Перед вами руководство по использованию дронов для съемки местности и приведение результатов о точности их работы.

Дроны – это эффективное устройство, которое активно применяется во многих коммерческих организациях. Беспилотники позволяют быстро и безопасно выполнить различные виды работ, и нашли активное применение в области геодезии и картографии.

Поскольку беспилотники обладают способностью получать данные сверху, они были успешно интегрированы в рабочие процессы геодезии для проведения изысканий и исследований, фотограмметрии, 3D-картографирования, топографической съемки и многого другого.

Работаете ли вы в области геодезии и хотите освоить новый полезный инструмент, или же просто любите работать с летательной аппаратурой, увлекаетесь съемкой и хотели бы узнать что-то новое о дронах – эта статья для вас. Прочитайте статью до конца, и узнайте обо всем, что вам нужно знать, чтобы начать съемку с помощью беспилотных летательных аппаратов.

Что такое съемка с помощью дрона?

Геодезия – это точная наука об определении положения точек и расстояний между ними в 2D и 3D пространстве. Существует большая разница между аэрофотосъемкой для геодезических целей и простой съемкой с дрона. Полученные данные с помощью АФС предоставляют важнейшую информацию, позволяющую принимать обоснованные решения, начиная от планирования строительной площадки и заканчивая проектированием и обслуживанием инфраструктуры, определением границ кадастровой собственности и многое другое.

Съемка с помощью дрона – это просто съемка, которая ведется с высоты птичьего полета с помощью беспилотника.

Новейшие технологии значительно расширили возможности беспилотных летательных аппаратов в геодезических целях, сделав их экономичной и действенной альтернативой традиционным методам съемки. Оснащенные камерами высокого разрешения, GPS и передовым картографическим программным обеспечением, дроны могут производить точные измерения и получать детальные снимки поверхности Земли. Это позволяет создавать точные топографические карты, 3D-модели и объемные измерения.

Данные, которые можно получить с помощью съемки с беспилотника могут варьироваться в зависимости от требований проекта, но обычно включают в себя ортомозаические карты, цифровые модели рельефа (ЦМР), облака точек и 3D-реконструкции. Эти данные являются основной информацией, облегчающей выполнение таких задач, как точное измерение площади, удаленное измерение любых размеров на объекте, мониторинг строительства, охрана окружающей среды и борьба со стихийными бедствиями.

Почему съемка с помощью беспилотника лучше традиционных методов изучения поверхности Земли?

Беспилотные летательные аппараты, или БПЛА, могут быстро и качественно получить информацию на труднодоступной местности, которая может быть недоступной для человека.

Беспилотники значительно облегчают съемку сложной местности, которая в других отношениях опасна или труднодоступна для людей. Кроме того, в то время как традиционные методы съемки требуют тщательных измерений, подготовки и планирования, беспилотники могут собирать сопоставимые данные в значительно более короткие сроки.

Например, по оценкам STRABAG, ведущей австрийской строительной компании, беспилотные летательные аппараты позволяют проводить исследования с сокращением времени настройки опорных точек (GCP) на 75%.

Модели беспилотников для съемки поверхности Земли

Matrice 350 RTK – это современный беспилотный летательный аппарат, разработанный для проведения точной и эффективной съемки с воздуха. Эта модель обладает рядом важных функций, такие как: увеличенное максимальное время полета – 55 минут, степень защиты IP55 для работы в сложных погодных условиях и система передачи данных DJI O3 Enterprise, обеспечивающая стабильную передачу высококачественного видео на большие расстояния. Эти функции в сочетании с возможностью поддержки нескольких полезных нагрузок позволяют Matrice 350 RTK быстро собирать подробные данные с высоким разрешением.

По сравнению с традиционными методами съемки, Matrice 350 RTK обеспечивает более эффективный и точный сбор информации. Благодаря расширенным функциям, которыми обладает эта модель беспилотника, съемка меньше зависит от наземных съемочных групп, а также снижается риск человеческой ошибки. DJI M350RTK предлагает практичную альтернативу традиционным методам съемки, которая экономит время и позволяет получать точные данные в различных условиях окружающей среды.

Кроме того, его высокоточная навигационная система RTK (Real-Time Kinematic) еще больше повышает точность геодезических и картографических данных, что значительно превосходит традиционные методы съемки с точки зрения эффективности и качества данных.

Аналогичные модели – серия беспилотников DJI Mavic 3 Enterprise, которая в отличие от традиционных методов, предлагает расширенные возможности съемки с использованием функций, необходимых для коммерческих целей. В эту серию входят такие модели, как Mavic 3E и Mavic 3T, которые обеспечивают высокую эффективность и точность аэрофотосъемки и инспекционных задач. DJI M3E, оснащенный широкоугольной камерой 4/3 CMOS и механическим затвором, обладает высокой эффективностью при составлении карт за счет минимизации размытия изображения в движении и поддержки быстрой интервальной съемки. В то же время его модуль RTK обеспечивает точность позиционирования до сантиметров, повышая качество собираемых данных.

С другой стороны, Mavic 3T также обладает тепловизионной камерой с разрешением 640×512 пикселей, что делает дрон идеальным инструментом для проведения различных важных задач, таких как пожаротушение, поисково-спасательная операция и поиск или изучение местности в ночное время суток. Способность этой модели измерять температуру в точке и в пространстве, а также возможность масштабирования с высоким разрешением позволяют проводить детальный осмотр с безопасного расстояния. Оба беспилотника оснащены 56—кратным гибридным зумом, обладают такими функциями, как распознаванием препятствий во всех направлениях и временем полета до 45 минут. Это позволяет беспилотнику охватывать большое пространство для съемки, а также обеспечивает безопасную эксплуатацию в сложных условиях.

Каких результатов удастся добиться с помощью беспилотников в области съемки и изучения поверхности Земли?

В зависимости от того, какую модель дрона вы выбрали, беспилотник будет обладать разными техническими характеристиками, и, кроме того, у них может отличаться программное обеспечение, что тоже играет немаловажную роль. На данный момент существуют различные модели беспилотников, которые при правильном подборе технических характеристик, могут быть использованы в различных областях промышленности. Так, например, дроны могут быть использованы для составления:

2D-ортомозаическая карта

С помощью программного обеспечения для геодезии, программа может объединить сотни или тысячи цифровых фотографий, сделанных дроном, и создать высококачественные 2D-ортомозаические карты. Важно отметить, что эти карты дают точное представление об исследуемой территории, поскольку все объекты правильно масштабируются и располагаются так, как они есть на самом деле, что обеспечивает бесценные данные для целей планирования и анализа.

Всё, что вам нужно знать о съемках с помощью беспилотников -

3D-ортомозаическая карта

Цифровые фотографии обследуемой территории могут быть скомпилированы в 3D карту, что дает полезные топографические данные. Эти изображения создаются с помощью фотограмметрии - обработки наложенных друг на друга аэрофотоснимков, в результате чего получаются подробные модели рельефа, которые можно использовать для различных целей, включая измерение объема, получение координат точки/объекта, анализ рельефа и визуализацию ландшафтов на 3D-картах.

3D-модели

С помощью беспилотников можно с легкостью создать 3D-модели объектов на геодезическом участке для быстрого сравнения с BIM (Building information modeling – информации о моделировании постройки). В отличие от 2D—моделей, эти 3D-модели предлагают всесторонний обзор, позволяющий проводить детальный анализ и виртуальны й сквозной контроль, что является основополагающей информацией для планирования проекта, корректировки дизайна и презентаций заинтересованным сторонам.

Составление тепловизионных карт

Съемка с помощью тепловизионной камеры позволяет быстро идентифицировать объекты с аномальными тепловыми признаками. Некоторые камеры обладает возможностями ночного видения и - при наличии соответствующих тепловизионных устройств, таких как Zenmuse H20N — позволяет проводить детальные тепловые съемки. Это имеет основополагающее значение для области применения, где требуются точные показания температуры. Например: в сельском хозяйстве для оценки состояния сельскохозяйственных культур и определения мест перегрева на полях, контроль систем полива, поиск грызунов и прочих вредителей. В строительстве для выявления дефектов изоляции или в энергетическом секторе для мониторинга линий электропередач и подстанций на предмет перегрева компонентов.

Получение облака точек с помощью лазерного сканирования

Беспилотник с лазерной камерой Zenmuse L2 позволит создавать облака точек высокой плотности. Лазерный луч фиксирует каждую деталь в пределах исследуемой области, в результате чего создается высокодетализированная 3D-модель местности и любых сооружений. Это позволяет получать точные данные о физических пространствах, которые могут быть использованы для различных целей, таких как городское планирование, управление окружающей средой и создание симуляторов виртуальной реальности.

Создание карт с помощью мультиспектральной съемки

Мультиспектральная съемка нашла широкое применение для получения информации о сельском хозяйстве и управлении растениеводством. В частности, мультиспектральное картографирование широко используется для мониторинга окружающей среды, оценки состояния растительности и эффективного управления ресурсами в целом. Это связано с тем, что технология мультиспектрального картографирования с помощью беспилотных летательных аппаратов позволяет выявлять проблемы, невидимые невооруженным глазом, будь то стресс растений, проблемы с распределением воды или нашествие вредителей. Анализируя изменения длины волны электромагнитного излучения, эта современная технология предоставляет полезные данные, которые могут служить основой для проведения различных работ, таких как оптимизация урожайности сельскохозяйственных культур. Мультиспектральная съемка вносит огромный вклад в проведение геодезических и археологических работ.

Дроны и BIM

В строительстве и управлении проектами съемка с помощью беспилотных летательных аппаратов может предоставить важные данные, необходимые для информационного моделирования зданий (BIM).

Так, на каждом этапе процесса строительства можно накладывать 3D-фотограмметрические или лазерные модели высокого разрешения, снятые с помощью дронов, и сравнивать их с заранее спланированными объектами BIM. Это позволяет выявлять несоответствия между планами и реальностью.

Раннее выявление этих проблем может уменьшить количество строительных ошибок, упущений и переделок. Такая возможность контроля проекта сделала дроны неотъемлемой частью современного строительства. Более того, интеграция данных, полученных с помощью дронов, с BIM облегчает более точный мониторинг и управление строительными проектами. Это позволяет проводить точные сравнения между запланированными моделями и фактическими условиями на объекте, что приводит к принятию быстрых и рациональных решений при строительстве. Своевременное сравнение планов и фактического исполнения сокращает количество и время задержек, а также расход материалов и средств за счет оптимизации рабочих процессов и повышения точности отслеживания проекта.

Насколько точны съемки с помощью беспилотников?

До того, как приобрести беспилотники и использовать их в работе геодезиста, необходимо разобраться с точностью аэрофотосъемки, поскольку от точности будут зависеть различные важные параметры. Какой степени точности можно достичь с помощью беспилотных летательных аппаратов?

Геодезические беспилотные летательные аппараты могут выполнять съемку с разной степенью точности, в зависимости от требований проекта и выбранной модели дрона. В ходе независимого исследования, проведенного компанией DroneDeploy, DJI Phantom 4 RTK достиг относительной точности по вертикали 2 см и относительной точности по горизонтали 1,20 см. Для некоторых задач, таких как контроль роста урожая или хода строительства, необходима достаточно высокая относительная точность. Для других задач, которые также требуют высокой абсолютной точности, существуют дроны, оснащенные функциями кинематики в реальном времени (RTK) и постобработки (PPK). В сочетании с несколькими GCP может быть достигнута точность на уровне обследования.

Как проходит процесс съемки с помощью дрона?

Использование дрона, выбор модели и оснащения, а также последующее использования дрона будет во многом зависеть от задач, для которых будет использоваться беспилотник. Различное оснащение обеспечивают различную степень точности, и, кроме того, некоторые из датчиков могут быть заменены, убраны, или, наоборот, добавлены для разных моделей беспилотников. Именно поэтому выбор подходящего конкретно вам дрона необходимо доверить консультантам – специалист поможет подобрать беспилотник, подходящий под требования, а также учтет пожелание клиента и найден компромисс между скоростью и точностью.

Как проходит сбор данных на месте?

Этап сбора данных на месте начинается с определения задачи картографирования и определения цели и объема аэрофотосъемки. Затем тщательно исследуется рассматриваемый участок для сбора необходимой информации, которая может повлиять на процесс сбора данных. Установка наземных контрольных точек является необязательным шагом, но он может значительно повысить точность аэрофотоснимков; это физические маркеры, размещенные на земле, которые можно идентифицировать на аэрофотоснимках. Также заранее необходимо разработать стратегию полета по траектории, по которой беспилотный летательный аппарат или воздушное судно будет выполнять съемку.
После составления плана полета в систему определения местоположения и ориентации (POS) поступают данные, фиксирующие точное местоположение и угловую ориентацию беспилотника. Только после этого можно приступить к выполнению задания по получению аэрофотоснимков объекта.

Как происходит обработка данных?

После сбора данных на месте начинается этап обработки данных. Он включает в себя анализ аэрофотоснимков вместе с данными POS и, если они используются, измерений с GCPS для выполнения воздушной триангуляции. Воздушная триангуляция – это метод, который математически определяет геометрию сфотографированной области под разными углами и является основополагающим для картографирования. Точность этого процесса тщательно проверяется, и, если он не соответствует необходимым стандартам, могут быть проведены дополнительные контрольные измерения для исправления любых расхождений. Как только триангуляция проходит проверку на точность, рабочий процесс создает цифровую модель поверхности (DSM), цифровую ортофотокарту (DOM) и 3D-модели рельефа.

Решения DJI для съемки с помощью беспилотных летательных аппаратов

Рассмотрев все преимущества и огромное количество возможностей, которые дают беспилотные летательные аппараты, возникает вопрос: какой беспилотник лучше всего подходит для съемки?

Ответ, в конечном счете, зависит от ваших приоритетов и задач. Однако мы рекомендуем также ознакомиться с подробным анализом и оценкой лазерной системы DJI Zenmuse L2 для DJI M 350/M300 – возможно, вам подойдет именно эта модель.

В техническом документе описываются методы точных измерений, проводится всестороннее сравнение с предшественником — DJI Zenmuse L1 — и подробный анализ характеристик, который включает в себя расходимость луча, возможности проникновения в растительность и интенсивность лазерного излучения. Дополнительные тесты и выводы дают более полное представление о производительности и возможностях L2, помогая вам определить, является ли он правильным выбором для ваших геодезических проектов.