Отчетные материалы:
Ортофотоплан, трехмерная модель местности, классифицированное облако точек, цифровая модель рельефа.
Оборудование:
- TOPODRONE DJI Mavic 2 Pro PPK
- DJI Matrice 300 с TOPODRONE LiDAR 100 LITE
Протяженность объекта – 6 км, коридор – 200 м, площадь – 120 Га.
Сжатые сроки выполнения работ – 1 день.
Подготовка к полетам
Все полеты были запланированы и реализованы с помощью ПО UgCS Pro, обеспечивающее планирования миссий воздушного лазерного сканирования и аэрофотосъемки с учетом огибания рельефа и в условиях отсутствия интернета.
Для ВЛС было подготовлено 2 миссии по 3 км и 4 миссии для аэрофотосъемки.
После получения центральной линии объекта от Заказчика, файл в формате .kmz был подгружен в UgCS Pro и далее были созданы полетные миссии. Съездить на предварительный осмотр у нас не получилось, так как каждый раз мешали погодные условия, а времени до сдачи съемок оставалось все меньше, поэтому, когда мы увидели удовлетворительный для нас прогноз погоды, было решено ехать и сразу снимать.
Конечно, из-за этого несколько миссий были скорректированы прямо в полях.
Второй немаловажной и очень распространенной проблемой в Грузии являются горы, как следствие – полное отсутствие сигнала для дрона, поэтому все миссии спланированы с учетом продолжения выполнения полетного задания при потере сигнала с пультом.
В данном случае сигнал терялся примерно через 5 минут с начала полета, периодически появлялся, когда дрон подходил ближе к точке взлета и снова терялся.
В случае с М300, сигнал терялся после преодоления первой горы и появлялся, когда дрон шел уже на посадку.
Отдельно хочется отметить, что М300, со своим набором сенсоров, является очень отказоустойчивым коптером, так как не раз в условиях полного отсутствия сигнала, при обнаружении препятствия, всегда возвращался целым и невредимым.
Рис. 1. Центральная линия.
Рис. 2. Миссия 1 для аэрофотосъемки.
Рис. 3. Миссия 1 для лазерного сканирования.
Съемки
На объект мы приехали вечером, в надежде хоть немного изучить местность, однако сделать этого не удалось, ущелье делает поворот через 2 км от стартовой точки и разглядеть что-либо не представлялось возможным.А так как в горах темнеет рано, к моменту нашего приезда на начальную точку (порядка 17:20) осмотреть местность было нереально. Виднелись только подсвеченные солнцем заснеженные пики.
Поэтому, чтобы не терять время, было решено сделать первый полет М300 + лазерный сканер.
Рис. 4. Взлет вечером.
Полет прошел успешно и первый 3 километровый участок был отснят. Это был единственный полет, когда сигнал с коптером не был утерян.
Рис. 5. Это не звезда, это DJI Matrice 300 и TOPODRONE LiDAR 100 LITE
Второй съемочный день начался рано. По всей линии объекта, куда удалось дойти, были заложены опознаки, также были скорректированы миссии по первому участку работ, и мы приступили к аэрофотосъемке. Несмотря на то, что 1-ый полет прошел успешно, уже ко второму полету усилился ветер, поэтому пришлось дробить миссию из-за нехватки заряда. Также, дополнительной проблемой оказалось то, что солнце практически не вышло из-за горы, то есть освещена была только половина ущелья.
Рис. 6. Проблемы освещения.
И по мере того, как продолжались съемки – света становилось все меньше. Мало того что к полудню мы имели только половину солнечного света, в нашем распоряжении, около 14:00 солнце начало уходить обратно за гору. Поэтому решено было сперва закончить АФС и уже потом выполнять воздушное лазерное сканирование. Благодаря надежности оборудования и возможности выполнять работы без прямой связи между базовой станцией и дроном мы успели все завершить до наступления сумерек.
Рис. 7. Заход солнца.
Следует отметить, что к счастью, TOPODRONE LiDAR 100 LITE не зависит от освещения и позволяет выполнять воздушное лазерное сканирование даже ночью.
Конечно, нам было немного страшно за дорогостоящее оборудование при выполнении полетов в ночное время при нулевая видимости, ведь в случае просчета в миссии исправить ситуацию вмешательством оператора просто не будет возможности, да и искать коптер при самом плохом развитии событий получится только утром. С другой стороны, М300 в экстренных ситуациях уже зарекомендовал себя как надежный дрон, на который можно положиться, в том числе и ночью.
Итак, М300 пошел на 2 участок, спустя ~5 минут пропала связь, но на удивление, сигнал очень быстро появился вновь, дрон направлялся на «Домой». Как выяснилось позже, он отчаянно старался уйти от столкновения со скалой, которая очень не кстати оказалась в ущелье, в самом недоступном месте.
Рис. 8. Скорректированная миссия.
С небольшими проблемами мы столкнулись при загрузке миссии на дрон – без подключения к интернету полетная миссия не подгружалась на коптер, соответственно интернет пришлось ловить в условиях, когда даже GSM сигнал отсутствовал напрочь. Однако и этот вопрос был решен, как видно на фото выше.
Рис. 9. Ловим интернет.
Как только миссия была переработана, М300 улетел заканчивать маршрут, опять же потеряв связь с пультом спустя пару минут после взлета. В этот раз коптер закончил полет без экстренных ситуаций, оставалась последняя точка.
Рис. 10. Ущелье отснято.
Геодезист заказчика, который был с нами все время съемок, попросил расширить коридор в самом начале маршрута. Нас ждала еще одна ночная миссия и дорога домой.
Рис. 11. Финальный полет.
Финальный полет прошел успешно, без прерываний сигнала и других неприятных, но рабочих моментов.
Обработка
Начнем с обработки АФС, у нас получилось 4 полета, каждый по 1.5 – 1.6км в длину, с перекрытием:- Продольное – 80%
- Поперечное – 60%
Все фотографии были обработаны в ПО TOPOSETTER. Буквально в пару кликов мыши с помощью пакетной обработки, были вычислены высокоточные центра фотографирования для всего объема снимков, полученных с помощью TOPODRONE DJI Mavic 2 Pro PPK.
После обработки в TOPOSETTER можно приступать к фотограмметрической обработке, в нашем случае – Agisoft Metashape.
Снимки были разбиты на 4 блока – по 2 полета на каждый участок съемки. И также использовалась пакетная обработка в целях экономии времени – пока Agisoft Metashape выравнивал снимки, в TOPODRONE Post Processing строились траектории и облака точек.
Итак, снимки выровнены, камера откалибрована, можно приступать к работе с привязкой.
Мы заложили 20 опознаков, 14 из которых предназначались для АФС и 6 дополнительных для проверки точности ВЛС.
По точности ЦФ значения разнятся от 3 см до 6см, по данным привязки к опорным и контрольным точкам – в пределах 2,7 см.
Рис. 12. Точность ЦФ и Опорных точек.
Конечно, на участках съемок точность получилась разная, во-первых, освещение быстро менялось, во-вторых, поверхность на которой закладывались точки - далека от идеала. Однако, данные качественные и точность высокая, поэтому включаем пакетную обработку для создания ортопланов и переходим к обработке ВЛС.
Рис. 13. Ортоплан – общий вид.
Рис. 14. Мост.
Рис. 15. Ортоплан.
Объем данных по ВЛС у нас намного меньше – всего лишь 3 пролета и соответственно 3 облака точек. По ВЛС мы не стали дробить данные по участкам и предоставили заказчику все 6 км ущелья.
После получения в TOPODRONE Post Processing плотных облаков точек, мы приступаем к его пост-обработке в LiDAR360.
Что нам нужно получить?
- Соединить 3 облака точек, для получения общего вида.
- Удостовериться в том, что точность по Z соответствует заявленной.
- Провести классификацию облака точек для выделения Ground слоя.
- Получить горизонтали с шагом 15 м.
- Извлечь набор точек в формате .csv с шагом 15 – 10 – 5 – 3 м.
Каждое облако обрабатывается отдельно:
- Подгрузка траектории
- Разделение облака на отдельные сканы
- Вычисление углов Roll, Pitch, Heading
- Проверка контрольных точек
Однако, не стоит торопиться – красивое облако это пол дела, важно удостовериться, что точность нашего плотного облака точек соответствует заявленной.
После подготовки облака и классификации, нужно провести контроль заложенных опорных точек.
С помощью Control Point Report и текстового файла с координатами опознаков проводим проверку и создаем отчет.
Рис. 16. Первичная проверка точности.
Из отчета понятно, что точки отличаются от истинных значений, однако данная величина приемлема, принимая во внимание рельеф и местность, на которой опознаки были заложены.
В данном случае можно применить функцию Elevation Adjusment, смысл который заключается в том чтобы уложить облако на верные координаты, минимизировав тем самым получившуюся погрешность по точности Z.
Рис. 17. Отстроенное облако точек.
Включаем Profile View и проверяем как отстроилось облако.
Наряду с точностью, также интересно проверить проникающую способность лидара. В частности, смогли ли лазерные лучи пробиться сквозь кроны деревьев и добить до поверхности земли, ведь в противном случае проведенные измерения не будут точны.
Рис. 18. Растительность.
Как видно на рисунке 18, растительность в данном ущелье весьма плотная, в некоторых местах по уклону не представляется возможным спуститься пешком. Это одна из причин почему нам не удалось взять контрольные точки по всей длину участка работ.
Рис. 19. Профиль залесенной местности.
Рис. 20. Профиль залесенной местности.
Лазерные лучи успешно дошли до поверхности земли, а это значит, что измерения корректны и можно продолжать дальнейшую обработку плотного облака точек.
Рис. 21. Мост через реку.
Рис. 22. Ущелье.
Далее, приступаем к его классификации и основное, что нам нужно получить – Ground Layer.
Запускаем Classify Ground Points и получаем выделенный из основного облака слой поверхности земли. Включаем Profile View и после первой проверки – строим DEM, чтобы удостовериться, что в «землю» не попали точки из других слоев, таких, как например – низкая растительность.
Рис. 23. Ground Layer.
Рис. 24. Ground Layer.
После получения корректного слоя поверхности, можно перейти к построению контуров горизонталей.
Рис. 25. Горизонтали.
Рис. 26. Горизонтали.
Рис. 27. Горизонтали.
Заключение
Подведем итоги данного проекта:- Съемка участка протяженностью 6 км, шириной коридора – 200 м и общей площадью, в 120 Га была выполнена за один день.
- Работа оборудования в условиях большого перепада высот, сложного рельефа, потери связи с пультом и отсутствия интернета – абсолютно отказоустойчива.
- Обработка и подготовка полученных данных заняла 3 рабочих дня.
- Заявленная нами точность была подтверждена.
