Fotogrametria niskiego pułapu - co na początek

Coraz częściej słyszymy o nowych technologiach, które w niedalekiej przyszłości będą wypierały klasyczne metody pozyskiwania danych geoprzestrzennych. Czy fotogrametria niskiego pułapu będzie wiodącą technologią pozyskiwania danych to się okaże w najbliższych latach, ale już teraz wiemy, że rozwój oprogramowania oraz spadające ceny bezzałogowych statków latających (BSL), dają wiele możliwości do niedawna niedostępnych. Dlatego w tym krótkim artykule postaram się przedstawić Państwu  co dokładnie jest produktem końcowym takiego nalotu, jakie typowe zastosowania są możliwe, no i od czego zacząć.

Jak zapewne Państwo wiecie Geoline jest dystrybutorem marki Geomax na polski rynek dostarczając sprzęt pomiarowy od odbiorników GNSS po najprostsze akcesoria. Geomax jest producentem także oprogramowania X-PAD, które jest platformą dla wszystkich urządzeń tej marki, ale w portfolio firmy, która bardzo mocny nacisk kładzie na rozwój i innowacyjność jest również desktopowe oprogramowanie X-PAD Fusion do gromadzenia i przetwarzania wszelkich danych geoprzestrzennych pozyskanych z różnych urządzeń. My skupimy się dziś na opisie możliwości i zalet jakie może dać wdrożenie fotogrametrii w Państwa firmie.

Dla niewielkich obszarów oraz na początek przygody z fotogrametrią polecam dwa wielowirnikowce, które spełniają wysokie wymagania nawet profesjonalnych firm, które już mają wieloletnie doświadczenie.

Mam na myśli wielowirnikowiec maki Parrot Anafi Work wyposażony w bardzo dobrą kamerę 4K HDR z matrycą Sony CMOS która wykonuje zdjęcia z rozdzielczością 21 Mpix. Jest to niewielkich rozmiarów BSL, którego cechy takie jak wysoka stabilność lotu, gimbal o zakresie ruchu 180 czy prędkość do 55km/h, powodują iż szczerze polecam ten produkt dla niewielkich obszarów i na początek przygody z fotogrametrią.

Drugim wielowirnikowcem, który polecam dla nieco większych obszarów jest popularny DJI Phantom 4 RTK. Wyróżnia go wbudowany moduł GNSS umożliwiający pozyskiwanie danych korekcyjnych online ze stacji referencyjnych w locie. Funkcjonalność taka pozwala na znaczną redukcję fotopunktów ( GCP) w terenie oraz skrócenie samego procesu opracowania zdjęć.

Ortofotomapa,  jako produkt końcowy jest oczywistym rezultatem opracowania fotogrametrycznego. Opracowanie jednak poprawnej ortofotomapy wymaga nie tylko doboru odpowiedniego BSL, ale także odpowiedniego oprogramowania, które pomoże nam w analizie pozyskanego materiału.

Od zwykłego zdjęcia ortofotomapę wyróżnia kartometryczność, czyli na takim podkładzie możemy wykonać dowolny pomiar odległości, powierzchni z wysoką dokładnością pojedynczych cm. Wykorzystywana jest do wszelkich inspekcji, analiz zróżnicowania terenu, dokumentacji postępu prac, pomiarów powierzchni ect. Ale procesem poprzedzającym efekt końcowy jakim jest ortofotomapa, jest uzyskanie Numerycznego Modelu Terenu (NMT).

Dzięki  automatycznemu procesowi łączenia zdjęć i wyszukiwaniu punktów wiążących na różnych zdjęciach. Moduł X-Photo, który jest częścią oprogramowania X-PAD Fusion wykorzystuje bardzo zaawansowane algorytmy do wykonania tego zadania. Sam proces można przyspieszyć posiadając dane (Elementy Orientacji Zewnętrznej) z sensora GNSS zamontowanego na pokładzie drona.

Numeryczny Model Terenu – Dzięki modułowi X-Photo w oprogramowaniu X-PAD Fusion bardzo szybko uzyskasz pełną analizę pozyskanych zdjęć. Proces „Matchingu”  jest w pełni automatyczny i po wykonaniu aerotraingulacji i wpasowaniu modelu w układ współrzędnych, dzięki zamierzonym w terenie fotopunktom zbudowany zostaje Numeryczny Model Terenu, a w zasadzie Numeryczny Model Pokrycia Terenu. Różnica między modelami polega na tym, że na tym etapie opracowania nie ma możliwości dokładnego rozróżnienia między roślinnością, budynkami a gruntem. Aby taki proces był zakończony zbudowaniem pełnego NMT, już w procesie manualnej klasyfikacji należy taką chmurę skorygować lub uzupełnić pomiarami stereoskopowymi.

Numeryczny Model Terenu jest idealnym podkładem do wszelkich analiz, inwentaryzacji, obliczania mas ziemnych, przekrojów ect.

Zgodnie z nowym rozporządzeniem z sierpnia br. w sprawie standardów technicznych, przy zachowaniu odpowiednich procedur, zasad i kontroli, rezultat pomiaru fotogrametrycznego jest równoważny z innymi technologiami pozyskiwania danych bez konieczności dodatkowego potwierdzania takich prac uprawnieniami z zakresu 7. Jak przy każdym zadaniu należy pamiętać o kontroli swojego pomiaru i rzetelności wykonanych opracowań z nalotu.

Na początek przygody z fotogrametrią proponujemy zestaw składający się z platformy Parrot Anafi Work lub DJI Phantom 4 RTK oraz oprogramowanie X-PAD Fusion, do opracowania pozyskanego materiału zdjęciowego. Oprogramowanie jest szczególnie wyróżniającym się na rynku.

A dlaczego? X-PAD Fusion to oprogramowanie desktopowe integrujące dane geoprzestrzenne z TPS, GNSS, skanerów naziemnych, danych pozyskanych z nalotu fotogrametrycznego, wszystko w jednym środowisku. Oprogramowanie obsługuje różne typy urządzeń, ale mając sensory marki Geomax, nie dość, że możemy podglądać etapy prac na poszczególnych odbiornikach, to w czasie rzeczywistym pozyskiwane dane mogą być przesyłane do biura w celu opracowania (Funkcja X-Life). Jednolita baza danych (układy współrzędnych, modele wysokościowe) pozwala także bardzo uprościć proces opracowania zdjęć, jeśli korzystaliśmy ze sprzętu Geomax np. do pomiaru fotopunktów.

W odróżnieniu od innych znanych rozwiązań programowych, X-PAD Fusion, oferuje naszym klientom jedno środowisko, które zarządza pomiarami, współrzędnymi, rysunkami, chmurami punktów i innymi typami danych na JEDNEJ platformie w prosty i intuicyjny sposób. Nie potrzebujesz dodatkowego oprogramowania do policzenia objętości nasypów, zrobienia przekrojów, czy wektoryzacji mapy. Typowe narzędzia CAD w standardzie AutoCad dostępne są w module X-Topo oprogramowania X-Pad Fusion.

Dzięki najnowszym technologiom obliczeniowym algorytmy przetwarzania obrazu umożliwiają szybki i dokładny processing zdjęć oraz generowanie chmur punktów i powierzchni 3D.

Dzięki X-PAD Fusion nie tylko otrzymasz (NMT-Numeryczny Model Terenu), ale również zrobisz ortofotomapę, policzysz masy ziemne, wykonasz przekroje, sczytasz przyziemia budynków,  czy wygenerujesz raporty współrzędnych.

Metody fotogrametrii naziemnej wprowadzają powoli nowe standardy w wykorzystaniu danych geoprzestrzennych. Mając odpowiednie zaplecze i wiedzę jesteśmy w stanie, w znacznym stopniu podnieść wydajność pracy przy minimalizacji kosztów. Wydaje się pewne, że technologie obrazowe zagoszczą już na stałe w opracowaniach geodezyjnych, dlatego warto już teraz zainteresować się możliwościami jakie daje fotogrametria.