Функция Smart Oblique Capture от Zenmuse P1 осуществила революцию в сфере перспективной аэрофотосъемки и 3D-картографирования.

Когда речь об инструментах исследования, геодезисты и специалисты по ГИС ориентируются на самые высокие стандарты. Неудивительно, что многие геодезисты используют беспилотники для своих нужд картографирования и 3D-моделирования. Замеры, выполненные беспилотниками, всегда обеспечивают результаты, соответствующие стандартам точности измерения. По сравнению с традиционными методами съемки, беспилотники существенно сокращают время, стоимость и усилия.

Провести замеры беспилотниками сложнее, чем сделать несколько фотографий сверху. Нужно несколько этапов, начиная от подготовки наземных пунктов управления и планирования миссии до обработки изображений, которые Вы сделали с помощью геодезического программного обеспечения.

Часто геодезистам поручают изготавливать ортомозаики с высоким разрешением, сконструированные с использованием методов фотограмметрии, или 3D-модели, созданные с помощью перспективных камер и методов 3D-съемки.

С последним флагманским топографическим комплектом от DJI, Matrice 300 RTK (M300 RTK) и полезной нагрузки Zenmuse P1, геодезисты получили лучшее решение с точки зрения точности и эффективности. Благодаря функции P1 Smart Oblique Capture (SOC) геодезисты теперь могут фиксировать и создавать 3D-модели своих целей более эффективно, чем когда-либо прежде.

Что такое перспективная аэрофототопографическая съемка?

При выполнении топографо-геодезических работ с помощью беспилотников используется успешная технология 3D-моделирования − перспективная фотограмметрия, когда изображение фиксируются несколькими объективами. Эти несколько объективов монтируются вместе в ряд с зафиксированными углами оси. Полученные изображения обнаруживают детали, которых иногда не хватает, если делать только вертикальные фотографии, ведь эти детали могут быть закрыты растительностью или высокими сооружениями.

В системах камер для перспективной съемки традиционно используется механическая установка с пятью камерами в фиксированных положениях в перекрестной конфигурации; одна камера в центре окружена четырьмя другими камерами, спереди, сзади, слева и справа, одинаково удаленными с интервалом 90 градусов. Эта система размещает центральную камеру под наклонным углом, где угол «надир» (точка непосредственно под камерой на уровне земли) находится в известной фиксированной точке на изображении.

Преимущества перспективной съемки

Требования к точным 3D-моделям постоянно растут. Например, в рамках городского картографирования 3D-модели используются для управления площадями, анализа потребностей в энергии, мониторинга дорожного движения, загрязнения и управления в чрезвычайных ситуациях при стихийных бедствиях. Во время выполнения топографо-геодезических работ точная 3D-модель может выявить потенциальные проблемы на начальных этапах проекта.

По сравнению с вертикальной аэрофотосъемкой, можно сделать вывод, что перспективная фотосъемка имеет много преимуществ. Хотя вертикальный угол может помочь показать размещение объектов (зданий, улиц или открытого пространства), перспективные аэрофотоснимки лучше представляют объекты, например здания, характер местности, зеленые насаждения.

Еще некоторые преимущества перспективной съемки включают:

  • Изображения, сделанные с помощью камеры для перспективной съемки, обнаруживают детали, которые при других условиях (вертикальный обзор) могут быть закрыты растительностью или высокими зданиями.
  • Перспективная фотосъемка облегчает точное определение высоты объектов, если сравнить с вертикальными аэрофотосъемками.
  • В отличие от ортографической установки, где центральная камера смотрит прямо вниз, перспективная система фиксирует гораздо больше данных относительной высоты, поэтому опережает ортографическую установку. Это также делает невозможным любые искажения объективов во всех направлениях вокруг фокусной точки, от которых часто может страдать ортографический метод.
  • Благодаря возможности делать много снимков через контролируемые интервалы, собранная из каждого набора данных информация о положении и относительной высоте может быть сопоставлена а затем объединена, чтобы получить информацию об относительной высоте между элементами в целевой зоне, создавая карту данных о положении и высоте, что может быть предоставлена как 3D-карта обследуемой территории.

Ограничения перспективных камер

Однако есть недостатки, связанные с традиционными перспективными камерами. Из-за количества объективов установка может быть очень тяжелой и дорогой. Чем тяжелее нагрузка, тем  короче время полета и больше времени, затраченного на замену батарей, особенно для масштабных миссий.

С другой стороны, если пытаться сделать перспективную фотограмметрию или 3D-моделирование с помощью одной камеры, необходимо пять полетов (Nadir, FBLR), что занимает гораздо больше времени. Было время, когда уже искали новое, более легкое, быстрое и экономичное решение.

Что такое Smart Oblique Capture?

Smart Oblique Capture (SOC) − это новый альтернативный процесс, свойственный исключительно камерам P1 и коптерам Matrice 300. SOC использует единую камеру, установленную на карданном подвесе для функционирования всех 5 камер в перспективной системе. P1 − это камера с единственным объективом, но она может обеспечить те же результаты благодаря первоклассному программному обеспечению.

При подготовке зоны картографирования в программе DJI Pilot (при планировании миссии) SOC автоматически делит целевую геодезическую область на различные «секции». Эти секции обозначают, сколько углов фотографии зафиксировано в данной зоне. Например, секции в центре геодезической зоны получают пять фотографий, по одной под каждым углом (надир, спереди, сзади, слева и справа). Участки на периферии геодезической зоны требуют меньшего количества фотографий.

Благодаря Smart Oblique Capture, поскольку фотографии в каждом «наборе» снимков не делаются одновременно, данные о позиции, скорость беспилотника и направление кардана, включены в метаданные каждой фотографии, чтобы компенсировать изменение положения и перспективы; подобно математическим вычислениям, используемым для объединения последовательных снимков в перспективной камере.

В этом видео Вы увидите, что темно-зеленые зоны берут только одну сторону снимков, чисто для данных о высоте. Снимки надира зафиксированы лишь в желтых и светло-зеленых зонах, а затем в многочисленных точках красного специального целевого района, где нужно больше информации.

После завершения исследования можно использовать программное обеспечение для дальнейшей обработки, например, DJI Terra, для сбора всех данных и получения необходимых 3D-моделей; SD-карту можно просто подключить к ноутбуку, чтобы импортировать изображения для обработки.

Каждый набор данных из снимков (Nadir, FBLR) сравнивается между собой, где снимки надира используются для создания 2D-карты с видом сверху вниз. Направленные снимки с каждого положения сравниваются, чтобы определить информацию об относительной высоте для этих элементов на 2D-карте.

Ваши картографические задачи, зафиксированные с помощью M300 RTK и P1, могут быть обработаны с помощью DJI Terra, нашего универсального программного обеспечения для съемки коптерамы, что используется для планирования, визуализации, обработки и анализа аэрофотосъемки. Приложение позволяет пользователю быстро воспроизводить и визуализировать данные в режиме реального времени и уменьшает время обработки. Оно предоставляет подробные и точные результаты измерений для 2D-ортомозаик с высоким разрешением и реалистичных, полностью навигационных, реконструкций в 3D.

Преимущества Smart Oblique Capture

  • P1 − это одна полезная нагрузка, которая заменяет потребность в перспективной системе с несколькими камерами. Это уменьшает вес и увеличивает маневренность и гибкость развертывания; прикрепление к беспилотнику, в отличие от подключения к корпусу большего летательного аппарата, является основным преимуществом.
  • SOC уменьшает количество ненужных фотографий. Это означает, что нет необходимости тратить время на фотографирование на периферии объекта, а также занимает меньше места и используемой памяти, что ускоряет обработку.
  • Съемные объективы камеры Р1 позволяют заменять объективы в соответствии с потребностями проекта. Этого невозможно достичь с помощью традиционной перспективной камеры.
  • В дополнение к RTK-модулям M300, SOC может в полной мере воспользоваться кинематикой постпроцессинга. В ситуациях, когда RTK недоступен, доступный PPK, поскольку файлы миссий сохраняются с оригинальными данными исследований GNSS и файлами TimeStamps. MRK.

Больше о Zenmuse P1

P1 − это флагманская фотограмметрия и геодезическая полезная нагрузка DJI. Благодаря полнокадровому 45-мегапиксельному низкошумному высокочувствительному датчику со сменными объективами с фиксированным фокусным расстоянием 24/35/50 мм на трёхосевом стабилизированном подвесе это наша самая мощная картографическая камера на сегодня. P1 может фотографировать каждые 0,7 секунды (с выдержкой до 1/2000 секунды) и позволяет снять 3 км² за один полет.

Подробнее о функциях Р1 читайте здесь.

P1 совместим с DJI Matrice 300 RTK, нашей последней коммерческой платформой беспилотников. Способен к 6-направленному зондированию и позиционированию, 55 минут времени в полете и расстояние от пилота 15 км, M300 − это желаемое новое дополнение к любому флоту беспилотников.

Вырывайтесь вперед, будьте умнее

Сокращая количество изображений, SOC эффективно уменьшает время в воздухе, следовательно, общее время съемки и картографирования. Это дополнительное преимущество вследствие дальнейшего уменьшения времени постпроцессинга на 20-50%.

С ростом использования беспилотников в картографировании и строительстве постоянно возникает потребность в том, чтобы они стали более простыми и экономичными с точки зрения времени и затрат. Smart Oblique Capture − одно из таких новшеств, которое охватывает обе стороны.