po splnění jejich zpravodajské povinnosti jejich návrat. Microdrone, resp. Micro Air Vehicle (MAV), jsou letadélka dlouhá několik desítek centimetrů, Nanodrony, resp. Nano Air Vehicle (NAV), mají délku jen několik jednotek centimetrů a hmotnost nepřesáhne deset gramů.

50 Ochrana proti dronům Někdy je nutné se proti příliš vlezlým dronům bránit. Společnost Blighter Surveillance Systems vyvinula první integrovaný obranný systém proti dronům AUDS (Anti-UAV Defence System). Systém AUDS dovede zachytit (až do vzdálenosti 8 km), sledovat a vyřadit malé i větší drony. Zaútočí na ně rádiovým paprskem a ve vzduchu je ve vzdálenosti cca 2 km zneškodní tím, že přeruší jejich komunikační kanály. AUDS má i optickou rušičku, která je schopná vyřadit automatické zaostřování kamer umístěných na dronech a tím je prakticky oslepit.

51 Děkuji za pozvání a za pozornost.