Фотограмметрія з дронів - що це таке і який дрон найкраще підходить для цього?
Завдяки точному контролю траєкторії польоту та високоякісним камерам, сучасні дрони пропонують можливість отримання високоточних просторових даних. Більше того, це часто набагато дешевше, ніж традиційні методи вимірювання. Така діяльність називається фотограмметрією з дронів. Що таке фотограмметрія, чому вона така важлива і який дрон для фотограмметрії буде працювати найкраще?
Що таке фотограмметрія?
Фотограмметрія - це галузь науки і техніки, яка займається вилучення інформації про фізичні об'єкти та їхнє місцезнаходження з фотографій. Зазвичай для фотограмметрії використовують аеро- або супутникові знімки. Перші рішення такого типу з'явилися ще в середині 19 століття, коли для фотограмметрії використовували повітряні кулі. З подальшим розвитком технологій почали використовувати літаки та супутники, а згодом і безпілотники.
Роль дронів у цій сфері особливо зросла в останні роки. Фотограмметрія за допомогою дронів має багато переваг - цей тип обладнання дозволяє швидко та економічно ефективно отримувати точні дані з повітря. Замість того, щоб наймати літаки або використовувати супутникові дані, все, що вам потрібно зробити, - це запрограмувати місію дрона і почати збирати матеріал. На практиці фотограмметрія надає доступ до великої кількості цінних даних. За допомогою правильно зроблених фотографій можна, наприклад, створити точні 3D моделі місцевості та об'єктів, ортофотоплани або хмари точок, що представляють 3D об'єкти, можна створювати за допомогою правильно зроблених фотографій. Такі можливості означають, що фотограмметрія на основі дронів використовується у все більшій кількості галузей - від геодезії до археології.
Фотограмметрія та лідар
У контексті збору просторових даних варто також відзначити ще одну технологію, яка може використовуватися паралельно з фотограмметрією. Мова йде про лідар (іноді також використовується позначення "LIDAR" або "LiDAR", як абревіатура від "Light Detection and Ranging" - "виявлення світла і визначення дальності"). Обидва методи мають свої сильні сторони і обидва служать схожим цілям. Однак вони базуються на абсолютно різних принципах роботи.
Фотограмметрія дронів базується на знімках. Набори зображень повинні бути виконані з високим ступенем точності і збігатися в правильних пропорціях. Потім спеціалізоване програмне забезпечення аналізує збережені зображення, використовуючи спільні точки на сусідніх зображеннях для реконструкції тривимірного рельєфу або об'єкта. Чим вище якість і точність зображень, тим точнішими будуть кінцеві моделі або карти.
Лідар, з іншого боку, працює за принципом випромінювання лазерних імпульсів. Потім вимірювальний пристрій вимірює час їхнього повернення після відскоку від поверхні. Це означає, що високодеталізовані моделі можна отримати навіть там, де фотографії не дають повної інформації - наприклад, у густо вкритих лісом районах.
Однак це не означає, що лідар завжди є кращим рішенням. Фотограмметрія з дронів охоплює багато застосувань лідарів, будучи при цьому набагато дешевшою та доступнішою. У багатьох випадках - особливо на відкритих територіях - дані, зібрані дроном, є достатньо точними, щоб успішно замінити дороге лазерне сканування.
Де використовується фотограмметрія?
Застосування фотограмметрії охоплює багато секторів. Крім того, варто зазначити, що для цієї сфери постійно знаходять нові застосування. В даний час фотограмметрія в основному використовується в наступних областях:
- геодезія - для створення 3D моделей місцевості, ортофотопланів та інших типів карт, а також для підготовки польової документації;
- будівництво - фотограмметрія корисна для м.в. з точки зору просторового моделювання, а також при аналізі ходу виконання робіт, особливо для великих інвестицій;
- сільське господарство - Дрони можна використовувати, наприклад, для аналізу стану посівів, а також для планування сільськогосподарських операцій;
- захист навколишнього середовища - моніторинг змін ландшафту, аналіз паводків, збір даних про стан довкілля в регіоні;
- археологія - дрони підтримують реконструкцію об'єктів і документування об'єктів або ходу робіт.
У кожній з цих сфер фотограмметрія з дронів дозволяє прискорити збір даних в польових умовах і знизити витрати. Хоча дрон для фотограмметрії коштує дорожче, ніж стандартні моделі, в довгостроковій перспективі це набагато більш економічно ефективне рішення, ніж традиційна фотограмметрія. Не можна також не помітити корисність безпілотників у різних сценаріях. Невеликі розміри обладнання та можливість практично будь-яким чином коригувати траєкторію польоту роблять фотограмметричні дрони особливо цінними там, де важливий час реагування - наприклад, при аналізі зсувів, будівельних катастроф або стихійних лих.
Що таке фотограмметрія з дрону?
Дронова фотограмметрія базується на аерофотозйомці за допомогою спеціалізованого дрона. Ключовим елементом обладнання для фотограмметричних дронів є камера з механічним затвором, який - на відміну від електронного затвора - ефективно усуває розмиття. Це те, що дозволяє отримувати чіткі та стабільні зображення, які є основою будь-якої точної фотограмметрії. Важливо, щоб ці знімки частково перекривали один одного - зазвичай поздовжнє покриття є приблизно однаковим. 70% і поперечний 60%-70%. Це дозволяє програмі пізніше об'єднати їх в єдину структуру, розпізнаючи спільні точки на наступних фотографіях.
Радить спеціаліст Алан: "Дрони DJI мають заводське покриття 70/80%, але я зазвичай збільшую його до 80/90%, а іноді навіть до 85/95%. Процес займає трохи більше часу, але я впевнений, що отримана модель буде відповідати точності проектування. Також дуже важливо, щоб зображення були стабільними та чіткими - основа хорошої фотограмметрії."
Після того, як матеріал зібрано, зображення з дрона завантажуються в фотограмметричне програмне забезпечення. Найпопулярнішими рішеннями в цій галузі є m.в. DJI Terra, Pix4D та Agisoft Metashape. Їх функціональність зосереджена на аналізі аерофотознімків для подальшого створення ортофотоплан, модель місцевості, хмару точок або 3D-сітку - залежно від вимог. Крім того, для цього типу завдань часто використовуються такі рішення, як система RTK (кінематика в реальному часі), що забезпечує точне визначення положення дрона.
У чому переваги фотограмметрії з дронів?
Фотограмметрія з дронів має багато переваг. Перш за все, мова йде про швидкість - за допомогою дрона можна облетіти площу до кількох гектарів за кілька хвилин. Таким чином, на великих проектах можна заощадити десятки годин. Іншим важливим питанням є точність, особливо для дронів з RTK-системами. Останні розробки в цій галузі забезпечують точність до 1 см. Не менш важливими є також безпека - при використанні дрона оператору не потрібно заходити в небезпечні або важкодоступні зони. Варто згадати і про вартість: хоча дрон для фотограмметрії помітно дорожчий за стандартні моделі, в довгостроковій перспективі це набагато вигідніший варіант, ніж традиційна фотограмметрія.
Який дрон найкраще підійде для фотограмметрії?
Фотограмметричний дрон слід вибирати в першу чергу з точки зору масштабу проектів і бюджету. Більшість рішень цього типу можна знайти в серії Enterprise від DJI. Ось кілька пропозицій, які ідеально підходять для професійного застосування:
- DJI Matrice 350 RTK - флагманська модель DJI у професійному сегменті. Він має систему RTK, високопродуктивні акумулятори та посилену конструкцію для високих навантажень. Пристрій також сумісний з картографічною камерою та лідаром DJI Zenmuse L2. Для фотограмметрії ми особливо рекомендуємо підключення камери DJI Zenmuse P1, що відкриває величезний потенціал навіть у найбільших геодезичних або промислових проектах.
- DJI Матриця 4E - остання модель в лінійці DJI Enterprise з найкращим на сьогоднішній день співвідношенням ціна/якість. Дрон має ще більш компактну конструкцію, ніж Matrice 30, але, безумовно, не поступається йому за точністю та якістю вимірювань. Він оснащений системою RTK і набором сучасних камер, придатних для фотограмметрії та інспекції.
- DJI Mavic 3 Enterprise - найбільш бюджетний варіант - спеціалізована версія популярного дрона DJI Mavic 3. Він оснащений камерою з механічним затвором і підтримкою RTK, і все це важить всього 1 кг. Дрон DJI Mavic 3 Enterprise ідеально підходить для використання там, де важлива мобільність і швидкість.
Також варто відзначити, що всі перераховані вище моделі об'єднує сумісність з популярним фотограмметричним програмним забезпеченням, зокрема з платформою DJI Terra. Також варто відзначити високу точність вимірювань. Ці дрони мають найвищу якість і можуть легко замінити стандартні методи зйомки. При виборі дрона для фотограмметрії також варто звернути увагу на те, щоб уникати дронів з тепловізійною камерою. Це пов'язано з тим, що об'єктиви цього типу часто помітно слабкіші для фотографування в режимі RGB. Найважливішими функціями є система RTK і механічний затвор - завдяки цій комбінації ви можете розраховувати на точні вимірювання і можливість створення точних моделей місцевості.
На що слід звернути увагу у фотограмметрії з дронів?
Фотограмметрія з дрону вимагає відповідної підготовки. Розуміння найбільш важливих аспектів, як технічних, так і операційних, є фундаментальним. Перш за все, слід подбати про правильне планування польоту - Важливість m.в. вибір правильної висоти над рівнем моря, що безпосередньо впливає на роздільну здатність знімків і покриття місцевості. Занадто мала висота збільшить кількість зображень і час обробки, тоді як занадто велика висота може знизити якість даних. Іншим важливим питанням є адекватне висвітлення зображень. Недотримання правильних пропорцій може призвести до появи прогалин у 3D-моделі або помилок на ортофотографіях.
Однак дрон повинен бути оснащений системою RTK і камерою з механічним затвором. Бажано обирати прилади, стійкі до різних погодних умов - під час вимірювань часто доводиться мати справу з вітром, опадами та поганою видимістю. Що стосується самого польоту, то тут також важливо мати на увазі законність операціїякщо цього вимагає простір, про політ необхідно повідомити, а оператор повинен мати відповідний дозвіл. Для більш тривалої роботи знадобляться запасні акумулятори.
Фотограмметрія з дронів надає неоціненну підтримку в багатьох сферах. Дрони можуть слугувати як передовими інструментами для зйомки, які забезпечують високу точність, ефективність і безпеку вимірювальних робіт. Для досягнення найкращих результатів важливо правильно підібрати пристрій і пам'ятати про ключові принципи польоту. Це дозволить вам отримати ефективні, професійні дослідження, що надають багато цінної інформації для геодезії, будівництва тощо. Серед рекомендованих рішень варто відзначити зокрема дрони DJI Підприємство - можна знайти в магазині MegaDron.en.
