В данной статье мы рассмотрим трехмерное моделирование объектов культурного наследия на примере Шильонского замка, расположенного в одном из самых живописных уголков швейцарской Ривьеры на берегу Женевского озера, окруженного с одной стороны зеркально-голубой гладью водоема и альпийским горным массивом с другой.
Из-за особенностей расположения данного замка на побережье и невозможности выполнения наземного лазерного сканирования по большей части крепостных стен со стороны озера мы решили применить беспилотные технологии и фотограмметрию для выполнения работ по трехмерному моделированию.
В качестве основного рабочего инструмента по сбору данных мы использовали дрон AUTEL EVO II PRO с дополнительно установленным геодезическим PPK оборудованием на борту.
Рис. 1. TOPODRONE AUTEL EVO II PRO PPK.
Вы закономерно спросите, а почему выбор был сделан не в пользу других типов геодезических беспилотников, например DJI Phantom 4 RTK? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, вам достаточно изучить технические характеристики и особенности этого аппарата:
-
Время полета. TOPODRONE AUTEL EVO II PRO PPK способен находиться в воздухе и выполнять геодезическую миссию на протяжении 30 минут, против 20 минут у дронов DJI. Данная характеристика была для нас немаловажной при выполнении съемки над водной поверхностью, когда запас батареи является критическим параметром.
-
Качество изображений. По результатам тестирования и визуального анализа фотографий, нами был сделан вывод, что AUTEL EVO II PRO передает большее количество мелких деталей и обеспечивает высокую четкость снимков, что в последствии сказывается на детальности и качестве трехмерной модели. Вы можете правомерно заявить, как же так, но камера DJI Phantom 4 RTK имеет Global Shutter, а камера EVO II Rolling Shutter? Как вы, наверно, уже знаете, большинство фотограмметрического программного обеспечения, например: Agisoft Metashape, Pix4Dmapper, 3Dsurvey – обеспечивают корректировку искажений скользящего затвора без каких-либо трудностей при использовании высокоточных центров фотографирования, поэтому Rolling Shutter не является ограничением для фотограмметрии.
-
RTK или PPK. Географическое местоположение объекта обусловило следующие трудности геодезических измерений: невозможность определения тахеометром контрольных точек на стенах, обращенных в сторону озера, близкое расположение гор, закрывающих половину небосвода, и, в связи с этим, возможная нестабильная работа RTK на дроне приведет к ухудшению точности определения координат снимков. Для решения этих проблем мы установили на AUTEL EVO II PRO модуль от компании TOPODRONE, который синхронизирован с камерой, что позволяет после постобработки ГНСС измерений определить координаты центров фотографирования и использовать их при дальнейшей фотограмметрической обработке изображений. При этом PPK оборудование не требует связи с базовой станцией в режиме реального времени и обеспечивает более стабильное и точное определение координат снимков и движения дрона по сравнению с RTK технологией. В качестве базовой станции мы использовали ГНСС приемник EMLID REACH RS2.
-
Стоимость оборудования. Комплект AUTEL EVO II PRO + TOPODRONE PPK имеет в два/три раза ниже стоимость по сравнению с DJI P4 RTK.
Для планирования маршрутов аэрофотосъемки мы использовали встроенное приложение AUTEL и выполнили миссию с перекрытием 70% и 80% на высоте 60 метров в режиме double grid, а также oblique flight.
Рис. 2. Выполнение автоматической миссии на TOPODRONE AUTEL EVO II PRO PPK.
После выполнения полевых работ мы загрузили снимки в ПО TOPODRONE Post Processing, выполнили расчет высокоточных координат снимков и записали их в EXIF теги изображений.
Рис. 3. Модуль для постобработки ГНСС данных в ПО TOPODRONE Post Processing.
На следующем этапе создали проект в ПО 3Dsurvey, запустили процесс уравнивания блока изображений и генерации плотного облака точек.
Рис. 4. Вид положения камер после выполнения аэротриангуляции.
Рис. 5. Плотное облако точек, построенное в 3Dsurvey.
Рис. 6. Плотное облако точек, построенное в 3Dsurvey.
Рис. 7. Плотное облако точек, построенное в 3Dsurvey.
