Программное обеспечение TOPOSETTER

Компания TOPODRONE представляет пользователям программное обеспечение TOPOSETTER для присвоения высокоточных координат центров фотографирования в EXIF теги изображений.

  1. Выбираете папку с изображениями

Шаг.1

2. Выбираете файл event.pos

Шаг.2

 

3. Указываете снимок и соответствующую запись из event.pos

Шаг.3

 

4. Нажимаете Step 3

5. Указываете допуск поиска 1 сек

Шаг.4

 

  1. Программа находит соответствие и выдает таблицу q=1 если все нормально, q=5 если не нашла снимки
  2. Можете сразу присвоить координаты в изображения (Update metadata) и/или сохранить текстовый файл с именами снимков и их точными координатами (Save list of coordinates).
3dmodel

Автоматизированная фотограмметрическая обработка материалов аэрофотосъемки, создание детальной трехмерной модели местности, классификация облака точек в программном обеспечении — Pix4Dmapper.

Как мы уже писали ранее в наших статьях, современные беспилотники позволяют оперативно и с минимальными затратами провести аэрофотосъемку местности, получить высоко детальные и актуальные данные о состоянии территории. Беспилотные системы находят все большее применение в таких областях, как мониторинг, топография, инженерные изыскания, кадастр, различные виды маркшейдерских работ (об этих и других возможностях использования БПЛА можно прочитать  в разделе «Блог»).

При выборе беспилотника для геодезии следует учитывать такие факторы, как удобство транспортировки и использования, легкость формирования полетных заданий для площадных и линейных объектов, надежность и стабильность работы всех систем в полете, стоимость приобретения оборудования и его дальнейшего обслуживания, разрешение камеры, возможность координировать аэрофотоснимки с геодезической точностью и, что не маловажно, получать данные позволяющие проводить автоматизированную обработку  информации в специализированном ПО «Pix4Dmapper» для сокращения сроков и стоимости камеральных работ.

Рассмотрим автоматизированную обработку данных аэрофотосъемки выполненной квадрокоптером DJI PHANTOM 4 PRO доработанным специалистами нашей компании до уровня профессиональных БПЛА для геодезии и оснащенного высокоточным GPS/GLONASS приемником (технические характеристики приведены в разделе «Продажа геодезических беспилотников»)

геодезический беспилотник, квадрокоптер, бпла

DJI Phantom 4 PRO TOPO

Фотограмметрическая обработка в программном обеспечении Pix4D состоит из следующих этапов:

— Этап 1. Загрузка изображений, предварительное уравнивание

— Этап 2. Оценка точности по наземным контрольным точкам

— Этап 3. Построение плотного облака точек, автоматическая классификация (выделение поверхности земли, отдельно стоящих зданий, растительности, дорог и других технических объектов, построение ортофотоплана)

На первом этапе мы имеем набор данных из 161-го стереоснимка с разрешением 5 см, снятых с высоты 200 метров над уровнем земли, а так же координаты центров фотографирования определённых геодезическим GNSS приемником, что позволяет с высокой точностью, в автоматическом режиме выполнить предварительное уравнивание изображений. Следует отметить, что при использовании данных с квадрокоптера DJI в стандартной комплектации это невозможно.

На рис. 1 и 2 красным цветом показаны координаты центров фотографирования определенных стандартным GPS приемником  DJI Phantom 4 PRO, а зеленым — координаты фактического местоположения снимков полученных геодезическим GNSS приемником. В среднем разница между координатами составляет от 15 до 20 метров в плане и от 25 до 30 метров по высоте.

Схема расположения центров фотографирования

Рис.1. Схема расположения центров фотографирования

 

Схема расположения центров фотографирования

Рис.2. Схема расположения центров фотографирования

 

На втором этапе для оценки точности построения модели использовались шесть ранее измеренных наземных опорных точек, расположенные по всей площади района работ. Вычисленная среднеквадратическая ошибка по осям х,y и z составила 12.89 см, 13.66см, 16.10 см соответственно. (см. Таблица 1)

Таблица 1. Отчет точности определения координат контрольных точек

Check Point Name

Accuracy XY/Z [m] Error X [m] Error Y [m] Error Z [m]

point 1

-0.041 0.235

0.157

point 2

-0.077 0.187

0.108

point 3

-0.074 0.068

0.203

point 4

-0.173 0.020

0.158

point 5

-0.191 0.039

0.160

point 6

-0.142 0.124 0.166

Mean [m]

-0.116364 0.112186

0.158658

Sigma [m]

0.055455 0.077976

0.027734

RMS Error [m] 0.128902 0.136623

0.161063

Цифровая модель местности, наземные опорные точки, проекции аэрофотоснимков

Рис.3 Цифровая модель местности, наземные опорные точки, проекции аэрофотоснимков

 

На третьем этапе был выполнен процесс построения облака точек и его классификации, в результате которого получена высокоточная трехмерная модель местности состоящая из 18 937 834 точек, плотностью порядка 20 точек/м2.

С помощью инструментов автоматической классификации выделены здания, сооружения, опоры и провода ЛЭП, а также растительность (Рис.4,5,6,7,8), что позволило в автоматическом режиме исключить эти объекты из поверхности и построить цифровую модель рельефа (Рис.9)

Плотное облако точек

Рис.4 Плотное облако точек

 

Облако точек после классификации. Цветом выделены растительность, опоры, провода ЛЭП, здания и сооружения

Рис.5 Облако точек после классификации. Цветом выделены растительность, опоры, провода ЛЭП, здания и сооружения

 

Облако точек

Рис.6. Облако точек

 

Облако точек после классификации. Выделены деревья, опоры и провода ЛЭП, здания и сооружения

Рис.7 Облако точек после классификации. Выделены деревья, опоры и провода ЛЭП, здания и сооружения

 

Цифровая модель местности

Рис.8 Цифровая модель местности

 

Цифровая модель рельефа совмещенная с горизонталями

Рис.9 Цифровая модель рельефа совмещенная с горизонталями

 

Итоги:

Подводя итоги, хочется отметить 3 причины использования профессиональных решений на базе беспилотников фирмы DJI, разработанных нашей компанией, для геодезической аэрофотосъемки:

‌Инновационность
Будьте на шаг впереди в области геодезической аэрофотосъемки, фотограмметрии и визуализации полученных данных
‌Эффективность
Используйте полностью автоматические рабочие процессы аэрофотосъемки и фотограмметрической обработки данных
Точность
Получайте высокоточные и детальные материалы, соответствующие самым высоким стандартам

геодезический беспилотник

Кадастровая аэрофотосъемка с применением геодезического квадрокоптера DJI Phantom 4 PRO RTK-PPK без использования наземных опорных точек

Кадастровая аэрофотосъемка состоит из следующих этапов:

На первом этапе специалистами компании «Topodrone» были установлены наземные контрольные точки и определены их координаты GNSS приемником Topcon GR-5 в Московской системе координат. На пункте с известными координатами установлена базовая станция для записи GNSS измерений в статическом режиме.

GNSS приемник

GNSS приемник на пункте с известными координатами

 

Наземная контрольная точка

Наземная контрольная точка

 

Второй этап. Подготовка DJI Phantom 4 PRO RTK-PPK с интегрированным геодезическим GNSS приемником. Для начала работы необходимо достать квадрокоптер из транспортировочного кейса, установить внешнюю GNSS антенну и включить питание коптера.

геодезический DJI Phantom 4 PRO

Комплект геодезического беспилотника DJI Phantom 4 PRO RTK-PPK

 

Геодезический DJI Phantom 4 PRO

Геодезический DJI Phantom 4 PRO RTK-PPK

 

Третий этап. Планирование маршрута полета. Для формирования полетного задания достаточно указать границы района работ, поперечное перекрытие, высоту фотографирования и программа сама рассчитает маршрут полета дрона с учетом особенностей рельефа местности. Взлет, аэрофотосъемка и посадка беспилотника выполняется полностью в автоматическом режиме.

определение района работ

Границы района работ

 

Продольное и поперечное перекрытие снимков

Продольное и поперечное перекрытие снимков

 

построение маршрута полета

Автоматическое построение маршрута полета с учетом рельефа местности

 

Четвертый этап. Кадастровая аэрофотосъемка.

Кадастровая аэрофотосъемка

Аэрофотосъемка

 

Камеральная обработка

1. Обработка GNSS измерений, определение координат местоположения квадрокоптера и центров фотографирования в специализированном ПО

маршруты

Траектория полета беспилотника

 

центры фотографирования

Координаты центров фотографирования

 

2. Фотограмметрическая обработка материалов аэрофотосъемки. Координаты наземных опорных точек используются только для контроля.

Уравнивание блока изображений

 

центры снимков

Схема расположения центров снимком и точность их определения

 

наземные опорные точки

Схема расположения контрольных точек и точность их определения

 

Отчет по точности определения наземных контрольных точек не участвующих в уравнивании

#Label

X/Easting Y/Northing Z/Altitude X_error Y_error Z_error Error_(m)

point 1

-25112.54 -26874.64 191.95 -0.043166 -0.136646 0.084577 0.166399

point 2

-25289.65

-26618.57 192.28 -0.070175 -0.102902 -0.030875

0.128323

point 3

-25118.81

-26316.61 192.24 0.011018 -0.119001 -0.016743

0.120677

point 4

-24866.08 -26333.37 185.39 0.073334 -0.090164 -0.036629

0.121857

point 5

-24689.5

-26525.62 177.68 0.121019 -0.063597 -0.17098

0.218917

point 6

-24934.46

-26580.12

187.73

0.056598

-0.105569

-0.113888

0.165284

Выводы:

В результате выполненных работ был подготовлен ортофотоплан местности с разрешением 5 см/пиксел в Московской системе координат общей площадью более 20 га, совмещенный с кадастровым планом территории.

Ортофотоплан совмещенный с кадастровым планом

Ортофотоплан совмещенный с кадастровым планом

 

Ортофотоплан совмещенный с кадастровым планом

Ортофотоплан совмещенный с кадастровым планом

В дальнейшем эти данные могут послужить для:

— Процессов межевания, инвентаризации и кадастровой оценки земельных участков;

— Оценки эффективности использования земельных ресурсов сельскохозяйственного профиля, городского и др.;

— Оперативного получения земельно-кадастровой информации;

— Проектирования развития территорий поселения, городов, промзон и т.п.;

— Проектно-изыскательских работ;

— Реконструкции и развития дорожных сетей;

— Мониторинга состояния наземных и подземных коммуникаций, трубопроводов, ЛЭП и т.п.;

— Федерального и локального государственного мониторинга земель с целью контроля использования, охраны и других мероприятий по управлению земельными ресурсами

— Экологического мониторинга границ и площадей земель подверженных изменению (овраги, оползни, карьеры и т.п.), подтоплению, загрязнению для своевременного проведения мероприятий по их ликвидации

— Создания трехмерных моделей местности для ГИС.

 

Читайте также:

Геодезический беспилотник на базе DJI PHANTOM 4 PRO для маркшейдерии

маркшейдерия

Геодезический беспилотник на базе DJI PHANTOM 4 PRO RTK-PPK для маркшейдерии

На сегодняшний день все большую популярность набирает технология аэрофотосъёмки с применением беспилотных летательных аппаратов для оперативного мониторинга хода горных работ,  разработки и освоения месторождений, контроля смещения горных масс, подсчета объемов грунта и других видов маркшейдерских работ.

Беспилотники позволяют в значительной мере сократить объемы полевых инструментальных измерений классическими методами, например, аэрофотосъемка территории карьера площадью 50 га в среднем занимает не более 30 минут, а итоговый результат в виде высоко детальной и точной цифровой модели рельефа с шагом 10 см можно получить уже через пару часов полуавтоматической камеральной обработки.

3D модель местности

Рис.1. Цифровая модель рельефа

Разработанный нашей компанией геодезический беспилотник на основе квадрокоптера DJI Phantom 4 PRO RTK-PPK и высокоточного геодезического GNSS приемника (GPS/QZSS L1, GLONASS G1, BeiDou B1, Galileo E1, SBAS) позволяет оперативно и с высокой точностью выполнять широкий спектр задач связанных с разработкой и освоением месторождений, значительно сокращает сроки и затраты на выполнение полевых работ.

 

геодезический беспилотник DJI Phantom 4 PRO

DJI Phantom 4 PRO с дополнительным GNSS приемником

Специалистам нашей компании удалось интегрировать дополнительное GNSS оборудование в стандартный корпус DJI Phantom 4 PRO RTK-PPK, при этом общая масса беспилотника увеличилась не более чем на 100 грамм. Съемное крепление GPS антенны позволять транспортировать дрон в стандартном кейсе DJI. Скачать данные GNSS измерений возможно сразу после завершений полета по беспроводному WI-FI соединению.

Комплект оборудования DJI Phantom 4 PRO

Для начала работы не требуется никакой сложной дополнительной настройки. На подготовительном этапе необходимо сформировать полетное задание, указав границы района работ, поперечное перекрытие, высоту фотографирования и программа сама рассчитает маршрут полета дрона с учетом особенностей рельефа местности. Взлет, аэрофотосъемка и посадка беспилотника выполняется полностью в автоматическом режиме.

Преимущества:

Геодезический беспилотник на базе DJI Phantom 4 PRO RTK-PPK с установленным GNSS оборудованием по своим точностным характеристикам соответствует уровню профессиональных геодезических систем, таких как Геоскан 401 Геодезия, при этом обладает рядом значительных преимуществ, таких как:

  1. Более низкая стоимость приобретения, а так же дальнейшего обслуживания и ремонта;
  2. Простота в использовании;
  3. Низкий вес, малые габариты и легкость в транспортировке;
  4. Наличие датчиков препятствия и соответственно большая безопасность полетов;
  5. Возможность взлета и посадки в стесненных условиях

Практическое применение

Выполненный нашей компанией проект по топографической съемке карьера масштаб 1:2000 на Горском участке Озерского месторождения песчано-гравийных пород площадью 18 га на практическом примере показывает все преимущества реализации проекта с использованием беспилотных технологий.

На подготовительном этапе было выполнено развитие сети пунктов планово-высотного обоснования (ПВО) методом GNSS измерений, произведена инструментальная съемка контрольных точек и подземных коммуникаций с применениtм трассопоискового комплекса Seba.

В специализированном программном обеспечении спланирован маршрут площадной аэрофотосъемки на высоте 200 метров над уровнем земли с поперечным перекрытием 80%.

Маршруты аэрофотосъемки

Перед началом полетов на один из пунктов ПВО c известными координатами установлен GNSS приемник Topcon GR5, записывающий измерения в статическом режиме.

Аэрофотосъемка проводилась беспилотником DJI Phantom 4 PRO RTK-PPK с дополнительным  высокоточным геодезическим GNSS приемником на борту, который в момент фотографирования определял координаты с сантиметровой точностью. Общая продолжительность съемки составила 20 минут.

геодезический беспилотник DJI Phantom 4 PRO

DJI Phantom 4 PRO с GNSS приемником

По результатам камеральной обработки материалов аэрофотосъемки и полевых измерений получено:

1. Плотное облако точек с шагом 10 см, цифровая модель рельефа с точность до 7 см в плане и по высоте;цифровая модель рельефа

 

2. Ортофотоплан;ортофотоплан

 

 

3. Топографический план с сечением горизонталей 0,5 мтопографический план

Общий срок выполнения работ по проекту от момента начала полевых работ до выдачи топографического плана составил три дня. При этом фотограмметрическая обработка аэрофотоснимков проводилась без использования наземных опорных точек по координатам центров фотографирования определенным GNSS приемником на борту дрона.

Профессиональное решение для аэрофотосъемки без опорных точек — DJI PHANTOM 4 PRO RTK-PPK

 

Комплектация и тех. характеристики:

  1. Геодезический GNSS приемник (GPS/QZSS L1, GLONASS G1, BeiDou B1, Galileo E1, SBAS)
  2. Съемная внешняя GNSS антенна
  3. Профессионально калиброванная камера 20MP
  4. Профессиональная программа планирования геодезической аэрофотосъемки
  5. Транспортировочный кейс
  6. Время полета до 35 минут

Специалистам нашей компании удалось интегрировать дополнительное GNSS оборудование в стандартный корпус DJI Phantom 4 PRO RTK-PPK, при этом общая масса беспилотника увеличилась не более чем на 100 грамм. Съемное крепление GPS антенны позволяет транспортировать дрон в стандартном кейсе DJI. Скачать данные ГНСС измерений возможно сразу после завершения полета по беспроводному WI-FI соединению.

Геодезический GNSS  приемник позволяет определить координаты центров фотографирования с сантиметровой точностью и  проводить фотограмметрическую обработку без использования наземных опорных точек. По своим точностным характеристикам соответствует уровню профессиональных геодезических систем, при этом обладает рядом значительных преимуществ, таких как:

Преимущества:

  1. Низкая стоимость приобретения, а так же дальнейшего обслуживания и ремонта;
  2. Простота в использовании;
  3. Малый вес и габариты, легкость в транспортировке;
  4. Наличие датчиков препятствий и соответственно большая безопасность полетов;
  5. Возможность взлета и посадки в стесненных условиях

Для начала работы не требуется никакой сложной дополнительной настройки. На подготовительном этапе необходимо сформировать полетное задание, указав границы района работ, поперечное перекрытие, высоту фотографирования и программа сама рассчитает маршрут полета дрона с учетом особенностей рельефа местности. Взлет, аэрофотосъемка и посадка беспилотника выполняется полностью в автоматическом режиме.

О практическом применении данного комплекса читайте в наших статьях:

Кадастровая аэрофотосъемка с применением геодезического квадрокоптера DJI Phantom 4 PRO без использования наземных опорных точек

Геодезический беспилотник на базе DJI PHANTOM 4 PRO для маркшейдерии

Применение беспилотных технологий в строительстве

DJI MATRICE 200 GNSS RTK для геодезии

Комплектация и тех. характеристики:

  1. Геодезический 444 канальный GNSS приемник L1, L2 (GPS, GLONASS, Galileo, SBAS) c функцией RTK
  2. Внешняя L1, L2 GNSS антенна
  3. Встроенный GSM модем (возможность установки радио модема)
  4. Профессионально калиброванная камера 20MP
  5. Датчики препятствий
  6. Рабочий температурный диапазон от-20 °C до 45 °C
  7. Профессиональная программа планирования геодезической аэрофотосъемки
  8. Транспортировочный кейс
  9. Время полета до 35 минут
  10. Гарантия 1 год
  11. Обучение планированию и выполнению полетов, а так же фотограмметрической обработке включено в стоимость

Двухчастотный GNSS приемник с функцией RTK позволяет определять координаты центров фотографирования с сантиметровой точностью и проводить фотограмметрическую обработку в автоматическом режиме без использования наземных опорных точек.

Встроенный GSM модем предоставляет возможность работы в RТК режиме, в том числе и от сети постоянно действующих базовых станций, таких как СНГО, RTKnet и т.д.

Влагостойкий корпус, система безопасности FlightAutonomy, подогреваемые аккумуляторы позволяют эксплуатировать БПЛА в экстремальных погодных условиях на территории со сложным рельефом и промышленных объектах.

Профессиональное решение для аэрофотосъемки без опорных точек — DJI MATRICE 600 PRO RTK-PPK

Комплектация и тех. характеристики:

  1. Геодезический GNSS приемник (GPS/QZSS L1, GLONASS G1, BeiDou B1, Galileo E1, SBAS)
  2. Профессиональная фотокамера Sony A7R с разрешением 36 – 42MP
  3. Профессиональная программа планирования геодезической аэрофотосъемки —
  4. Зарядное устройство для одновременной зарядки 6 батарей
  5. Транспортировочный кейс
  6. Время полета до 40 минут

Высокую производительность обеспечивают профессиональная фотокамера с разрешением до 42MP. Вы можете увеличить площадь покрытия снимками за счет увеличения высоты полета без ухудшения разрешения и информативности изображений.

Сочетание профессиональной камеры Sony с оптикой Zeiss и  геодезического GNSS приемника, позволяющего определить координаты центров фотографирования, обеспечивает возможность создания детальных цифровых моделей  местности с сантиметровой точностью без опорных наземных точек.

Оборудование поднимается в воздух на борту промышленного гексакоптера DJI MATRICE 600 PRO RTK-PPK, обеспечивающего высокую стабильность и надежность за счет трех полетных контроллеров A3. Благодаря этому, его эффективность повышена втрое, т.к. данные с трех параллельно работающих датчиков постоянно сравниваются друг с другом, что снижает вероятность программного сбоя до минимума.

Профессиональное программное обеспечение позволяет с легкостью планировать полетные задания для различных типов съемки с учетом рельефа местности и возможных препятствий.

О практическом применении данного комплекса читайте в нашей статье

АЭРОФОТОСЪЁМКА

АЭРОФОТОСЪЁМКА — дистанционный метод изучения земной поверхности путём фотографирования в различных областях оптического спектра с самолёта или других летательных аппаратов.

Аэрофотосъёмка выполняется при помощи специального аэрофотоаппарата при заданном вертикальном (плановая аэрофотосъёмка) или наклонном (перспективная аэрофотосъёмка) положении оптической оси. Аэрофотосъёмка включает лётно-съёмочный и фотолабораторный периоды, полевые фотограмметрические работы. Лётно-съёмочный период состоит из аэронавигационных расчётов, выполняемых в соответствии с заданными требованиями к аэрофотосъёмке и фотографирования местности по этим расчётам. Для получения сплошного фотоизображения участка местности аэрофотосъёмка выполняется по прямолинейным параллельным маршрутам с частичным перекрытием соседних аэрофотоснимков одного маршрута (продольное перекрытие) или смежных маршрутов (поперечное перекрытие), что позволяет определять пространственные координаты точек местности.

При проложении маршрутов аэрофотосъёмки используют специальное навигационное оборудование, для определения пространственного положения аэрофотоснимков — радиовысотомер (для фиксации высоты фотографирования), статоскоп (для регистрации изменения высоты полёта), самолётный радиодальномер (для определения плановых координат). Лабораторные работы состоят в химико-фотографической обработке экспонированной аэрофотоплёнки, оценке фотокачества аэрофотосъёмки и получении контактных отпечатков. Полевые фотограмметрические работы выполняются для оценки общего качества аэрофотосъёмки. По смонтированным контактным отпечаткам (накидному монтажу) производятся измерения с целью окончательной оценки качества аэрофотосъёмки. Данные аэрофотосъёмки в горном деле и геологии применяют для составления планов карьеров, подготовки комплексной программы рекультивации, при геологическом картировании, исследованиях зоны прибрежного шельфа, инженерно-геологических исследованиях и др.