За допомогою коптерів DJI компанія Altametris покращила безпеку, швидкість та масштабованість власних бізнес-процесів.
Чи здатний дрон DJI Matrice 300 RTK із корисним навантаженням Zenmuse P1 стати головним засобом геодезичної зйомки та картографування? На думку представників компанії Altametris, яка займається накопиченням та аналізом даних для французької залізничної компанії SNCF, — безперечно може. І це не голослівні заяви, а результати суворих випробувань.
Коптери і геодезичні роботи нового рівня
4 січня 2021 року спеціаліст із безпілотних літальних апаратів компанії Altametris прибув на ділянку залізниці SNCF, аби протестувати й порівняти методи зйомки. За традиційною технологією треба встановити до 40 поверхневих контрольних точок (GCP) на квадратний кілометр для досягнення роздільної здатності у 3 см. Це енергозатратна процедура, на яку необхідно принаймні 3 години. Альтернатива — використання високоточного тахеометра, але це потребує вдвічі більше часу.
Саме так Altametris виконувала зйомку залізничних шляхів за допомогою поверхневих контрольних точок (GCP) — чорно-білих картатих пластин, координати яких реєструються системою GPS Spectra. Фото: Altametris.
Обидва методи зав’язані на участі людей для контролю обладнання на залізничних шляхах та у безпосередній близькості до них, що створює додаткові ризики для оператора й потребує безлічі часу та зусиль, бо складний рельєф залізниці нелегко правильно й точно відобразити на мапі. Час та безпека — стрижневі фактори успішних геодезичних робіт, відповідно, інноваційні методики надають суттєву конкурентну перевагу.
Геодезичні роботи можуть супроводжуватися ризиками для безпеки робітників. Завдяки використанню безпілотника DJI для картографічних та геодезичних робіт переміщення по залізничному полотну потребуватиметься рідше. Фото: Altametris.
Представники Altametris забажали протестувати коптер DJI Matrice 300 RTK із корисним навантаженням Zenmuse P1, компанія мала сподівання на значне покращення ефективності та безпеки завдяки безпілотному геодезичному рішенню.
Вбудований модуль RTK (Real-time kinematic) уміє синхронізовувати власну роботу із урахуванням великої кількості даних від повнорозмірного сенсора Zenmuse P1, а число контрольних наземних точок (GCP) — зводиться до нуля. Втім, Altametris все-таки встановила шість таких для контроля якості, і навіть так вдалось зменшити час підготовки до операції на дві години.
Традиційно геодезичні та картографічні роботи потребують 2-3 спеціалістів, а оператора безпілотника вистачає одного, що економить кошти. Фото: Altametris.
Картографування за умов слабкої освітленості
Коптер DJI Matrice 300 RTK — основа для повітряного картографування та геодезичної зйомки, а корисне навантаження Zenmuse P1 та його повнокадровий сенсор — інструменти, здатні підняти якість робіт на новий рівень.
Впродовж місії освітленість на ділянці була слабкою, тому додатково встановили ті шість опорних точок GCP. Після завершення підготовчих робіт оператор коптера обрав область картографування та запустив DJI Matrice 300 RTK із підвісом Zenmuse P1.
За 20 хвилин система Zenmuse P1 із механічним затвором автоматично зробила 641 знімок із п’яти необхідних ракурсів на кожній опорній точці.
DJI Matrice 300 RTK легко транспортувати в спеціальному кейсі, а його розгортання займає кілька хвилин. Фото: Altametris.
Режим Smart Oblique Capture у Zenmuse P1 впорався з відповідальністю під час роботи з отримання великої кількості даних за короткий проміжок часу. Камера автоматично нахиляється й повертається у кожній контрольній точці й накопичує необхідний масив знімків під потрібними кутами. Цей режим у поєднанні з запрограмованим маршрутом польоту дає можливість оператору одним натисканням кнопки виконати складну місію картографування.
На подив працівників Altametris, низька освітленість не вплинула на якість зображень. Навпаки, Zenmuse P1, завдяки повнокадровому сенсору, презентував неймовірно точні дані. На знімках не знайшлося слідів шуму, це важливо, оскільки під час зйомки з великої дистанції навіть один неправильний піксель — це кілька сантиметрів невірно інтерпретованої інформації, що знижує точність фінального результату.
«Комбінація M300 RTK+P1 забезпечує високу якість та економію часу для щораз більших потреб фотограмметрії»
— Квентін Лемесл, Altametris
Програмне забезпечення DJI Terra для геодезії та фотограмметрії
Наступним кроком став імпорт 641 зображення до спеціального програмного забезпечення DJI Terra для створення фінальної 3D-моделі. Програма автоматично моделює «хмару точок» із доступних фотографій, зшитих разом шляхом суміщення пікселів суміжних фотографій. Ця хмара слугує основою для тривимірної сітки, що врешті трансформується в 3D-модель.
Процес автоматизовано, що полегшує завдання новачкам безпілотної зйомки та фотограмметрії. «Хмара точок» у разі потреби може бути скоректована в ручному режимі, якщо деякі пікселі некоректно співставилися. Але в проєкті Altametris усе зійшлося з першої спроби і дало можливість одразу перейти до 3D-моделювання. За 2 години 3D-модель уже була завершена і готова до аналізу.
Підключіть і літайте
Оператор Altametris налаштував DJI Matrice 300 RTK і Zenmuse P1 за дві хвилини і запустив місію картографування без зайвих затримок. Він просто розгорнув коптер, прикріпив Zenmuse P1, вставив батареї — і система готова до польоту.
Автопілот
Коптери дали Altametris змогу автоматизувати більшу частину робочого процесу. Після вибору плану польоту, що може базуватися на точках маршруту, загальному картографуванні, перспективній або коридорній зйомці, визначається конкретна траєкторія польоту для операції. Altametris контролює кожен параметр: перекриття знімка спереду та збоку, висоту, кочення, кут камери та запас. Фінальний, повністю автоматизований політ забезпечує достатню точність та кращу взаємодію між кількома операціями на одному майданчику.
Програмне забезпечення DJI Terra
Усі отримані дані від операції на місці обробили програмою Terra від DJI. Інтегроване в екосистему DJI програмне забезпечення використовує переваги всіх функцій коптера та камери для створення дуже точних 3D-моделей.
Програмне забезпечення поєднує піксельний аналіз фотографій із наявними метаданими для обчислення положення камери на всіх фотографіях відносно одна одної. Першим результатом стала хмара точок — основа для автоматично створюваної сітки. Потім цю сітку перетворили на готову 3D-модель місцевості.
Гігантський прорив геодезичної зйомки: від супутника до коптера
Методи GCP і тахеометрії базуються на інформації від супутників, що обертаються в екзосфері Землі. Високих показників точності вони досягають завдяки тріангуляції. Досягнення заданої точності — виклик для будь-якої альтернативної методики картографування та геозйомки. У Altametris була можливість напряму зрівняти точність безпілотника з точністю методів контрольних опорних точок та з результатами більш ранніх картографічних операцій на ділянці.
DJI Matrice 300 RTK із корисним навантаженням Zenmuse P1 зумів досягти роздільної здатності близько 2 см, що трохи точніше методу GCP (здатного на 2-3 см), і це вже можна порівнювати з методами тахеометрії (міліметрова точність).
Втім, головна перевага нашого методу — величезний об’єм інформації, що видається коптером DJI. Це дає змогу створювати дуже деталізовані моделі великих територій за короткі проміжки часу.
Опис процесу картографування компанії Altametris за допомогою безпілотника.
Зйомка за допомогою коптерів DJI
За прогнозами Altametris, потреба в точних даних у великих масштабах ростиме у міру оцифровки все більшого числа аналогових активів. У пошуках ідеального аналітичного рішення виокремили три базові фактори:
- Точність.
- Швидкість.
- Вартість.
За словами Максенса Троньє, дистриб’ютора професіональних коптерів із компанії Abot, безпілотники DJI — найбільш збалансовані продукти за вищезгаданими параметрами. Особливо, коли мова про великомасштабні зйомки та картографічні операції.
Інтелектуальне поєднання доступних метаданих, як-от положення у просторі, висота над рівнем моря від модуля позиціонування RTK (GPS L1 L2, ГЛОНАСС L1 L2, BeiDou B1 B2 та Galileo E1 E5a) та автоматизованого режиму Smart Oblique Capture (для зміни кутів зйомки та центрування) дає неймовірно точні результати, які можна отримати до 15 разів швидше, ніж за використання традиційних методів геодезичної зйомки та картографування.
Із цінником 12 700 евро (13 200 доларів) DJI Matrice 300 RTK навіть дешевший за приймач GCPs+Spectra GNSS, що використовувався Altametris раніше. Безпілотна система не має обмежень стосовно розміру області картографування. Навіть за умови, що 55 хвилин польотного часу недостатньо для покриття території, вбудована функція поновлення роботи дасть змогу безпілотним геодезистам без проблем відновити роботу після заміни акумулятора.
Порівняння методів геодезичної зйомки та картографування. GNSS і тахеометрія проти DJI Matrice 300 RTK із корисним навантаженням Zenmuse P1.
Порівняння методів фото/відеодокументації з рішеннями DJI для геодезичної зйомки та сканерами геодезичного рівня.
Економія часу та грошей — важливі фактори для Altametris. Продукція DJI здатна виконувати завдання у 15 разів швидше та вчетверо дешевше, ніж альтернативні варіанти, що робить впровадження безпілотників логічним для бізнесу. Втім, це не єдине важливе досягнення.
Безпека операторів — не менш важлива. Завдання суттєво полегшується з можливістю збору даних на безпечній дистанції від потенційних загроз, не останньою з яких є актуальна пандемія COVID.
DJI Matrice 300 RTK — не лише інструмент для збору розвідданих про об’єкти. Він виходить за межі, покращуючи процес картографування майже в усіх аспектах завдяки поліпшенню безпеки, швидкості, масштабування та автоматизації, пропонуючи готове неперевершене рішення, що швидко стає новим галузевим стандартом у сфері геодезичної зйомки та картографування.
