Покрокова інструкція з проведення огляду даху дронами

З появою великих комерційних будівель у США попит на безпечну та ефективну перевірку дахів будинків значно зріс.

Кожна покрівля унікальна і потребує кількох перевірок. Щілини й діри можуть коштувати власникам тисяч доларів через перевитрати на опалення та спричиняти інші проблеми всередині будинку. 

У великих комерційних будівлях, де встановлені системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря, а також сонячні батареї, час від часу необхідно здійснювати планові перевірки.

Поява дронів в останнє десятиліття змінила спосіб перевірки дахів. Більше немає потреби діставати драбини та залишати черевики на землі. Дрон може зібрати цінну інформацію, якою легко поділитися із зацікавленими сторонами та людьми, що приймають рішення.

У цій статті ми детально розглянемо кроки, які потрібно виконати, використовуючи дрони для перевірки даху.

Зміст

Збирання даних

• Попередня оцінка об’єкта
• Встановлення цілі місії
• Перевірка налаштувань датчика
• Планування польоту
• Збір даних
• Ручна перевірка

Обробка даних

• Теплові й візуальні набори даних
• Наземні пункти контролю/контрольні пункти
• Налаштування DJI Terra

Відображення даних

Сторонні постачальники аналізу

Збирання даних

Попередня оцінка об’єкта

Дахи бувають різних форм і розмірів. Одні перевірки стосуються житлових дахів, а інші – комерційних. Важливо поглянути на обсяг проєкту, щоб зрозуміти, як найкраще з ним упоратися.

Розмір даху є одним із факторів, який слід враховувати. Якщо це невеликий дах, додаткові деталі можна зафіксувати за лічені хвилини (або навіть секунди). Для великих комерційних дахів може знадобитися більше часу, тому планувати політ треба відповідно.

Висота будівлі є основним фактором для плануванні місії. Швидкий політ на вершину будівлі дасть інформацію про її висоту, що допоможе краще спланувати місію.

Іншим важливим фактором є попередня оцінка об’єктів навколо будівлі. DJI Mavic 3 Enterprise використовує систему передачі даних O3 Enterprise Transmission для забезпечення стабільного з’єднання з дроном, а також всеспрямоване уникнення перешкод і APAS 5.0, які допомагають убезпечити дрон під час польотів в обмеженому просторі та безпечно повернутися додому після завершення місії. Якщо перевіряється дах будівлі з автостоянкою поруч, переконайтеся, що Ви дотримуєтеся правил техніки безпеки щодо експлуатації дрона і польотів над людьми. Плануючи місію, переконайтеся, що лінія польоту не виходить занадто далеко за межі периметра будівлі.

Встановлення цілі місії

На даху може бути багато різних об’єктів, тому важливо розуміти мету проєкту. Різні цілі можуть вимагати іншого джерела даних (візуальних, теплових тощо) або інших вимог щодо точності / роздільної здатності.

Нижче наведено деякі з основних випадків використання інспекцій даху:

• Виявлення тріщин / протікання
• Перевірка ОВК (системи опалення, вентиляції, кондиціювання) 
• Перевірка сонячних панелей
• Перевірка вихлопних газів

Розглядаючи випадки, які потребують використання теплового датчика (перевірка сонячних панелей, виявлення витоків, перевірка систем опалення, вентиляції та кондиціонування тощо), політ часто слід виконувати одразу після заходу сонця. Це гарантує, що не буде теплового навантаження від прямого сонячного світла, але дах / 
сонячні батареї залишатимуться теплими протягом дня. Очевидно, що виявлення тріщин у даху було б майже неможливим за допомогою візуального датчика в сутінках, тому інколи потрібно двічі літати над одним дахом (до та після заходу сонця).

Для виявлення витоків намагайтеся НЕ літати безпосередньо після дощу. Найкраще почекати принаймні 24 години після дощу (до тижня після), щоб зрозуміти дренаж / витік. Буде складністю й термічний аналіз, якщо літати після дощу, а проблема криється у стоячій воді.

Також важливо оцінити розміри будівлі. Не намагайтеся злетіти на 6 метрів від даху надвеликої комерційної будівлі вперше. Це не тільки займе надто багато часу, але й може бути небезпечним для недосвідченого пілота. Завдяки 42 хвилинам польоту  Mavic 3 Enterprise із підключеним модулем RTK здатен на великі місії – просто плануйте їх відповідно.

Вимоги до точності даних для перевірки даху є ще одним аспектом, який слід враховувати. Часто вимірювання цілей за допомогою базової станції у верхній частині даху може бути складним, але за допомогою Mavic 3 Enterprise і модуля RTK можна генерувати сантиметрову точність без використання наземних контрольних точок (для уточнення все одно потрібні контрольні точки). Часто точність даних не має першочергового значення, оскільки більшість із цих варіантів використання орієнтовані на перевірку, але якщо дані потрібно узгодити з іншими даними на робочому місці, RTK є чудовим варіантом. Технології RTK, PPK і Cloud PPK можуть допомогти отримати високий рівень точності для проєкту.

Перевірка налаштувань датчика

Вибираючи параметри камери / сенсора, слід враховувати кілька факторів. Автоматичних налаштувань зазвичай достатньо для збору якісних даних, але якщо потрібні вказівки щодо налаштування візуального датчика, ось рекомендації:

• Витримка 1/1000 або вище під час денного польоту. Під час польоту вночі головним фактором буде розмиття в русі, тому спробуйте встановити витримку якомога меншу, щоб чітко бачити дах.
• Використовуйте налаштування ISO, щоб збалансувати витримку. Удень найкраще тримати ISO в режимі Auto, але під час нічних польотів можна підлаштувати його, щоб домогтися «яскравішого» зображення, якщо потрібно використовувати більш коротку витримку.
• Формат зображення: JPG
• Співвідношення зображення 4:3
• Механічний затвор: УВІМК
• Сенсори (для теплової зйомки): УСІ

Якщо це інспекція з тепловізором, пропонується встановити колірну палітру IronRed, оскільки існує велика різниця між кольорами залежно від температури в полі зору камери.

Ми також рекомендуємо спочатку витратити час на швидкий політ над дахом. Це може допомогти знайти найкращі налаштування камери перед польотом. Дах може бути набагато яскравішим, ніж Ви очікуєте, і якщо Ви заблокуєте ручні налаштування камери над першою маршрутною точкою, часто зображення буде розмитим.

Планування польоту

Найпоширеніший метод огляду даху – це зібрати достатньо фотографій, що перекриваються, щоб створити карту високої роздільною здатності та 3D-модель даху. Це можна зробити за допомогою програми DJI Pilot 2, якщо використовувати дрон Mavic 3 Enterprise Series.

Під час планування місії найкращим способом буде вибрати опцію «Картування місії». Ось посібник, який допоможе розпочати картографічні місії.

Деякі налаштування, рекомендовані спеціально для перевірки даху

• Використовуйте параметри перекриття за замовчуванням: 70% та 80%. Цього має бути достатньо, щоб створити якісну 3D-модель для візуального сенсора.
• Якщо потрібне тепло, рекомендується 80% бокового нахилу та переднього нахилу.
• Вибираючи висоту, потрібно використовувати повзунки «Висота маршруту польоту» та «Цільова поверхня до точки зльоту». Оптимальна висота польоту над дахом для житлових будинків становить 7,62-15,24 метра. Для великих комерційних будівель ця висота може бути недосстатньою, тому рекомендується планування на висоті 15,24-30,48 метра над дахом. Використовуючи швидкий політ для перевірки висоти будівлі, можна відповідно встановити висоту місії. Наприклад, якщо Ви перевіряєте висоту даху житлового будинку, що становить 7,62 метра, установіть цільову поверхню до точки зльоту на 7,62 метра, а висоту місії – 15,24-22,86 метра. Якщо Ви перевіряєте висоту даху 15,24 метра, плануйте цільову поверхню для зльоту на висоті 15,24 метра, а висоту маршруту польоту – 30,48-45,72 метра.
• За допомогою повзунка Target Surface to Takeoff Point можна досягти правильних налаштувань перекриття, навіть якщо дрон було запущено з землі. За допомогою датчика 4/3 дюйма Mavic 3 Enterprise можна знімати неймовірні деталі з великим динамічним діапазоном.

Ось GSD-розрахунки з M3E:

Ось GSD-розрахунки з M3T:

Якщо потрібна 3D-реконструкція, серія Mavic 3 Enterprise може використовувати функцію Smart Oblique. Це допомагає контролювати підвіс під час польоту, щоб автоматично знімати косі зображення, а не просто NADIR.

ВАЖЛИВО: якщо метою є обстеження сонячних панелей на даху за допомогою термальних сенсорів, Smart Oblique НЕ РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ для точного вимірювання температури.

Напрямок і швидкість польоту є аспектами, які слід враховувати. У Mavic 3 Enterprise використовується механічний затвор 4/3 дюйма, який дає змогу швидко знімати, зберігаючи точність зображення та мінімізуючи спотворення картинки. Його час зйомки 0,7 секунди допомагає дрону знімати набагато швидше, ніж попередні версії. Швидкість польоту не настільки важлива для Mavic 3 Enterprise, але якщо метою є термічна перевірка за допомогою M3T, спробуйте обмежити максимальну швидкість нижче 16 км/год (~4,4 м/с), щоб мінімізувати розмитість зображення та неправильні зчитування зображення з термодатчиків.

Плануючи напрямок польоту та знімаючи лише візуальні зображення, рекомендується летіти в найефективнішому напрямку. Для перевірки теплових сонячних панелей на дахах рекомендується літати паралельно до панелей для отримання найкращих результатів під час обробки даних.

Збір даних

Ознайомившись із будівлею, визначивши масштаби проєкту та підготувавши місію картографування, треба бути готовим до збору даних.

Переконайтеся, що Ви можете підтримувати візуальну лінію видимості за допомогою дрона. Це може бути складно під час зйомки дахів будівель. Уважно стежте за планом польоту дрона та FPV-камерою, щоб переконатися, що Ви не працюєте над людьми. Коли місія буде завершена, дрон або повернеться додому, або сяде (залежно від налаштувань завершення місії).

Ручна інспекція

Після завершення автоматизованої місії (якщо бажаєте) можна отримати додаткові дані сайту. Екран ручної зйомки, показаний нижче, має багато функцій, які допоможуть отримати максимальну віддачу від перевірки вручну. У Mavic 3 Enterprise і Mavic 3 Thermal використовується 56-кратний гібридний датчик збільшення, і за допомогою правого колеса прокрутки можна регулювати рівень збільшення датчика.

Щоб краще зрозуміти свою ціль під час перевірки вручну за допомогою Mavic 3T, DJI пропонує перегляд поруч, щоб показувати зум і теплову камеру. Натиснувши кнопку SBS на екрані, можна вибрати відображення обох переглядів одночасно.

Якщо використовувати датчик масштабування з M3T, рекомендується застосовувати функцію Link Zoom, щоб зберегти датчики масштабування та термодатчики на одному рівні масштабування.

Обробка даних

Теплові та візуальні набори даних

Коли об’єкт знято, настає час перетворити дані на високоякісну 2D-ортомозаїку та 3D-модель. Із DJI Terra цей процес простий. Подивіться відео, щоб дізнатися більше про етапи обробки даних у DJI Terra.

Швидкі кроки для обробки даних за допомогою DJI Terra:

• Імпортуйте фотографії / папки в DJI Terra
• У разі обробки як візуальних, так і теплових наборів даних рекомендується обробляти набори даних окремо.
• Виберіть типи вихідних даних (2D-карта, 3D-модель) і розширення файлів (Tiff, Obj тощо), які Ви шукаєте, і визначте систему координат (якщо використовується служба NTRIP)
• Запустіть аеротріангуляцію.
• За бажанням можна змінити межу реконструкції на цьому етапі. Це допоможе пришвидшити час обробки та виведе розміри вихідних даних, фокусуючись лише на об’єкті зшивання.
• Додатковий крок: імпортуйте дані наземної контрольної точки та виберіть правильний код EPSG для регіону. Скористайтеся цим посібником з наземних контрольних точок, щоб дізнатися більше.
• Виконайте етапи реконструкції 2D карти та 3D моделі

Будь ласка, зверніть увагу, що DJI Terra не гарантує радіометричний зшитий вихід, лише необроблені зображення.

Після завершення можна переглянути звіт, щоб зрозуміти точність карти. Тепер дані готові до перегляду та експорту.

Відображення даних

У DJI Terra є кілька функцій, які допоможуть переглядати й аналізувати дані. Можна вимірювати тріщини та витоки за допомогою інструментів анотації, а за допомогою миші ― переміщатися по 3D-моделі. У разі відображення протягом тривалого періоду DJI Terra має інструмент для нескінченного обертання 3D-моделі.

Розгляньмо типові результати перевірки даху.

Зазвичай аналізують 2D-ортомозаїку замість 3D-моделі, шукаючи витоки, тріщини та температурні нерівності. 3D-модель допомагає надати об’єкту перспективу, але часто інструменти аналізу сторонніх розробників для термічної перевірки аналізують необроблені зображення замість 3D-моделі. Якщо клієнт запитує набір даних, ось деякі, підтримувані DJI Terra. Усі експортовані дані мають географічну прив’язку та можуть бути імпортовані в інструмент аналізу третьої сторони на вибір (DroneDeploy, Raptor Maps тощо).

DJI також має інструмент термічного аналізу. У цій програмі можна аналізувати необроблені зображення та оброблені набори даних, щоб повністю зрозуміти показники температури. Існує також загальнодоступний інструмент від Еріка Олсена для перетворення теплових даних у формат RJPG, щоб імпортувати їх до інструментів термічного аналізу Flir.

Інші рішення для аналізу

Є багато спеціалізованих програм, які допомагають автоматизувати аналіз перевірок. Якщо потрібно автоматизувати виявлення тріщин, витоків, проінспектувати сонячні панелі тощо, ознайомтеся з цими постачальниками рішень, які можуть допомогти автоматизувати робочий процес.

DroneDeploy — це постачальник інструментів хмарної обробки, який наніс на карту та обробив понад 500 мільйонів акрів у всьому світі. Їхні інструменти охоплюють багато різних галузей (будівництво, сільське господарство, нафта та газ, сонячна енергія тощо). У DroneDeploy є кілька спеціалізованих інструментів і звіти про перевірки даху.

Roof Report від DroneDeploy допомагає отримати розміри дахів із обробленої 3D-моделі. Випадок використання більше призначений для планування монтажу сонячних панелей та розуміння розміру даху, але не має інструменту автоматичного виявлення пошкоджень.

DroneDeploy також має інструмент радіометричного теплового аналізу, який може допомогти визначити проблеми на тепловій карті. Просто використовуйте гістограму ліворуч, щоб змінити діапазон температур. Вони також мають паралельний інструмент, який допомагає зрозуміти різницю між кількома датами рейсів.

Якщо метою є більше зосередження на виявленні пошкоджень, Loveland Innovations та Eagleview є двома цікавими варіантами для автоматизованого виявлення проблем. У них є низка інструментів, які можуть виявити не лише тріщини, але й невеликі отвори / ямки від граду та пошкодження дерев. Зверніть увагу на веб-інструмент IMGING від LoveLand Innovation для аналізу даних разом зі зразком сторінки звіту від Eagleview.

І, якщо сценарій використання зосереджений на тепловій системі, Raptor Maps добре відомий завдяки аналізу теплових зображень. Оскільки на сьогодні проаналізовано понад 50 ГВт сонячних панелей, їхні рішенняє основним інструментом для аналізу цих джерел енергії. Перегляньте знімок екрана з їхнього інструменту нижче, щоб зрозуміти перевірки сонячних панелей з цією програмою.