Dronų kartografavimo kursas

Kartografavimas arba modeliavimas dronais tapo gana svarbiu daugelio dronų verslo aspektu.

Fotogrametrija iš oro leido, pavyzdžiui, statybos aikštelėse subrangovams nuotoliniu būdu patikrinti nuolatinį įrengimą arba kurortuose sukurti interaktyvų savo turto modelį potencialiems svečiams ir konferencijoms. Netgi geodezijos įmonės kartografuoja naudodamos dronus, kad sumodeliuotų savo vietoves. Šio proceso metu surinkti duomenys (kai jie atliekami teisingai) suteikia klientams precedento neturinčių duomenų.

Supažindinsime jus su procesu, apimančiu fotogrametrijos apdorojimo sistemų nustatymą, išskirtinių 3D duomenų gavimą taikant daugialypę strategiją, vaizdų apdorojimo ir 2D modelių kūrimo darbo eigos įsisavinimą, manipuliavimą taškų debesimis ir rezultatų pateikimą klientams.

Tai neabejotinai sparčiai augantis dronų pramonės segmentas, o kadangi jo taikymo sritys ir toliau vystosi, jis turėtų išlikti klestinčia niša. Nelikite nuošalyje! Net jei šiuo metu nesinaudojate dronų paslaugomis, šio segmento išmanymas suteiks jums puikią “starto aikštelę” pradėti ir plėtoti savo verslą.

DUOMENYS

“Geresni duomenys – geresni sprendimai.”
Bepiločių orlaivių žemėlapiai įmonėms suteikia išties neregėto detalumo ir duomenų. Tai padeda joms priimti geresnius, labiau pagrįstus sprendimus, o tai lemia didesnį pelningumą, dėl kurio gali padidėti galimybės, ir taip ciklas tęsiasi toliau. Kartografavimas dronais yra galingas! Kiek problemų gali padėti išspręsti dronų duomenys? Galimybės beveik neribotos.

Kad ši beribė erdvė įgautų tam tikrą formą, pateikiame šį straipsnį. Jame rasite idėjų, ką galima išmatuoti naudojant dronus ir tūrinius įrankius.

PANAUDOJIMAS

Statyba , žemės matavimai ir GIS, nekilnojamasis turtas ir ūkininkavimas, atstatymas po avarij, elektros linijų ir mobiliųjų bokštų patikrinimai, draudimas ir žalų reguliavimas, kasyba ir karjerai, soliariniai patikrinimai miškininkystė, žemės ūkis, pagalba nelaimių atveju ir ekstremaliųjų situacijų valdymas

PVZ. STATYBA
Statybų pramonei naudingas veiklos efektyvumas, kurį užtikrina duomenys iš oro, gauti naudojant dronų žemėlapius. Statybos inžinieriai ir generaliniai rangovai gali nuotoliniu būdu tikrinti projekto eigą ir procesą, net neįžengę į statybvietę, nes turi galimybę iš dangaus surinkti linijinius ir tūrinius matavimus. Tai apima tokius dalykus kaip nuotolinė žaliavų atsargų analizė, bendrieji 3D taškų debesys nuolatiniams įrengimų įrašams, pjūvių ir užpylimų skaičiavimų auditas, netgi užtikrinant, kad surinkti aukščiai būtų tikslūs.

Pateikiami tokie rezultatai:
3D taškų debesis
DXF failas
indeksų žemėlapiai
tūrio skaičiavimai

TERMINOLOGIJA
Apžvelkime pagrindinius šios dronų nišos terminus.

Dronų kartografavimas / modeliavimas – 2D žemėlapių ir 3D modelių kūrimas iš aerofotonuotraukų taikant procesą, vadinamą fotogrametrija.

Fotogrametrija – Fotografijos naudojimas geodezijoje ir kartografijoje siekiant išmatuoti atstumus tarp objektų.

Susiejimo taškas – Automatinis susietasis taškas – tai 3D taškas ir jį atitinkantys 2D pagrindiniai taškai, kurie buvo automatiškai aptikti vaizduose ir naudojami jo 3D padėčiai apskaičiuoti.

Rankinis susiejimo taškas – tai taškas be 3D koordinačių, kurį vaizduose pažymėjo naudotojas. Jis gali būti naudojamas rekonstrukcijos tikslumui įvertinti ir pagerinti.

Sutankintas taškų debesis – tai 3D taškų rinkinys, iš kurio atkuriamas modelis. Kiekvieno sutankinto taškų debesies taško X, Y, Z padėtis ir spalvos informacija yra saugoma.

Klasifikuotas taškų debesis – gali pademonstruoti skirtumus tarp augmenijos, kelio paviršiaus, žemės paviršiaus ir žmogaus sukurtų struktūrų. Suklasifikuoti taškų debesys leidžia lengvai parodyti tik tam tikras modelio dalis.

Tinklelis (trikampiai tinkleliai) -3D tekstūruotas tinklelis – tai modelio formos atvaizdas, kurį sudaro viršūnės, briaunos, paviršiai ir į jį projektuojama vaizdų tekstūra.

Ortomozaika yra 2D žemėlapis. Kiekviename taške yra X, Y ir spalvos informacija. Ortomozaika turi vienodą mastelį ir gali būti naudojama 2D matavimams (atstumas, paviršius). Ji ištaiso šias įvesties vaizdų problemas:

Fotoaparato perspektyva – Skirtingas mastelis pagal atstumą, kuriuo kiekvienas objekto (žemės) taškas yra nutolęs nuo kameros.

DTM – Skaitmeninis vietovės modelis (DTM) – tai 2,5 D kartografuojamos teritorijos modelis, sudarytas išfiltravus objektus, pavyzdžiui, pastatus. Jį galima eksportuoti GeoTIFF rastrinio failo formatu.

DSM – Skaitmeninis paviršiaus modelis (DSM) – tai 2,5 D kartografuotos teritorijos modelis. Jį galima eksportuoti dviejų skirtingų tipų failais:

rastrinis GeoTIFF.
vektorinis taškų debesis (.xyz, .las, .laz).

KML yra failo formatas, naudojamas geografiniams duomenims rodyti Žemės naršyklėje, pavyzdžiui, “Google Earth”.

NDVI – Normalizuotas skirtumo augalijos indeksas (NDVI) yra paprastas grafinis rodiklis, kurį galima naudoti analizuojant nuotolinio stebėjimo matavimus, paprastai, bet nebūtinai, iš kosminės platformos, ir vertinant, ar stebimame objekte yra gyvos žalios augmenijos, ar ne.

Termografija – Infraraudonųjų spindulių termografija, terminis vaizdavimas ir terminis vaizdo įrašas yra infraraudonųjų spindulių vaizdavimo mokslo pavyzdžiai. Termografinės kameros paprastai aptinka elektromagnetinio spektro ilgųjų infraraudonųjų spindulių diapazono spinduliuotę ir sukuria šios spinduliuotės vaizdus, vadinamus termogramomis.

GSD (grunto ėminių ėmimo atstumas) – Antžeminės atrankos atstumas (angl. Ground Sampling Distance, GSD) – tai atstumas tarp dviejų iš eilės esančių pikselių centrų, išmatuotas ant žemės. Kuo didesnė vaizdo GSD vertė, tuo mažesnė vaizdo erdvinė skiriamoji geba ir mažiau matomų detalių.GSD yra susijęs su skrydžio aukščiu: kuo didesnis skrydžio aukštis, tuo didesnė GSD vertė.

Pavyzdys:
5 cm GSD reiškia, kad vienas vaizdo pikselis tiesiškai atspindi 5 cm žemės paviršiaus (5*5 = 25 kvadratiniai centimetrai).
10 m GSD reiškia, kad vienas vaizdo pikselis tiesiškai atspindi 10 m ant žemės (10*10 = 100 kvadratinių metrų).

Absoliutus tikslumas – Tai tikslumas, kuris apibrėžiamas skirtumu tarp požymių vietos žemėlapyje / rekonstruotame modelyje / ortomozaike ir jų tikrosios padėties Žemėje.

Santykinis tikslumas – Tai tikslumas, kuris nustatomas lyginant atskirus žemėlapio/rekonstruoto modelio/ortomozaikos elementus su kitais to paties modelio elementais. Pavyzdžiui, du modelio taškai gali būti nutolę nuo tikrosios padėties Žemėje 2 metrais, bet jei jų santykinis tikslumas yra didelis, tai atstumas, išmatuotas tarp šių taškų, bus labai tikslus, nes jis susijęs su taškų santykine padėtimi.

GIS – Geografinė informacinė sistema (GIS) – tai sistema, skirta erdviniams arba geografiniams duomenims kaupti, saugoti, tvarkyti, analizuoti, valdyti ir pateikti.

GPS – Pasaulinė padėties nustatymo sistema (GPS), iš pradžių Navstar GPS, [1] yra palydovinė radionavigacijos sistema, priklausanti Jungtinių Amerikos Valstijų vyriausybei ir valdoma Jungtinių Amerikos Valstijų karinių oro pajėgų. [2] Tai pasaulinė palydovinės navigacijos sistema, teikianti geolokacinę ir laiko informaciją GPS imtuvui bet kurioje Žemės vietoje ar šalia jos, kur yra netrukdoma keturių ar daugiau GPS palydovų matomumo linija. [3]

RTK GPS – Taip pat žinomas kaip realaus laiko kinematinė palydovinė navigacija, tai yra centimetro tikslumo GPS (arba bet kurios kitos GNSS) duomenų gavimo metodas. Iš esmės RTK imtuvas analizuoja GPS radijo signalą, kad apskaičiuotų šiuos duomenis.

Pastaba:
Ne visi RTK bepiločiai orlaiviai iš tikrųjų naudoja įmontuotus RTK duomenis ir įrašo juos į vaizdus, kad sukurtų labai tikslius modelius. Šiuo metu tik “Phantom 4 RTK” gali kurti dronų žemėlapius be GCP, jei sąlygos yra puikios ir galima naudotis tinklo prieiga.

PROGRAMINĖ ĮRANGA

Įprasta klaidinga nuomonė, kad visos dronų kartografavimo programos atlieka tą patį darbą. Kad būtų aišku, jos to NEDARO. Iš tikrųjų visos dronų kartografavimo programos priskiriamos vienai iš trijų kategorijų, o kiekviena programa atlieka skirtingas funkcijas ir skirta skirtingo tipo projektams.

Palnavimo programinė įranga
Padeda planuoti autonomines misijas, skirtas oro vaizdams gauti. Šios kategorijos pavyzdžiai: “Pix4D Capture” ir UCGS.

Apdorojimo programinė įranga
Naudokite fotogrametrinius skaičiavimus taškų debesims, žemėlapiams, ortomozaikoms ir kitiems rezultatams iš vaizdų kurti. Šios kategorijos pavyzdžiai: “Pix4D Mapper”, “Photoscan Agisoft”, “gently”.

Programinė įranga “viskas viename
Gali planuoti autonomines misijas duomenims gauti, perduoti duomenis į debesijos serverį ir tada autonomiškai apdoroti tuos duomenis debesijoje, kad būtų sukurti išvestiniai rezultatai. Šios kategorijos pavyzdžiai yra “Skycatch”.

Skirtumai tarp darbalaukio (duomenų gavimo ir apdorojimo) ir debesijos apdorojimo (viskas viename) programinės įrangos yra tokie, kad debesijos procesoriai paprastai mažiau pritaikomi, kad būtų užtikrinti rezultatai, kuriuose yra didesnis tikslumas ir nuoseklumas. Be to, debesų apdorojimo sprendimuose paprastai naudojama standartinė darbalaukio programa, skirta duomenims debesyje apdoroti. Todėl tai puikiai tinka įmonėms, atliekančioms didelius, didelės apimties kartografavimo darbus.