Порівняння ЦМП історико-культурного заповідника “Древній Звенигород”, створених за даними аеро- та лідарного знімання з БПЛА

Abstract

Мета роботи – створити цифрові моделі поверхні території історико-культурного заповідника “Древній Звенигород” на основі даних аерознімання з БПЛА та лідарного знімання і порівняти їх різними методами. Методика. Методика порівняння цифрових моделей поверхні (ЦМП), створених за даними аерознімання з безпілотних літальних апаратів (БПЛА) і лідарного знімання з БПЛА, передбачає декілька ключових етапів. Спочатку дані обох типів знімають в однакових умовах та з однаковою роздільною здатністю, після чого їх обробляють для створення відповідних ЦМП. Наступний крок – вирівнювання обох моделей до спільної системи координат для забезпечення коректного порівняння. Використовують статистичні методи для оцінювання середніх та максимальних відхилень, а також просторових характеристик моделей. Оцінка здійснюється для різних типів місцевості, що дає змогу визначити переваги і недоліки кожного методу знімання в конкретних умовах. Результати. Результати порівняння цифрових моделей поверхні (ЦМП), створених за даними аерознімання з безпілотних літальних апаратів (БПЛА) і лідарного знімання з БПЛА, показали, що лідарне знімання забезпечує значно вищу точність та детальність рельєфу, особливо в складних місцевостях з густою рослинністю або складною топографією. Лідар дає змогу проникати крізь листя і створювати точніші моделі поверхні землі, тоді як аерознімання з БПЛА краще підходить для створення високоякісних ортофотопланів та загальних візуальних оцінок території завдяки здатності надавати кольорові зображення. Відхилення між відповідними точками на обох моделях можуть варіюватися залежно від типу місцевості, але загалом лідарне знімання виявилося надійнішим для точних геодезичних задач. Практична цінність. Порівняння цифрових моделей поверхні (ЦМП) історико- культурного заповідника “Древній Звенигород”, створених за даними аеро- та лідарного знімання з використанням безпілотних літальних апаратів (БПЛА), має важливе практичне значення для різних аспектів дослідження та збереження культурної спадщини. Лідарне знімання забезпечує високу точність та детальність рельєфу, що дає змогу виявити найменші археологічні об’єкти, які можуть бути невидимими під час аерофотознімання. Водночас аерофотознімання надає загальну картину та кольорову інформацію про територію, що корисно для візуалізації та презентації даних. Порівняння цих двох методів дає змогу отримати комплексніше та точніше уявлення про територію заповідника, що сприяє ефективнішому плануванню археологічних досліджень, моніторингу стану об’єктів та розробленню заходів для їх збереження і популяризації.

The aim. The aim of this study is to create digital surface models (DSMs) of the territory of the historical and cultural reserve “Ancient Zvenyhorod” based on UAV and lidar data, and to compare them using various methods. Methodology. The methodology for comparing digital surface models (DSMs) created from UAV aerial imagery and lidar scanning includes several key stages. Initially, data from both types of sensors are collected under identical conditions with the same spatial resolution, followed by processing to generate the respective DSMs. The next step involves aligning both models to a common coordinate system to ensure accurate comparison. Statistical methods are used to evaluate average and maximum deviations, as well as spatial characteristics of the models. Assessment is conducted across different types of terrain to identify the strengths and weaknesses of each imaging method under specific conditions. Results. The comparison of DSMs generated from UAV aerial imagery and lidar scanning revealed that lidar scanning provides significantly higher accuracy and detail of the terrain relief, especially in complex terrains with dense vegetation or complex topography. Lidar technology enables penetration through foliage to create more precise surface models, whereas UAV aerial imagery is more suitable for producing high-quality orthophotos and overall visual assessments of the territory due to its ability to provide color images. Deviations between corresponding points on both models may vary depending on the type of terrain, but overall, lidar scanning has proven to be more reliable for precise geodetic tasks. Practical significance. Comparing digital surface models (DSMs) of the historical and cultural reserve “Ancient Zvenyhorod” created from UAV and lidar data holds significant practical value for various aspects of research and preservation of cultural heritage. Lidar scanning offers high accuracy and detail of terrain relief, facilitating the detection of even the smallest archaeological objects that may remain invisible to aerial photography. Meanwhile, aerial photography provides a general overview and color information about the territory, which is useful for visualization and data presentation. Comparing these two methods provides a more comprehensive and accurate understanding of the reserve’s territory, contributing to more effective planning of archaeological research, monitoring of object conditions, and development of preservation and popularization measures.