Minden, amit a drónos földmérésről, drónos területfelmérésről tudni kell

Következő cikkünk összefoglalja a drónos földméréshez, teljesítésekhez, pontossághoz és munkafolyamatokhoz szükséges tudnivalókat röviden. Ha érdekli a drónok világa, esetleg többet szeretne tudni a drónos földmérésről, drónos területfelmérésről, akkor olvasson tovább ,mert értékes információkat kaphat.

Először is mivel foglalkozik egy földmérő?

A földmérő vagy geodéta szakember a Föld felületének és azon lévő természetes és mesterséges tárgyainak vízszintes és magassági felmérésével, helyük meghatározásával és ábrázolásával foglalkozik. Felméri az erre használatos eszközzel a terepen található alakzatokat és elkészíti ezek térképeit digitális és grafikus formában.

Földmérő mérnök és GNSS műszere

Mi a szerepe a drónnak egy területfelmérési munka során?

A drónok olyan pilóta nélküli légi járművek, amelyek hatékonyan segítik a térképészeti, építőipari és egyéb különböző területeket. Napjainkban számos iparág alkalmazza hatékonysága, gyorsasága és pontossága miatt. Különböző eszközökkel felszerelve, többféle feladatra is képesek, emiatt még rengeteg kiaknázatlan lehetőség rejlik bennük.

Alapvetően a nyers adatgyűjtés a feladatuk (fotózás, videózás, lézerszkennelés), de léteznek már mesterséges intelligenciával ellátott rendszerek is, ezek valós időben dolgozzák fel a gyűjtött adatokat. A nyers adatokat aztán valamilyen módon kiértékeljük attól függően, hogy mire van szükség, de ez már szoftveres útómunka, amit számítógépen végzünk. Erre később visszatérünk.

Néhány felmérési példa, ami már elterjedt szerte a világon: földmérés / területfelmérés, település térképezés, mezőgazdasági felmérések (NDVI), energetikai felmérés (hőkamerás felmérés), környezetvédelmi felmérés (pl.: gázérzékelővel), épületfelmérés (homlokzat és teljes 3D épület felmérése) stb. Jelen cikkünk azonban a földmérésre, területfelmérésre fókuszál.

Milyen szempontokat kell figyelembe venni a drónos adatgyűjtés során?

Autonóm repülés

A leghatékonyabb munkát a legtöbb esetben automatikus repüléssel végzik, amikor előre meghatározott útvonalak mentén, fix sebességgel és adott magasságon halad az adatgyűjtő szenzorral felszerelt drón. Azonban vannak bizonyos esetek, amikor szükség lehet manuális repülésre kiegészítésként vagy éppen csak azzal lehet megoldani a feladatot.

GPS/RTK

A drónok GPS segítségével navigálnak, a hálózati RTK korrekcióval vagy bázisállomással kompatibilis drónok pedig még pontosabb helymeghatározással bírnak, így még precízebb felméréseket kaphatunk. (RTK: valós idejű kinematika)

Adatgyűjtő eszközök

A repülés során a drónra szerelt szenzor folyamatosan készít felvételeket vagy lő ki lézernyalábokat (lidar) attól függően, hogy milyen eszköz van a gépen. A képekből előállítható térképekhez megfelelő nagyfelbontású RGB kamerákat szokás használni. A kamerás drónokat úgy kell beállítani, hogy a képek teljesen lefedjék az egész felmérendő területet. A beállításoknál a „FRONT LAP” és „SIDE LAP”  paraméterekkel  szabályozható a képek közötti átfedés mértéke. Érdemes 60-80 % környékén beállítani ezeket.

A kamerák dőlésszöge sem mindegy, 2D- s felméréshez merőlegesen a felületre állítjuk a kamerát (nadir),  3D- s felmérésnél döntött kamerás (oblique) felvételezéssel is kombinálni kell.

Terepi felbontás

Az egyik legfontosabb tényező a terepi felbontás (GSD), ami meghatározza a térkép megjelenítési részletességét. Ennek mértékegysége centiméter/pixel. Ez annyit jelent, hogy ha azt mondjuk, hogy 5cm/px, akkor 1 pixel 5cm oldalhosszúságú. Ha a térképünkön 3centiméteres apró részleteket kell megtalálni, akkor a 3cm/px-es felbontás nem lesz elég, hiszen elmosódott, kivehetetlen lesz a keresendő részlet. A GSD mértékét befolyásolja a repülési magasság és a kamera teljesítménye.

Lidar

A lidar egy olyan lézeres letapogató eszköz, aminek nagy előnye a kamerákkal szemben, hogy “belát” a növényzet alá. Rendkívül hasznos, amikor a növényzet nélküli domborzatmodellt kell előállítani a begyűjtött adatokból, ugyanis keletkezik térbeli adat a föld felszínéről is, így ki lehet vonni a növényzetet a modellből.

Továbbá nagy különbség még, hogy míg a kamerák koordinátákkal ellátott fényképeket rögzítenek és ebből fotogrammetriai úton lehet pontfelhőt előállítani, addig a lézerszkenner (lidar) rögtön pontfelhőt állít elő, ráadásul sokkal sűrűbbet.

Hogy mi a fotogrammetria és a pontfelhő? Erre még visszatérünk.

Időjárási körülmények

A felmérést befolyásoló tényező még, az időjárás. Nem ideális repülni nagy szélben, ködben, csapadékos, párás és fagyos (jegesedés kockázata) időben, hiszen kockáztatjuk az eszköz biztonságát illetve, ha a feladat megköveteli rossz fényviszonyok mellett se felvételezzünk a felmérés eredményének minősége érdekében.

Akkumulátor kapacitás

Vegyük figyelembe energia kapacitásunkat is. Mennyi akkumulátor áll rendelkezésre, azokkal mennyi feladatot tudunk ellátni és nem utolsó sorban nagyon fontos tudni az állapotukat, hiszen szintén kockázatos lehet, ha a munka során megy tönkre.

Célszerű tehát a munkánkat előre alaposan átgondolni és megtervezni, mert elég sok szempontot kell figyelembe venni.

Milyen drónokat használnak felmérésre? Melyik a legalkalmasabb?

A válasz végső soron a prioritásban rejlik. A felmérés pontossági követelményeit, az adatgyűjtő eszközök paramétereit és a költségeket mind figyelembe kell venni. Rengeteg féle drón létezik a kereskedelmi forgalomban, most erre nem térünk ki részletesen. A forgószárnyú és a merevszárnyú drónt hasonlítjuk össze nagyon röviden a felmérés relevanciája szempontjából.

  • A forgószárnyas eszköz: nagyon mozgékony, képes egy helyből felszállni, de általában lassabb sebességgel képes repülni, mint egy merevszárnyú gép. Kisebb területek, objektumok felmérésére alkalmasabb, rövidebb akkumulátoridővel, kisebb hatótávval bír és általában olcsóbb is (nagy többségben). Vannak olyanok, amiken cserélhetők a szenzorok, így többféle feladatot is el tudnak látni.
  • A merevszárnyú UAV: kevésbé mozgékony, inkább nagyobb területek felmérésére tervezték. Hatalmas távokat képes rövid időn belül megtenni, mivel nagy sebességgel képes repülni és hosszú akkumulátor idővel rendelkezik. Több millió forintos repülőgépek és a hozzá kapható szenzorok is drágábbak. Régebben szükség volt nekik egy nagyobb területre, ahonnan felszállhattak, ma már léteznek olyanok, amik képesek egy helyből is felemelkedni.

Forgószárnyú drón

Merevszárnyú drón

Mikor célszerű drónt alkalmazni földméréshez?

Ehhez először vizsgáljuk meg a hagyományos és a drónos módszert. A földmérők a műszerrel pár méterenként mérnek pontokat, aminek megkapják a vízszintes és magassági értékeit. Majd ezeket a pontokat felhasználva készítenek térképet, terepmodellt stb. Ha veszünk egy nagyobb projektet, például ha egy 100 hektáros területet kell ilyen módon felmérni, akkor az időben nagyon hosszúra nyúlik és emiatt elég költséges lesz. Ráadásul lehetséges az is, hogy többször vissza kell menni, mert valami kimaradt a felmérés során. Ha földtömegszámítás, térfogatszámítás a feladat, akkor ráadásul ez a fajta módszer elég pontatlan eredményeket fog hozni, amit az alábbi ábra jól szemléltet.

De mégis mennyivel gyorsabb a drónos a hagyományos módszernél?

Erre azért nincsenek egzakt számok, mivel sok részleten múlik, de ha mindenképp szeretnénk valamit mondani, akkor röviden jellemezve két példa az általunk használt felmérő drónokkal:

  •  10 hektár 40 perc alatt 35m magasan repülve, 4m/s sebességgel,  1cm/px felbontással
  • 50 hektár 60 perc alatt 120m magasan repülve, 4m/s sebességgel,  3,5cm/px felbontással

A terepen töltött idő lerövidítésén túl még az is egy nagy különbség, hogy sokkal sűrűbb ponthalmazt kapunk, ami jobban visszaadja a valóságot. Nem pár méterenként egy pont koordinátáit kapjuk meg, hanem négyzetméterenként akár több száz pont XYZ értékét is. Persze ez redukálható igény szerint.

Földtömeg számításnál ebből kifolyólag elég pontos térfogat adatokat kapunk, illetve fotogrammetriai úton látványos 2- és 3D modellt lehet készíteni belőle.

Épület 3D modell

Fontos tudni, ha nagyon pontos drónos földmérést, területfelmérést akarunk végezni, akkor szükség van földi vezérlő pontokra (GCP), mivel a drón GPS helymeghatározó rendszere nem elégséges erre a feladatra. Akár több méteres hibák is keletkezhetnek. Az RTK-s gépek azért önmagukban is jóval pontosabbak, de a geodéziai pontossághoz – (5cm-nél kisebb hibaérték), ami szinte mindig elvárás, – szükségesek a referenciapontok.

A földi vezérlőpontok számát mindig az adott terep jellemzői határozzák meg. Viszont jóval kevesebb kell belőle, mint amennyit a földmérők maguknak mérnek ki munkáik során a hagyományos technikával. Míg ők pár méterenként egy pontot vesznek fel, GCP-k tekintetében néhány hektáronként pár pontról beszélünk. Ez csak a drón adatainak a pontosításához kell a szoftveres munkánál.

Amennyire a terepi adottságok engedik, egyenletesen eloszlatva, egymástól nagyjából egyforma távolságban, lehetőleg a levegőből jól azonosítható helyeken kell elhelyezni a terület határain és a terület közepén is.

GCP tábla. A közepén mérünk koordinátát GPS műszerrel. Fontos, hogy a tábla jól azonosítható legyen a légi képeken.

Érdemes megemlíteni ennél a pontnál két fogalmat:

  • Relatív pontosság: (más néven helyi pontosság) csak azt tükrözi, hogy a modellben egy pixel, pozíció vagy objektum pozíciója mennyire pontos a modell egy másik pixeléhez, pozíciójához vagy objektumához képest. A relatív pontosság önmagában is hasznos lehet, ha a modellt nem kell térinformatikai keretbe illeszteni.
  • Abszolút pontosság: azt méri, hogy a modellben egy pixel, helyzet vagy objektum szélessége, hosszúsága és magassága (vagy északi, keleti irányú és magassága) mennyire pontos a valós világbeli helyzetükhöz képest. A légi térképezési adatok abszolút pontosságának egyetlen pontos ellenőrzési módja, az ellenőrzőpontok (pontos felmérő műszerekkel mért, de a modell feldolgozásában nem szereplő földi ellenőrzési pontok) használata.

A légi térképezés pontosságáról bővebben itt olvashat.

Visszatérve, hogy mikor érdemes drónos földmérést alkalmazni?

Amikor nagy területeket kell felmérni és ha nincs idő arra, hogy hetekig elhúzódjon a terepi munka. Mivel időt lehet spórolni ezzel a módszerrel, így nem kerül annyi mérnöknapi költségbe sem az elvégzett feladat, illetve kisebb csapat is el tudja látni a munkát. A GCP és ellenőrző pontok kiméréséhez elég lehet, akár 1-2 földmérő mérnök, a drón kezeléséhez pedig 1 szakember, ha maradunk az eredeti 100 hektáros példánál.

Szintén különbség, azon felül, hogy megkapjuk az előzőekben már említett térbeli adatokat a térképek előállításához, még vizuális anyagok is rendelkezésre állnak. Egyrészt ugye a drón fotózta a területet, másrészt a fotókat összefűzve szoftverben, generálunk belőle 3D modellt és ortomozaikot. Ne feledkezzünk meg arról, hogy ezek is értékes információk. Nem kell újra a terepre menni, hogy valamit megnézzünk, hiszen egy kattintás és kinagyítva, forgatva vizsgálhatjuk is. Ha éppen elfelejtettünk megmérni valamit a helyszínen, elővehetjük a teljes területről készült 3D pontfelhőt, 3D modellt és az ortofotót vagy ortomozaikot. Ezek az adatok archiválva mindig kéznél lesznek.

Szüksége van drónos földmérésre, területfelmérésre? Vegye fel velünk a kapcsolatot!

Földmérés, területfelmérés szolgáltatásunkról bővebben itt olvashat.

Előnyeink:

  • GYORS TEREPI  FELMÉRÉS
  • KORSZERŰ IPARI  ESZKÖZÖK
  • GEODÉZIAI PONTOSSÁG
  • GYORS IRODAI  FELDOLGOZÁS
  • LÁTVÁNYOS, RÉSZLETGAZDAG MODELLEK
  • RUGALMASSÁG
  • KÖLTSÉGHATÉKONYSÁG
  • FÖLDMÉRŐI JEGYZŐKÖNYVET  BIZTOSÍTUNK
  • ORSZÁGSZERTE VÁLLALUNK  MEGBÍZÁST

Hogy néz ki egy drón felmérési munkafolyamat általánosságban?

Milyen termékek állíthatók elő egy drónos területfelmérés kapcsán?

Ez függ a drónra szerelt eszköztől és attól, hogy milyen szoftvert használunk. Most maradjunk az RGB kameránál és a lidarnál, mint drónra szerelt eszköz, mivel ezeket alkalmazzák legtöbbször drónos földméréshez, területfelméréshez. A továbbiakban pedig a fotogrammetriára fogunk kitérni és azok termékeire, amit az előzőleg említett eszközökkel rögzített nyers adatokból fogunk kinyerni.

Mi a fotogrammetria?

A távérzékelés tudományága, melynek alkalmazásakor a tárgyakról, illetve a terepről készített fényképek alapján a képeken végzett mérések és számítások segítségével meghatározza a képeken látható valós tárgyak kiterjedéseit. A fotogrammetria szoros kapcsolatban áll a raszter és vektor alapú geoinformatikával, a képfeldolgozási módszerekkel és a felületmodellezéssel.

Fotogrammetriai felmérésre lenne szüksége? Forduljon szakembereinkhez!

Fotogrammetriai szolgáltatásaink:

– ortofotó készítés, ortomozaik készítés

– 3D pontfelhő készítés

– 3D modell készítés

– Digitális domborzatmodell készítése (DDM)

– Digitális felszínmodell készítés (DFM)

– Digitális szintvonalak, kontúrvonalak készítése

Szeretne bővebben olvasni ezekről? Kattintson és nézze meg fotogrammetriai szolgáltatásainkat!

A fotogrammetriai termékek önmagukban is értékes információtípusok lehetnek, de további feldolgozásra is alkalmasak. A megrendeléstől függ, hogy éppen mire van szükség. CAD szoftverekben felhasználva tervezési alaptérképhez, BIM (épület információs modell) modellhez, homlokzatrajzhoz, különböző GIS szoftverekben térképekhez.

Köszönjük, hogy elolvasta!

Reméljük, hogy ez a cikk segített felismerni a drónokban rejlő felmérési potenciált. A drónok segítségével a felmérők új szinteket érhetnek el a sebesség, biztonság és a költséghatékonyság tekintetében. Nem csoda, hogy egyre több földmérő épít be drónokat a felmérési eszköztárába.

Kérjük, iratkozzon fel hírlevelünkre az oldal alján, hogy ne maradjon le további értékes információinkról!

Nézze meg bemutatkozó videónkat: