Hallo!
Ich bin Vermesser, Kollegen von CROC haben mich gebeten zu erzählen, wie wir Drohnen umbauen, wie wir einen Flug programmieren und wie wir alles später verarbeiten, indem wir von einer Drohne aufgenommene Bilder in detaillierte Orthofotos, hochpräzise dreidimensionale Geländemodelle und topografische Pläne im Maßstab 1: 500–1 verwandeln : 10.000.
Mein Team und ich haben verschiedene Drohnen ausprobiert und uns schließlich mit mehreren Modifikationen für das "Arbeitstier" DJI Phantom 4 PRO entschieden. Das erste und wichtigste, was wir damit gemacht haben, war die Ausstattung mit einem geodätischen GNSS-Empfänger, mit dem wir die Zentren der Fotografie zentimetergenau bestimmen können.
Das Standard-GPS lieferte eine Genauigkeit in der Größenordnung von 15 bis 20 Metern. Um geodätische Probleme mit einer solchen Genauigkeit zu lösen, benötigen Sie entweder spezielle Kreuze am Boden oder eine andere Art von Verzerrung, z. B. das Auslegen von Papptellern in bekannten Koordinaten.
Wir machen es einfacher und komplizierter: Wir setzen eine bodengestützte Basisstation mit genau bekannten Koordinaten ein, integrieren einen zusätzlichen GNSS-Empfänger in die Drohne und installieren eine externe Antenne. Zum Beispiel haben wir mit MATRICE 600 mit dem an Bord des D-RTK installierten DJI-System begonnen, das sehr umständlich, teuer und für die Lösung geodätischer Aufgaben nicht geeignet war.
Dann haben wir den kompakteren DJI PHANTOM 4 PRO überarbeitet: Wir konnten zusätzliche GNSS-Geräte in ein Standardpaket integrieren. Die Gesamtmasse der Drohne erhöhte sich um etwa 100 Gramm. Die Flugzeit war leicht beschädigt, aber nicht kritisch: Ein Satz von vier Batterien reicht aus, um eine Vermessung von 200 bis 300 ha durchzuführen.
Das Phantom bot eine wichtige Gelegenheit - das Hauptset passte in das Handgepäck eines Passagierflugzeugs. Das heißt, wir können jetzt die gesamte Ausrüstung überall sehr, sehr einfach überall hin mitnehmen.
Der Mindestsatz ist eine modifizierte Drohne (ihr gesamter Satz), ein geodätischer GNSS-Empfänger als Bodenbasisstation, ein Laptop mit einem Flugplanungsprogramm, eine heruntergeladene Karte (für das Arbeiten ohne Internet) und ein Flugplan, der für den Punkt geschrieben wurde, falls es im Voraus eine solche Gelegenheit gab. Benötigen Sie noch zusätzliche Batterien, ein Ladegerät (oder mehrere) und einen Generator. Wir nehmen einen Benzingenerator, der in Form eines Gehäuses hergestellt wird, es ist sehr bequem für unsere Bedürfnisse. Oder ein Wechselrichter, der von einem Automotor angetrieben wird. In einigen Regionen müssen Sie mehr heizen (insbesondere bei Batterien und Händen).
Mit einer Batterie können Sie 50 Hektar mit einer Auflösung von 2-5 Zentimetern pro Pixel aufnehmen.
Wir arbeiten so: Wir kommen am Ort mit der Aufgabe für die Drohne an, die im Voraus (im Büro) beschrieben wurde. Wir verwenden UgCS (dies ist eine professionelle, ziemlich teure Flugplanungssoftware für Drohnen, die die CROC-Integration und -Verbesserungen in Russland verkauft und berät. Natürlich ist diese Software nicht nur in der Geodäsie anwendbar, sondern kann auch von Rettungskräften, Agronomen, Bauherren usw. verwendet werden. Aber in diesen Bereichen bin ich nicht stark, daher richten sich alle Fragen an Kollegen von CROC. Darin geben wir die Grenzen des Arbeitsbereichs, die Querüberlappung, die Höhe des Fotografierens an, und dann berechnet die Software selbst die Flugroute der Drohne unter Berücksichtigung der Merkmale des Geländes. Das heißt, UgCS schneidet alles so, wie es sollte: mit Zwischenlandungen, um die Batterien und den Rest zu ersetzen.
Wir prüfen, ob es nicht nachgewiesene Hindernisse gibt, und richten dann die GNSS-Basisstation ein. Die Koordinaten der Bodenpunkte werden vom Topcon GR-5-Empfänger festgelegt.
Weiter gibt es bereits eine Flugmission. Hier sind die Grenzen der Vorbeiflugzone und die Längs- oder Querüberlappung zum Kleben. Wir setzen ein Paar Kontrollkontrastpunkte zur Kontrolle:
Um einen Autopiloten von GNSS aus anzuschließen, verbinden wir die Drohne mit der Fernbedienung, die Fernbedienung mit einem Tablet mit einem DJI-Steuerungsprogramm und das Tablet mit einem Laptop. Die Konfiguration dieses Bundles für unterwegs ist nicht einfach. Hier haben mir meine Kollegen von CROC sehr geholfen: vor dem Start installieren, anpassen, testen.
Der nächste Punkt ist, dass sich ungefähr jedes dritte Objekt dort befindet, wo es keinen stabilen Internetzugang gibt. Die Software kommt damit zurecht. Es gibt aber auch schwierige Gebiete, zum Beispiel Berge, in denen bereits Probleme mit der Signalausbreitung auftreten. Deshalb verwenden wir Phantome: Sie haben viele eingebaute Sensoren, um Hindernissen auszuweichen. Wenn er den Kontakt verliert, kommt er zurück. Wenn er nicht zurück kann, setzt er sich. Und diese Sensoren helfen Ihnen beim Fliegen unter schwierigen Bedingungen wie im Hochland oder in der Stadt. Wir hatten mehrere Fälle, in denen Hindernissensoren dazu beitrugen, einen Notfall zu vermeiden. In den Bergen des Emirats Fujairah (VAE) haben wir beispielsweise den Kontakt zur Drohne verloren, und aufgrund des Windes konnte die Drohne nicht zum Startpunkt zurückkehren. Dann traf der Autopilot die Entscheidung zu landen und landete die Drohne mithilfe von Hindernissensoren in der Spalte zwischen den beiden Hängen des Gebirges auf einer relativ flachen Fläche.
Das Ergebnis des Fluges der Drohne sind Fotos an diesen Punkten (diese Software zur Verarbeitung hebt bereits ihre Zentren hervor):
GNSS-Messungen werden nach Abschluss des Fluges separat über WLAN heruntergeladen, auf der Drohne gespeichert und nicht in Echtzeit auf den Boden übertragen.
Sie können weiter gehen, da der nächste Schritt die photogrammetrische Verarbeitung von Luftbildern ist. Die Koordinaten der Bodenkontrollpunkte werden nur zur Kontrolle verwendet:
Hier ist eine Punktwolke nach der Klassifizierung. Die Farbe hebt Vegetation, Stützen, Stromleitungsdrähte, Gebäude und Strukturen hervor:
Und dies ist bereits ein 3D-Modell für diese Cloud:
In diesem Bauerndorf war die Aufgabe einfach: 5 cm pro Pixel, einfache Landschaft, ein Minimum an Bäumen, keine Störung. Wir haben die Orthofotografie erhalten und mit dem Katasterplan kombiniert:
Es kann zur Landvermessung, Bestandsaufnahme und Katasterbewertung von Grundstücken, zur Bewertung der Wirksamkeit der Landnutzung, zur Planung der Entwicklung von Gebieten, zur Planung und Vermessung von Arbeiten, zum Wiederaufbau und zur Entwicklung von Straßennetzen, zur Überwachung des Status von Boden- und Untergrundverbindungen, Pipelines, Stromleitungen usw. verwendet werden. Landüberwachung zum Schutz, Umweltüberwachung von Grenzen und Landflächen, die Änderungen unterliegen, Erstellung dreidimensionaler Geländemodelle für GIS.
Warum UgCS? Da es keine anderen Optionen auf dem Markt gibt, ist alles andere ein Amateur-Level. Es ist sehr praktisch, dass jede Drohne auf eine Mission gesetzt werden kann, und sie fliegt einfach: Die gesamte DJI-Linie wird unterstützt, einschließlich Maviki und ein Dutzend weiterer in der Geodäsie beliebter Drohnen. Es gibt überhaupt keine Bindung an Eisen. Sehr gute Planung - vom Büro aus. Normale Steuerung von einem Laptop mit einem Joystick oder CLICK & GO, gute Geokodierung von Bildern für Photoscan oder Pix4D. Es gibt alternative Software auf dem Markt, ohne einen Laptop tragen zu müssen, aber mit weitaus weniger Funktionen. Ein Laptop ist ein großer Vorteil, aber auch ein Fluch des Systems: Er erschwert Geschäftsreisen erheblich. Im Winter wird dies alles noch komplizierter, da die Batterien des gesamten Bündels gefrieren und Sie mit Handschuhen arbeiten müssen (was nicht sehr genau ist). Es gibt jedoch noch keine anderen Optionen: entweder solche Unannehmlichkeiten oder eingeschränkte Funktionen.
Hier ist ein Beispiel für das Ergebnis eines dreidimensionalen Stadtmodells:
Hier ist ein weiteres Objekt - ein dreidimensionales Steinbruchmodell:
Hier ist eine Geschichte.
Referenzen