С помощью беспилотников DJI компания Altametris улучшила безопасность, скорость и масштабируемость своих бизнес-процессов.
Способен ли коптер DJI Matrice 300 RTK с полезной нагрузкой Zenmuse P1 стать главным инструментом геодезической съемки и картографирования? По мнению представителей компании Altametris, занимающейся накоплением и анализом данных для французской железнодорожной компании SNCF — бесспорно. И эти заявления подтвердились результатами суровых испытаний.
Коптеры и геодезические работы нового уровня
4 января 2021 специалист по беспилотным летательным аппаратам компании Altametris прибыл на участок железной дороги SNCF, чтобы протестировать и сравнить методы съемки. По традиционной технологии требуется установить до 40 поверхностных опорных точек (GCP) на квадратный километр для достижения разрешения в 3 см. Это энергозатратная процедура на три часа минимум. Альтернатива — использование высокоточного тахеометра, но это требует еще вдвое больше времени.
Так Altametris выполняла съемку железнодорожных путей при помощи поверхностных опорных точек (GCP) — черно-белых клетчатых пластин, координаты которых регистрируются системой GPS Spectra. Фото: Altametris.
Оба метода завязаны на участии людей для контроля оборудования на железнодорожных путях и в непосредственной близости к ним, что создает дополнительные риски для оператора и требует массу времени и усилий, потому что сложный рельеф железной дороги нелегко правильно и точно отобразить на карте. Время и безопасность — ключевые факторы успешных геодезических работ, соответственно, инновационные методики предоставляют существенное конкурентное преимущество.
Геодезические работы могут сопровождаться рисками для безопасности рабочих. Благодаря использованию беспилотника DJI для картографических и геодезических работ перемещение по железнодорожному полотну будет требоваться реже. Фото: Altametris.
Представители Altametris пожелали протестировать коптер DJI Matrice 300 RTK с полезной нагрузкой Zenmuse P1. Компания надеялась на значительное улучшение эффективности и безопасности благодаря беспилотному геодезическому решению.
Встроенный модуль RTK (Real-time kinematic) умеет синхронизировать свою работу с учетом большого количества данных от полноразмерного сенсора Zenmuse P1, а число контрольных наземных точек (GCP) — сводится к нулю. Впрочем, Altametris все-таки установила шесть таких для контроля качества, но даже так удалось уменьшить время подготовки к операции на два часа.
Традиционно для геодезических и картографических работ требуются 2-3 специалиста, а оператора беспилотника хватает одного, что экономит средства. Фото: Altametris.
Картографирование в условиях слабой освещённости
Коптер DJI Matrice 300 RTK — основа воздушного картографирования и геодезической съемки, а полезная нагрузка Zenmuse P1 и его полнокадровый сенсор — инструменты, способные поднять качество работ на новый уровень.
Во время миссии освещённость на участке была слабой, поэтому дополнительно установили те шесть опорных точек GCP. По завершении подготовительных работ оператор коптера выбрал область картографирования и запустил DJI Matrice 300 RTK с подвесом Zenmuse P1.
За 20 минут система Zenmuse P1 с механическим затвором автоматически сделала 641 снимок из пяти необходимых ракурсов на каждой опорной точке.
DJI Matrice 300 RTK легко транспортировать в специальном кейсе, а его развертывание занимает несколько минут. Фото: Altametris.
Режим Smart Oblique Capture в Zenmuse P1 справился с ответственностью во время работы по получению большого количества данных за короткий промежуток времени. Камера автоматически наклоняется и поворачивается в каждой контрольной точке и накапливает необходимый массив снимков под нужными углами. Этот режим в сочетании с запрограммированным маршрутом полета даёт возможность оператору одним нажатием кнопки выполнить сложную миссию по картографированию.
К удивлению работников Altametris, низкая освещённость не повлияла на качество изображений. Напротив, Zenmuse P1, благодаря полнокадровому сенсору, предоставил невероятно точные данные. На снимках не нашлось следов шума. Это важно, так как при съемке с большой дистанции даже один неправильный пиксель — это несколько сантиметров неверно интерпретированной информации, что снижает точность финального результата.
«Комбинация M300 RTK + P1 обеспечивает высокое качество и экономию времени для растущих потребностей фотограмметрии»
— Квентин Лемесл, Altametris
Программное обеспечение DJI Terra для геодезии и фотограмметрии
Следующим шагом стал импорт 641 изображения в специальное программное обеспечение DJI Terra для создания финальной 3D-модели. Программа моделирует «облако точек» из доступных фотографий, сшитых путём совмещения точек смежных кадров. Это облако служит основой для трехмерной сетки, и в итоге трансформируется в 3D-модель.
Процесс автоматизирован, что облегчает задачу новичкам беспилотной съемки и фотограмметрии. «Облако точек» при необходимости может быть скорректировано в ручном режиме, если некоторые пиксели некорректно сопоставились. Но в проекте Altametris все сошлось с первой попытки, что дало возможность перейти сразу к 3D-моделированию. За два часа 3D-модель уже была завершена и готова к анализу.
Подключите и летайте
Оператор Altametris настроил DJI Matrice 300 RTK и Zenmuse P1 за две минуты, и запустил миссию картографирования без лишних задержек. Он просто распаковал коптер, прикрепил Zenmuse P1, вставил батареи — и система готова к полету.
Автопилот
Коптеры дали Altametris возможность автоматизировать большую часть рабочего процесса. После выбора плана полёта, что может базироваться на точках маршрута, общем картографировании, перспективной или коридорной съёмке, определяется конкретная траектория полета для операции. Altametris контролирует каждый параметр: перекрытие снимка спереди и сбоку, высоту, качение, угол камеры и запас. Финальный, полностью автоматизированный полёт приводит к повышению точности и лучшему взаимодействию нескольких операций на одной площадке.
Программное обеспечение DJI Terra
Все полученные данные на месте обработали программой Terra от DJI. Интегрированное в экосистему DJI программное обеспечение использует преимущества всех функций коптера и камеры для создания очень точных 3D-моделей.
Программное обеспечение сочетает пиксельный анализ фотографий с имеющимися метаданными для вычисления положения камеры на всех фотографиях относительно друг друга. Первым результатом стало «Облако точек» — основа для автоматически создаваемой сетки. Затем эту сетку превратили в готовую 3D-модель местности.
Гигантский прорыв геодезической съёмки: от спутника до коптера
Методы GCP и тахеометрии базируются на информации со спутников в экзосфере Земли. Высоких показателей точности они достигают за счёт триангуляции. Достижение заданной точности — вызов для любой альтернативной методики картографирования и геосъёмки. В Altametris была возможность напрямую сравнить точность беспилотника с точностью методов контрольных опорных точек и с результатами более ранних картографических операций на участке.
DJI Matrice 300 RTK с полезной нагрузкой Zenmuse P1 сумел достичь разрешения около 2 см, что немного точнее метода GCP (способного на 2-3 см), и это уже можно сравнивать с методами тахеометрии (миллиметровая точность).
Впрочем, главное преимущество нашего метода — огромный объём информации, выдаваемый коптером DJI. Это позволяет создавать очень детализированные модели больших территорий за короткие промежутки времени.
Описание процесса картографирования компании Altametris с помощью беспилотника.
Съемка с помощью беспилотников DJI
По прогнозам Altametris, потребность в точных данных в больших масштабах будет расти по мере оцифровки всё большего числа аналоговых активов. В поисках идеального аналитического решения выделили три базовых фактора:
- Точность.
- Скорость.
- Стоимость.
По словам Максенса Тронье, дистрибьютора профессиональных дронов из компании Abot, беспилотники DJI — наиболее сбалансированные продукты по вышеуказанным параметрам. Особенно, когда речь о крупномасштабных съёмках и картографических операциях.
Интеллектуальное сочетание доступных метаданных, таких как положение в пространстве, высота над уровнем моря от модуля позиционирования RTK (GPS L1 L2, ГЛОНАСС L1 L2, BeiDou B1 B2 и Galileo E1 E5a) и автоматизированного режима Smart Oblique Capture (для изменения углов съёмки и центрирования) даёт невероятно точные результаты, которые можно получить в 15 раз быстрее, чем при использовании традиционных методов геодезической съёмки и картографирования.
С ценником 12 700 евро (13 200 долларов) DJI Matrice 300 RTK даже дешевле приемника GCPs + Spectra GNSS, что применялся Altametris раньше. Беспилотная система не имеет ограничений по размеру области картографирования. Даже при условии, что 55 минут полётного времени недостаточно для покрытия территории, встроенная функция возобновления работы позволит беспилотным геодезистам без проблем восстановить работу после замены аккумулятора.
Сравнение методов геодезической съемки и картографирования. GNSS и тахеометрия против DJI Matrice 300 RTK с полезной нагрузкой Zenmuse P1.
Сравнение методов фото/видеодокументации с решениями DJI для геодезической съёмки и сканерами геодезического уровня.
Экономия времени и денег — важные факторы для Altametris. Продукция DJI способна выполнять задачи в 15 раз быстрее и в четыре раза дешевле альтернативных вариантов и делает внедрение беспилотников логичным для бизнеса. Впрочем, это не единственное достижение.
Безопасность операторов — не менее важна. Задача существенно облегчается с возможностью сбора данных на безопасной дистанции от потенциальных угроз, не последняя из них — актуальная пандемия COVID.
DJI Matrice 300 RTK — не только инструмент для сбора разведданных об объектах. Он выходит за рамки, улучшая процесс картографирования почти во всех аспектах за счет улучшения безопасности, скорости, масштабирования и автоматизации, предлагая готовое непревзойдённое решение, что быстро становится новым отраслевым стандартом в области геодезической съёмки и картографирования.
