Haritalama Dronları vs Yer İstasyonları
Haritalama Dronları vs Yer İstasyonları: Dronlar Hangi Tip Projeler İçin İdealdir
Dronlar neden ölçüm uzmanları için en önemli araçlar haline geliyor ve mükemmel bir ölçüm için başlangıç dronu hangisidir?
Ölçüm uzmanları için doğruluk ve güvenilirlik çok önemli olduğundan, birçoğunun drone teknolojisini benimsemekte tereddüt etmesi anlaşılabilir bir durumdur. Geleneksel yöntemler işe yarar ve eskilerin dediği gibi, çalışıyorsa hiç kurcalama.
Ancak bu şüpheciliğe yol açan yanlış anlamalar var. Birçok ölçme projesi, dronların sağladığı doğrulukla başarıyla tamamlanabilir. Ve bazı durumlarda kesin bir uzlaşma olsa da dronları geleneksel iş akışlarına entegre ederken muazzam maliyet, zaman ve güvenlik tasarrufu sağlanır.
Dronlar, çeşitli endüstrilerde dönüştürücü araçlar haline geldi. Ölçümleme farklı değildir, ancak geleneksel yöntemlerin her zaman bir yeri olacaktır. Gerçekten de bazı durumlarda tek olası çözümü temsil ederler.
Geleneksel sörveyörleri neden dronlara yöneliyor?
Zaman, maliyet tasarrufu ve güvenlik iyileştirmeleri, dronların bir dizi sektöre getirdiği başlıca faydalardır. Üçü de zaten sörveyörlerin çalışmalarını etkiliyor.
Fransız demiryolu devi SNCF'nin bir veri toplama ve analitik yan kuruluşu olan Altametris örneğini ele alalım. Ekip, bir demiryolu hattı araştırması sırasında farklı yöntemleri karşılaştırırken, DJI Matrice 300 RTK ve Zenmuse P1 yükünün bir araya gelerek operasyon hazırlık süresini iki saat azalttığını keşfetti. Bunun nedeni, yerleşik RTK modülünün ve Zenmuse P1'in tam çerçeve sensörünün, gereken Yer Kontrol Noktaları (GCPs) sayısını etkin bir şekilde sıfıra indirmek için yeterli meta veri sağlamasıdır.
Altametris için, 3 cm'ye kadar hassas olan önceki ölçümler, kilometrekare başına 40 GCP gerektirecektir. Zaman alıcı bir takometrenin de konuşlandırılması gerekir.
Bu yöntemler, değerli olan saatleri almanın yanı sıra, demiryolu üzerinde ve yakınında fiziksel olarak ekipman taşımayı gerektiriyor. Çalışmak için hem tehlikeli hem de karmaşık bir ortam. Dronların denkleme dahil edilmesi, sahada daha az saat, daha fazla otomatikleştirilmiş süreçler ve sörveyörler için daha az risk anlamına geliyordu, üstelik bunların tümü için gereken doğruluktan ödün vermeden. Aslında Zenmuse P1 düşük ışık koşullarına rağmen mükemmeldi.
Gelişmiş dronlar, araştırma görevleri için gereken GCP sayısını azaltarak, sörveyörlere çok büyük zaman kazandırabilir. Ancak, teknolojinin kendi başına geldiği erişilemez veya tehlikeli alanlarda tartışılabilir. Tren rayları, otonom makinelere çok daha uygun olan bir çalışma ortamının yalnızca bir örneğidir.
Unutulmaması gereken son nokta, dronlarla mümkün olan verilerin derinliğidir. İnsan gücünün çok küçük bir kısmına ihtiyaç duyulmasına rağmen, milyonlarca veri noktasına ve çoğu durumda daha fazla ayrıntıya sahip bir nokta bulutu makul bir geri dönüş süresinde elde edilebilir. Aynı çıktıyı klasik yöntemlerden elde etmek için önemli ölçüde daha fazla zaman, araç ve maliyet gerekir.
Dronlar ve geleneksel ölçme araçları için hangi tür ölçme projeleri idealdir?
Dronların geleneksel ölçüm yöntemlerine kıyasla sunduğu avantajlara rağmen, eski yöntemlerin denklemin önemli bir parçası olarak kaldığı durumlar vardır.
Dikkate alınması gereken ilk şey, projenizin gerektirdiği doğruluk derecesi ve türüdür.
Göreceli doğruluk ile mutlak doğruluk arasındaki farkın önemli olduğu yer burasıdır. Birçok uygulama için, göreceli doğruluk -nesnelerin birbiriyle ilişkili olduğu yerin doğruluğu- önemli olan tek şeydir. Bu projelerin sonucu, 3B nokta bulutları veya ortomozaik haritalar gibi yeniden yapılandırılmış modeller olabilir. Nesnelerin Dünya üzerindeki gerçek konumları denklemde önemli bir faktör olduğunda, mutlak doğruluk sağlayan bir ölçme işlemi gereklidir.
Göreceli bir yaklaşım kullanmak, hacimleri, mesafeleri ve yükseklik değişimlerini doğru bir şekilde değerlendirmenin basit bir yoludur. Ancak bu veriler daha fazla bilgi katmanıyla birleştirilecekse veya profesyonel fotogrametrik araştırma dokümantasyonu geliştirmeyi umuyorsanız, bu ölçümlerin Yer Kontrol Noktaları kullanılarak coğrafi olarak yönlendirilmesi ve/veya İHA Gerçek Zamanlı Kinematik (RTK) teknolojisi ile desteklenmesi gerekecektir. RTK, görüntüleri yakalarken GPS bilgileriyle doğru bir şekilde coğrafi etiketlemek için bir yer istasyonuyla birlikte çalışan dronlarda yerleşik bir GPS düzeltme çözümüdür.
Genel bir kural olarak, 2 cm'ye kadar doğruluk gerektiren projelerin geleneksel yöntemlerle genişletilmesi gerekecektir. Dronlar sürekli olarak 5 cm'lik bir doğruluk elde eder ve taşıma yüklerine ve uçuş parametrelerine bağlı olarak ~ 1 cm'ye kadar doğruluk sağlar. Projeniz 2 veya 1 hatta milimetre düzeyinde doğruluk gerektiriyorsa, geleneksel araçlar en iyi seçenek olmaya devam eder.
Geleneksel ölçüm araçları için ideal olan ölçüm projeleri
Kapalı veya yer altı projelerinin etüt edilmesi
Sınırlı GPS sinyali ve düşük ışık koşulları nedeniyle, yeraltı ve iç mekân projeleri genellikle dronlar için pek uygun değildir. Bunun yerine, mağaraların ve iç yapıların geometrisini araştırmak en iyi şekilde takometrik ölçüm yöntemleriyle veya daha yüksek hız ve daha yüksek çözünürlüklü sonuçlar için karasal lazer tarama (TLS) teknolojileriyle yapılır.
Bununla birlikte, bazı şirketler karmaşık yeraltı alanlarını haritalamak için dronları, eşzamanlı konum ve haritalama (SLAM) navigasyon yeteneklerini ve LiDAR sensörlerini birleştiren çözümler üzerinde çalışıyor. Özellikle sörveyörler farklı kaynaklardan gelen verileri daha karmaşık iş akışlarıyla birleştirmeye çalıştıkça, dronların yer altında önemli bir rol oynaması çok uzun sürmeyecektir.
Engelleyici nesneleri içeren araştırma projeleri
Havadan incelemeler, binaların veya yoğun gölgelik yapraklarının varlığı ile de karmaşık olabilir. Engeller irtifadaki değişiklikleri maskelediğinde bu sorunlar daha da artar. LiDAR, hafif yapraklar üzerinde çalışabilir, ancak yoğun ağaçlar zemini tıkayacak ve nihai sonucun doğruluğunu azaltacaktır.
Kesin bitiş tarihi olmayan projeler
Vakit nakittir. Dronlarla araştırma yapmanın en büyük faydalarından biri de işi tamamlamak için gereken süreyi kısaltması. Ancak, tüm projelerin dünden tamamlanması gerekmez ve tüm ölçümer doğruluk ve görev süresi arasında bir denge bulunmasını gerektirmez.
Dronlar, insanlardan daha hızlı alan ve doğru donanım, gereken GCP sayısını önemli ölçüde azaltabilir. Ancak doğruluğu artırmak için gereken fazladan zamanı harcamaktan memnunsanız, geleneksel yöntemlerle devam edebilirsiniz.
Dronların parladığı araştırma projeleri
Erişilemeyen alanlar
Bazı ortamlar ve altyapı, kelimenin tam anlamıyla geleneksel ölçme tekniklerinin erişiminin ötesindedir. Ancak verilerin toplanması gerektiğinde -özellikle ölçekte- dronlar ideal çözümdür. Cep telefonu kuleleri, güneş çiftlikleri ve ağaç tepeleri, insansız hava araçları kullanılarak kolayca haritalanabilecek alanlara sadece birkaç örnektir.
Tehlikeli araziler
Bir alanın, yer temelli ölçme tekniklerinin erişimi içinde olduğu için, bunu yapmanın akıllıca veya güvenli olduğu anlamına gelmez. Çatılar, çıkıntılar, yollar, dengesiz toprak, dik setler ve yukarıda belirtildiği gibi demiryolu hatları dahil hepsi çalışmak için tehlikeli yerlerdir. Yenilikçi drone çözümleri, sahadaki ekipleri riske atmadan ölçüm görevlerini yerine getirebilir.
Veri derinliği önemli olduğunda
Havadan incelemenin önemli bir faydası, mevcut potansiyel çıktıların derinliği ve çeşitliliğidir. Bir tarımsal araştırma yürütüyorsanız, multispektral sensörler ve yüksek çözünürlüklü kameralar, mahsul sağlığını değerlendirmek ve durumu ayrıntılı bir şekilde anlamak için ihtiyaç duyduğunuz verileri toplayabilir. Bir inşaat projesinden önce topolojik bir araştırma yapıyorsanız, LiDAR ve fotogrametri, kapsamlı bir genel bakış için 3D nokta bulutlarını, ortomozaik haritaları ve yüksek yoğunluklu dijital arazi modellerini etkinleştirir. Stokları tahmin ediyor ve insan hatası tarafından engellenmeyen doğru hacim ölçümleri arıyorsanız, bir dronun kamerasına birkaç tıklama, personeli zarara uğratmadan ihtiyacınız olan bilgileri toplayabilir.
Phantom 4 RTK neden mükemmel bir ölçüm başlangıç dronudur?
DJI Phantom 4 RTK
Ölçüm görevleri için doğru donanımı seçmek, birkaç nedenden dolayı kritik öneme sahiptir.
Yeni başlayanlar için, herhangi bir ölçümde önemli anahtar parametre uzamsal çözünürlüğünüz veya Yer Örnekleme Mesafenizdir (GSD). Her pikselde yakalanan ayrıntı, dronunuzun sensör çözünürlüğünün, odak uzunluğunun ve uçtuğunuz irtifanın bir faktörüdür. İlk iki unsur açıkça donanıma bağımlıdır. Ancak, seçtiğiniz ölçüm yüksekliğinin, uçuş süresi ve hız gibi diğer donanım faktörlerinin bir sonucu olduğunu da iddia edebilirsiniz.
DJI Phantom 4 RTK, son derece yetenekli, kullanımı kolay ve uygun maliyetli, kullanıma hazır eksiksiz bir çözümdür. Bir inç, 20 mp CMOS sensöre sahiptir. Mekanik deklanşörü, tüketici modellerine kıyasla minimum bozulma ile görüntü alımını hızlandırır. 24 mm odak uzaklığına sahip geniş açılı lens, net ve tutarlı görüntüler sunar.
Santimetre düzeyinde bir navigasyon ve konumlandırma sistemi, hem RTK hem de PPK ölçme yöntemlerini destekler. RTK modülü, GPS L1 L2, GLONASS L1 L2, Galileo E1 E5a ve BeiDou B1 B2 tarafından desteklenmektedir. Gerekli GCP miktarını etkili bir şekilde 0'a indirebilir. Optimum sonuçlar için kilometre kare başına bir avuç GCP önerilmesine rağmen, P4 RTK kullanıcıları GCP kurulum süresinde en az %75 tasarruf sağlayabilir. P4RTK, kamerasını ve RTK alıcısını koordine etmek için TimeSync teknolojisine güvenir ve her görüntüyü doğru jeo-uzamsal bilgilerle etiketler. Yerdeki baz istasyonundan da düzeltmeler alınır ve bu da yüksek derecede doğruluk sağlar.
Hepsi DJI GS RTK uygulaması ve yerleşik bir monitöre ve Fotogrametri (2D ve 3D), Yol Noktası Uçuşu, Arazi Farkındalığı ve Blok Segmentasyonu dahil olmak üzere çoklu planlama modlarına sahip bir uzaktan kumanda ile iç içedir.P4 RTK ayrıca çalışırken değiştirilebilir pillere, ~ 30 dakikalık uçuş süresine ve 30mph'nin üzerinde bir maksimum hıza sahiptir ve bu da sörveyörlerin daha kısa sürede daha fazla yer taramasını sağlar.
Bu, haritalama görevleri için halihazırda tüketici dronları kullanan haritacılar için oyunun kurallarını değiştiren bir yükseltmedir.
Phantom 4 RTK neden mükemmel bir ölçme başlangıç dronudur?
Phantom 4 RTK ile ölçüm yapmak, bir veri olanakları dünyasının kilidini açar. Kesin çıktılar, yazılım seçiminize bağlıdır, ancak potansiyel çıktılar şunları içerir:
Ortomozaik Haritalar
Ortomozaik
P4 RTK'nın bir ölçüm uçuşu sırasında yakaladığı her ortofoto, coğrafi bilgi içerir ve çekildiği perspektif, olası lens bozulması, kameranın eğimi ve topografik varyasyonu hesaba katmak için işlenir ve düzeltilir.
En yaygın ölçüm çıktılarından biri, yüksek çözünürlüklü bir ortomozaik haritadır. Dronunuz tarafından çekilen görüntüleri bir araya getirerek, planlama, karar verme ve proje ilerleme takibine yardımcı olarak bir alanın şu anki haliyle kuşbakışı görünümünü sağlayabilirsiniz.
Ortomozaik Haritalar
Sichuan, Çin'deki Leshan Buddha'nın 3D modeli.
En önemli örnek, bir sitenin dokusal hissini ve anında tanınabilir bir keşif aracı sağlayan Dijital Yüzey Modelidir. Dijital Arazi Modelleri aynı verilerle oluşturulur, ancak insan yapımı yapılardan ve nesnelerden arındırılır. Aynı şekilde, odak arazi üzerindedir. Son olarak, Dijital Yükseklik Modelleri bir adım daha ileri giderek hem doğal hem de yapay özellikleri kaldırarak çıplak Dünya yüzeyini temsil eder. Topoğrafik haritaların konturlanmasında Sayısal Yükseklik Modelleri kullanılmaktadır.
P4 RTK drone görüntüleri enlem, boylam ve yükseklik boyunca veri noktaları içerdiğinden, her piksel üç boyutta veri taşır. Bu, bir drone ölçümlerinden elde edilen en ilgi çekici çıktıların arasında bir 3D model olduğu anlamına gelir.
Bu gerçekçi ve sürükleyici modeller, yüksek çözünürlüklü görselleri doğru coğrafi veri noktalarıyla birleştirir. Sonuç, proje planlama, doğru ölçümler alma ve ilerleme analizi için kullanılabilecek gezilebilir bir araçtır.
Hacimsel Araştırmalar
P4 RTK, madencilik ve inşaat sektörlerinde stokları ölçmek için kullanılabilen hacimsel modeller için gereken verileri toplayabilir. Heliguy ve Terra Drone Europe'un vaka çalışması ve metodolojisi sonucunda P4 RTK "yüksek doğrulukta bir ölçüm aracıdır."
Dronlar iş başında: Ulaştırma altyapısını haritalamak için P4 RTK'nın kullanılması
Ortomozaik
Rhein-Neckar-Verkehr GmbH (RNV), Almanya'nın Rhein-Neckar bölgesinde toplu taşıma işletmektedir. Şirketin sorumlulukları arasında her gün 370.000 yolcu tarafından kullanılan 301 km'lik tramvay hattı ve 827 km'lik otobüs hattı bulunmaktadır. Ölçüm uzmanları Vermessungbüro Wolfert GmbH (Heidelberg) ile ve DJI Enterprise Dealer Epotronic'in desteği ve eğitimi ile yürütülen bir deneyde. RNV, bir dizi tren yolunu incelerken P4 RTK'nın performansını geleneksel yöntemlerle (Yer İstasyonları) karşılaştırdı.
Karşılaştırma, yolun bir bölümü üzerinde uçmayı, görüntüleri toplamayı ve oluşturulan 3B modelden ölçümler almadan önce bunları işlemeyi gerektiriyordu. Sonuçlar daha sonra RNV'nin standart ölçüm şablonlarıyla birlikte değerlendirildi.
Yer istasyonları ölçümünden elde edilen CAD çıktıları ile P4RTK'dan alınan CAD ve nokta bulutu çıktıları yan yana görüntülendiğinde, DJI drone tarafından ne kadar daha fazla veri toplandığı açıkça görülüyor. Hava verileri, proje planlamasını basitleştirmek için yönlendirilebilen ve manipüle edilebilen ortofotolara da izin verir.
Bu ayrıntı miktarı, özellikle planlanmış bir rotanın temellerini incelerken kullanışlıdır. Vermessungsbüro Wolfert, ayrıntılı bir düzeyde, iki ölçüm yönteminin doğruluğunu karşılaştırdı ve P4RTK'nin yer istasyonları sonuçlarının 1,5 cm'lik sınırları dahilinde doğru olduğunu buldu.
Muhtemelen görev için dronları kullanmanın en büyük faydaları prosedüreldi. Geleneksel bir araştırma projesi sırasında, ekipler, kapalı oldukları süre boyunca pistler üzerinde ve çevresinde çalışmak zorunda kalırlar. RNV'nin not ettiği ilk şey, yukarıdan yapılan "temassız" ölçümlerin, yerdeki ekiplere yönelik güvenlik risklerini azalttığı ve hafif raylı sistem hizmeti için taşıma operasyonlarının devam etmesine olanak sağladığıdır. Zaman çizelgesinde daha az gecikmenin yanı sıra, yol yüksekliği gibi zaman baskıları nedeniyle genellikle sınırlı olan ölçümler kolaylıkla toplanabilir.
P4 RTK'dan elde edilen çıktıların derinliğinin de avantajları vardı. Karşılaştırılabilir doğrulukla, 3B modellerin havadan bakış açısıyla yönlendirilmesi, içgörü arayanlar için tartışmasız daha erişilebilir olan sezgisel verilere oluşturdu. Ancak Vermessungsbüro Wolfert ekibi, yoğun bitki örtüsünün altındaki alanlar gibi belirli veri noktalarının yukarıdan yakalanamayacağına dikkat çekti. Bu nedenle hava fotogrametrisini klasik ölçüm yöntemleriyle birleştiren araştırmalar rol oynayabilir.