Мониторинг крыш с использованием беспилотников Mavic 3 Enterprise

С каждым годом возрастает спрос на безопасные и эффективные проверки крыш. Строятся новые здания, состояние которых нужно контролировать, старые часто нуждаются в дополнительном обслуживании и ремонте.

Разнообразные дефекты и повреждения могут ухудшить эксплуатационные качества крышных конструкций и всего здания, повлечь за собой значительные расходы на реконструкцию и ремонт. Системы кондиционирования воздуха и солнечные панели, установленные на крупных коммерческих зданиях также требуют регулярного инспектирования.

В последнее десятилетие появление беспилотных летательных аппаратов значительно недорогое, безопасное и эффективное решение для осмотра кровли.

Дроны позволяют собрать ценную информацию, которой можно легко поделиться с заинтересованными сторонами и лицами, принимающими решения. В статье подробно расскажем о том, из каких этапов состоит процесс мониторинга крыш с использованием беспилотников.

Сбор данных

Определение того, что нужно проинспектировать

Крыши бывают самых разных форм и размеров. В одном случае нужно проверить состояние крыш жилых домов, в другом – кровли коммерческих зданий. Важно оценить масштаб проекта, чтобы понять, как оптимизировать процесс.

Размер крыши - первый параметр, который нужно учесть. Если это небольшая крыша, ее можно облететь за считанные минуты (или даже секунды). Инспектирование больших коммерческих крыш может потребовать больше времени, чем в первом случае, это всегда нужно учитывать при планировании.
Высота здания - один из основных факторов при планировании миссии.
Другой важный фактором - определение того, что находится в непосредственной близости к зданию.

Mavic 3 Enterprise использует передачу O3 Enterprise для обеспечения стабильного подключения к дрону, а также всенаправленное предотвращение препятствий и APAS 5.0 для безопасного полета дрона в сложных условиях и благополучного возвращения в исходную точку после завершения миссии.

Не забывайте про требования законодательства к эксплуатации дронов в местах, где могут быть люди. Также при планировании миссии убедитесь, что “зеленая” линия полета не выходит слишком далеко за пределы периметра здания.

Формулировка цели миссии

На крыше может быть много разных объектов, поэтому важно понимать цель мониторинга. Для разных целей могут потребоваться разные источники данных (визуальные, тепловые и т.д.) Могут различаться и требования к точности/разрешению получаемых изображений.

Основные цели мониторинга крыш:

Если необходимо провести тепловизионный осмотр и проверить солнечные панели, обнаружить утечки газа, проверить системы кондиционирования и прочее, мониторинг стоит проводить сразу после захода солнца. Это гарантирует, что поверхность не будет нагреваться от прямых солнечных лучей.

Помните, что обнаружить трещины в крыше с помощью визуального датчика в сумерках практически невозможно, больше информации дает тепловизионный мониторинг, для которого иногда нужно дважды облететь одну и ту же крышу: до и после захода солнца.

Для обнаружения утечек не рекомендуется проводить проверки сразу после дождя. Лучше подождать примерно сутки, чтобы вода успела испариться с поверхности. Тепловизионный анализ будет неточным, так как проблема может скрываться под образовавшимися лужами на крышах после дождя.

Важно знать размеры здания. Не пытайтесь в первый полет взлететь на высоту более 6 метров от верхней части крыши коммерческого здания. В такой ситуации пилот с небольшим опытом полетов на дронах может не справиться с управлением. Кроме того, миссия может занять слишком много времени.

При грамотном планировании Mavic 3 Enterprise с подключенным модулем RTK может совершать полеты до 42 минут. Этого достаточно для решения масштабных задач по мониторингу больших объектов.

Требования к точности данных для проверки кровли – еще один аспект, который следует учитывать. Часто измерение целей с помощью базовой станции на крыше может быть затруднено, но с Mavic 3 Enterprise и модулем RTK можно получить точность сантиметрового уровня сантиметра без необходимости использовать наземные контрольные точки.

Точность получаемых данных не всегда имеет первостепенного значения, когда дроны ориентированы только на проверку внешнего состояния крыш, но если данные необходимо согласовывать с другими точными показателями, выручают такие технологии, как RTK, PPK и Cloud PPK.

Проверка настроек камеры

При выборе настроек камеры / сенсора необходимо учитывать несколько важных параметров. Автоматической настройки обычно достаточно для сбора достоверных данных.

Для более тонкой настройки есть следующие рекомендации:

Выдержка 1/1000 или выше во время дневного полета. При полете ночью размытость изображения будет основным фактором, поэтому старайтесь устанавливать выдержку как можно быстрее, сохраняя при этом возможность четко видеть крышу.
Используйте ISO, чтобы сбалансировать выдержку. В течение дня лучше всего сохранять ISO в режиме Auto, но во время ночных полетов его можно использовать для “придания яркости” изображению, если нужно использовать более быструю выдержку.
Формат изображения: JPG.
Соотношение изображений 4:3.
Механический затвор: включен.
Датчики для захвата (при захвате тепла): все.
Если это тепловая проверка, рекомендуется установить цветовую палитру на IronRed, поскольку существует большая разница в цветах в зависимости от температуры в поле зрения камеры.

Специалисты рекомендуют предварительно облететь крышу. Это поможет оптимизировать настройки камеры. Например, цвет крыши может быть намного ярче, чем ожидается, и если вручную зафиксировать настройки камеры над первой путевой точкой, изображение может получится размытым.

Планирование полета

Наиболее распространенным методом осмотра крыши является сбор достаточного количества перекрывающихся фотографий для создания карты с высоким разрешением и 3D-модели крыши. Это можно сделать с помощью приложения DJI Pilot 2 при использовании беспилотного летательного аппарата Mavic 3 Enterprise Series.

При планировании миссии стоит выбирать вариант для картографической миссии.

Ниже представлены некоторые рекомендации по настройкам беспилотника для миссий по проверке крыш:

Используйте настройки перекрытия по умолчанию 70% frontlap и 80% frontlap. Этого должно быть достаточно для высококачественной реконструкции 3D-модели для визуального датчика.
Для тепловизионной съемки рекомендуют применять 80% боковых и передних перекрытий.
При выборе высоты потребуется использовать как ползунки высоты маршрута полета, так и целевой поверхности для точки взлета.
Оптимальная высота полета над крышей для жилых зданий составляет 7-9 метров над крышей. Для больших коммерческих зданий высота полета может достигать 25-30 метров.
Проводите тестовые полеты для проверки высоты здания. Например, если требуется проверить крышу жилого дома, высота которого составляет 7 метров, для целевой поверхности задается точка взлета в 7 метров, а высота полета в 15-23 метров. Для коммерческих зданий высотой в 15 метров, взлетная высота составляла 155 метров, а высота маршрута полета - 30-46 метров.
С помощью ползунка "Целевая поверхность - точка взлета" можно добиться правильных настроек перекрытия, даже если беспилотник был запущен с земли. Благодаря 4/3-дюймовому сенсору Mavic 3 Enterprise можно запечатлеть даже мелкие детали с большим динамическим диапазоном.

Некоторые оценки GSD с M3E:

7,6 метров	0,2 см/пиксель
15 метров	0,4 см/пиксель
23 метра	0,6 см/пиксель
30 метров	0,8 см/пиксель

Некоторые оценки GSD с M3T:

7,6 метра	Визуальный – 0,26 см/пикс, тепловой – 1 см/пикс
15 метров	Визуальный 0,53 см/пиксель, тепловой 1,98 см/пиксель
23 метра	Визуальный 0,78 см/пиксель, тепловой 2,97 см/пиксель
30 метров	Визуальный – 1,05 см/пиксель, тепловой – 3,96 см/пиксель

Для 3D-реконструкция с Mavic 3 Enterprise можно использовать функцию Smart Oblique. Это помогает контролировать подвес во время полета, чтобы автоматически снимать наклонные изображения вместо простой настройки надир.

ВАЖНО: если целью является проверка солнечной системы на крыше с использованием thermal, Smart Oblique не рекомендуется устанавливать для точных показаний температуры.

Направление и скорость полета также нужно учитывать. В Mavic 3 Enterprise используется механический затвор 4/3 , который обеспечивает быструю съемку при сохранении точности изображения и минимизации искажений изображения. Время съемки составляет 0,7 секунды, что позволяет дрону проводить съемку намного быстрее, чем в предыдущих версиях. Скорость полета не так важна для Mavic 3 Enterprise, но если целью является тепловая проверка с помощью M3T, постарайтесь ограничить максимальную скорость ниже 10 миль / ч (~ 4,4 м / с), чтобы свести к минимуму размытость изображения и неправильные показания теплового датчика.

При планировании направления полета для сбора только визуальных данных рекомендуется совершать полет по наиболее удобной траектории для оператора и пилота дрона. Для проверки тепловых солнечных панелей на крышах рекомендуется летать параллельно панелям для получения наилучших результатов при обработке данных.

Сбор данных

После того, как были изучены крыша и здание, определен объем работы и была проведена подготовка к картографической миссии, нужно правильно подготовится к съемке объекта.

Всегда следите за тем, чтобы беспилотник находился в прямой видимости, что может быть затруднено при съемке крыш зданий. Контролируйте план полета дрона и камеру FPV. Когда миссия будет завершена, дрон должен вернуться в исходную точку.

Ручная проверка

После завершения автоматизированной миссии вы можете (при необходимости) получить дополнительные данные о месте нахождения дрона. Экран ручной съемки, показанный ниже, содержит множество функций, которые помогут получить максимальную отдачу от ручного осмотра.

В Mavic 3 Enterprise и Mavic 3 Thermal используется 56-кратный гибридный датчик Telezoom, и с помощью правого колеса прокрутки можно регулировать уровень масштабирования датчика.

При ручном управлении у Mavic 3T можно выбрать режим бокового обзора, позволяющий отображать одновременно данные с двух камер (визуальной и тепловизионной), нажав кнопку SBS на экране.

При использовании датчика масштабирования с M3T, рекомендуется использовать функцию Link Zoom, чтобы зум и тепловые датчики были зафиксированы на одном уровне масштабирования.

Обработка данных

Тепловые и визуальные данные

После того, как объект проинспектировали, пришло время преобразовать данные в 2D-ортомозаическую карту и 3D-модель. Для этого можно использовать ПО DJI Terra.

Основные этапы обработки данных с помощью DJI Terra:

Импортируйте фотографии / папки в DJI Terra. Обработку визуальных и тепловых данных рекомендуется проводить отдельно.
Выберите типы выходных данных (2D-карта, 3D-модель) и расширение файлов (Tiff, Obj и т. д.), определите систему координат (при использовании службы NTRIP).

Запустите аэротриангуляцию.
При желании можно изменить границы реконструкции на этом этапе, это может помочь ускорить время обработки и размеры выходных данных при фокусировании только на объекте.
Дополнительный этап: импорт данных наземной контрольной точки и выбор правильного кода EPSG для региона.

Создание 2D-карты и 3D-модели.

Обратите внимание, что DJI Terra не гарантирует радиометрическое сшитое изображение, только необработанные изображения.

По завершении можно просмотреть отчет о точности, чтобы понять точность карты. После этого данные готовы к просмотру и экспорту.

Анализ данных

В DJI Terra есть несколько функций, которые помогают просматривать и анализировать данные. Можно измерять трещины и утечки, а также перемещаться по 3D-модели с помощью мыши.

Типовые результаты проверок крыш

При поиске утечек, трещин и тепловых нарушений обычно анализируется 2D-ортомозаика вместо 3D-модели. 3D-модель помогает представить объект в перспективе, но часто сторонние инструменты анализа для тепловых проверок анализируют необработанные изображения вместо 3D-модели.

Все экспортируемые данные соотносимы с географической привязкой и могут быть импортированы в выбранный инструмент анализа сторонних производителей (DroneDeploy, Raptor Maps и т. д.)

В DJI также есть инструмент термического анализа. В этом приложении можно анализировать необработанные изображения и обработанные наборы данных, чтобы проанализировать показания температуры. Существует также общедоступный инструмент от Eric Olsen для преобразования тепловых данных в RJPG, позволяющий импортировать их в инструменты термического анализа Flir.

Сторонние поставщики анализа данных

Существует множество специализированных решений, помогающих автоматизировать анализ результатов проверки. Эти приложения помогают оптимизировать процессы по обнаружению трещин, утечек, проверке солнечных панелей и др.

Приложение от DroneDeploy

DroneDeploy – поставщик облачной обработки данных, который нанес на карту и обработал более 500 миллионов гектаров по всему миру. Их инструменты применяются в различных отраслях промышленности (строительство, сельское хозяйство, нефтегазовая промышленность, солнечная энергетика и т. д.). В DroneDeploy есть несколько специализированных инструментов и отчетов, специально предназначенных для проверок кровли.

Отчет о крыше DroneDeploy помогает получить размеры крыш из обработанной 3D-модели. Больше подходит для планирования установки солнечных панелей на крыше и определения размера крыши, но не имеет функции автоматического обнаружения повреждений.

DroneDeploy также имеет инструмент радиометрического теплового анализа, который поможет определить проблемы в тепловой карте. Есть функционал, помогающий просмотреть данные полетов, которые совершали в разные дни.

Приложения Loveland Innovations и Eagleview

Приложения от Loveland Innovations и Eagleview – отличные инструменты для автоматического обнаружения повреждений.

Имеют инструменты, которые могут обнаруживать не только мелкие трещины, но и небольшие отверстия / углубления от града и упавших деревьев.

Приложение Raptor Maps

Raptor Maps хорошо известен благодаря анализу тепловых изображений. На сегодняшний день проанализировано более 50 ГВт солнечных панелей, поэтому их инструменты идеально подходят для анализа солнечных панелей.

Коллеги! Если у вас есть какие-то вопросы или темы о БПЛА, которые хотелось бы обсудить, присоединяйтесь к нашему Телеграмм-чату технических специалистов.

Мониторинг крыш с использованием беспилотников Mavic 3 Enterprise

Оглавление

Сбор данных