От планиране на полет до анализ на данни

Процес стъпка по стъпка за усъвършенствано събиране на данни от дронове в големи инфраструктурни проекти 

В предишни публикации обсъдихме как дроновете са станали решаващи за различните фази при изграждането на големи инфраструктурни проекти. Днес искам да навляза в технически детайли и да ви покажа как точно можете да събирате данни, да ги обработвате и да извличате ценни прозрения. Както всеки проект, събирането на данни от дронове изисква много планиране и структуриран работен процес, и тази статия ще помогне да се опише един такъв. Независимо дали никога не сте използвали дронове преди, или сте ги използвали, но все още не сте сигурни как работи аспектът на събиране на данни, тази статия е за вас.

Предполетна подготовка

Преди да извършите каквато и да е операция с дрон, трябва да направите предполетна подготовка. Тя включва:

Определяне на целите на проучването

Трябва да се срещнете със заинтересованите страни и да разберете техните намерения за проучването, видовете резултати, които желаят, GSD (разстояние на вземане на проби от земята) на проучването и всяка друга информация, която са готови да предоставят. Най-често срещаните резултати за строителни проекти могат да включват контурни карти, DEMs, DSMs, облаци от точки, 3D модели, LiDAR карти и др. Всяка фаза на строителството може да изисква различни резултати.

Избор на оборудване

След като потвърдите какво иска клиентът, можете да изберете най-доброто оборудване. GSD или разделителната способност могат да ви помогнат да решите какъв полезен товар да използвате, докато площта на района и крайният срок могат да ви помогнат да решите какъв тип дрон искате да използвате. За мултироторни дронове, дроновете DJI като серията DJI Matrice, особено M300 RTK и M350 RTK, са най-добри за големи инфраструктурни проекти. За дронове с фиксирано крило и VTOL, разгледайте съответно Sensefly и Wingtra. 

Оценка на обекта и регулаторно съответствие

Би било полезно да посетите района на интерес, за да оцените всички възприемани рискове за операциите с дронове или всички рискове, които вашите операции с дронове могат да имат върху околната среда. Докато сте там, наблюдавайте терена, силата и посоката на вятъра, както и температурата, тъй като те ще повлияят на операциите с дронове. Ако имате нужда от повече време, за да развиете модел, можете да попитате местните за тази информация. Трябва също така да се уверите, че районът не е в забранена за полети зона и да съберете всички необходими разрешения, преди да започнете операциите с дронове.

Планиране на полета

След като съберете цялата необходима информация, е време да създадете планове за полет. Това включва:

Определяне на района на интерес

Предпочитам да използвам Google Earth Pro за визуализиране на района на интерес и определяне на границите. За голям инфраструктурен проект клиентът вероятно ще разполага с KML или shapefile на района на интерес.

Избор на подходящ ден за полет

След като определите границите, можете да използвате приложения за прогноза на времето като UAV Forecast и Windy, за да изберете най-добрия ден за полет. Добър ден за полет би бил такъв с много слънчева светлина, по-малко облаци, достатъчно сателити и такъв, при който ветровете не са твърде силни.

Задаване на параметри на полета

С информация за терена, времето и GSD, което клиентът желае, можете да зададете параметри на полета като надморска височина, скорост на полет и припокривания. Някои клиенти ще предоставят процента на припокриване, който искат, но можете да решите сами, ако те не го направят.

Включване на GCPs

За да осигурите точност, трябва да установите наземни контролни точки (Ground Control Points – GCPs) и да ги маркирате ясно, така че да бъдат видими на изображенията от дрона. Въпреки че дроновете обикновено са точни, благодарение на GPS и RTK или PPK системи, те все още може да не предоставят данни, които са достатъчно точни за геодезически работи. За да подобрите тази точност, трябва да установите GCPs, използвайки високоточни устройства, и да ги използвате за георефериране на изображенията от дрона. Други добри практики за поставяне на GCPs включват:

–        Разпределете ги по целия район на интерес. Избягвайте струпването или припокриването им.

–        Поставете някои GCPs по краищата, а други във високи зони, за да осигурите цялостна точност.

–        Поставете GCPs върху стабилни повърхности.

–        Разполагайте с достатъчно GCPs (поне 5 – 10 на 1 кв. км).

Събиране на данни

Предполетни проверки

Подгответе контролен списък с всички необходими елементи и го използвайте за подготовка за всеки полет. Преди полет трябва също така да проверите дроновете, батериите, полезните товари и другите аксесоари за повреди. Проверете дали имате достатъчно устройства за съхранение и ако ще бъдете на място без електричество, уверете се, че имате достатъчно батерии или зарядна станция.

Извършване на тестови полети

Извършете няколко тестови полета, за да се уверите, че БЛА работят правилно и да определите дали се нуждаят от калибриране. Можете също така да съберете примерни данни и да ги обработите на място, за да оцените разделителната способност.

Заснемане на данни

След като всичко е готово, можете да започнете да изпълнявате плановете за полет, за да събирате данни. По време на проучването наблюдавайте производителността на БЛА, като следите за промени във времето, температурата и надморската височина и как те реагират на тях.

Следполетни проверки

Прегледайте събраните данни и се уверете, че са достатъчни. Ако можете, обработете ги на място, оценете резултата и проверете за пропуски. Ако съберете твърде много изображения, обработката може да отнеме часове, но софтуер като Metashape и Pix4D имат опция за обработка с ниска разделителна способност, която ще бъде завършена бързо, предоставяйки бърз поглед върху картографираната област. Бихте искали да избегнете пристигането в офиса и осъзнаването, че имате пропуски и трябва да се върнете на терен, за да ги запълните.

Обработка и анализ на данни

Данните от дронове са сурови, липсва им структура и са неизползваеми сами по себе си. За да извлечете нещо полезно от тях, трябва да ги обработите.

Софтуер за обработка

При планирането избирате правилния дрон, полезен товар и софтуер, така че да произведете подходящите резултати за текущия проект. Най-добрият софтуер, който можете да използвате за обработка на данни от дронове, включва:

–        Pix4D – Най-добър за създаване на ортомозайки, 3D мрежи и облаци от точки. Поддържа персонализиране и разполага с набор от облачни платформи, които ускоряват обработката на данни.

–        DroneDeploy—Това е друг отличен софтуер за обработка, който разполага с цял набор от инструменти за обработка на данни от дронове. DroneDeploy също е базиран на облак, което ускорява софтуера за обработка и позволява сътрудничество и отчитане в почти реално време, докато събира данните и ги качва за обработка.

–        AgiSoft Meta Shape – Работи най-добре за реконструкция на 3D модели и е чудесен и за създаване на облаци от точки и ортомозайки.

–        ArcGIS Drone2Map—Ако искате да направите допълнителен анализ, Drone2Map е добър вариант. Той се интегрира с инструменти на Esri като ArcGIS, което ви позволява да създавате карти на земното покритие, DEMs и контури.

–        DJI Terra—Този софтуер е предназначен за дронове DJI. Той ви позволява бързо да планирате и изпълнявате полети с дронове и да визуализирате резултатите. Ако събирате LiDAR данни с дрон DJI, DJI Terra е най-добрият вариант за тяхната реконструкция, преди да използвате друг софтуер за анализ.

–        LiDar360 – Това е друг софтуер за обработка на LiDAR данни.

–        GlobalMapper – Това е друг софтуер, който можете да използвате за анализ на данни от дронове. Pro версията също така ви позволява да обработвате LiDAR данни.

Техники за обработка

Всеки софтуер има свой собствен процес, но резултатите, които получавате, са почти сходни. Затова нека обсъдим какво трябва да се стремите да произведете от данните от дронове.

–        Генериране на ортомозайка – Това включва съшиване на изображенията за създаване на 2D карта. Тази карта може след това да се използва за планиране, инспекция на обекти или за актуализиране на топографски карти.

–        Цифрови модели на релефа (Digital Elevation Models – DEMs)—Те помагат да се предостави информация за терена и надморската височина на района на интерес, което може да бъде полезно при проектирането на строителство и градското планиране.

–        Генериране на облак от точки – Това включва преобразуване на 3D координати в плътни облаци от точки, които формират формата на обектите на земята. Те помагат при измервания и обемни изчисления.

–        3D Моделиране—Дроновете могат да помогнат за създаването на детайлни 3D модели, които могат да се използват като цифрови близнаци или да се интегрират в BIM.

Добри практики

По-долу са изброени някои неща, които можете да направите, за да извлечете максимума от вашите данни.

–        Оптимизирайте процеса си на картографиране, за да осигурите адекватни припокривания и да гарантирате, че всички области са покрити.

–        Валидирайте събраните данни и премахнете всички пропуски, изкривени изображения и всякакви изображения с проблеми, тъй като те ще повлияят на общия резултат.

–        Инвестирайте във висококачествен хардуер и софтуер, за да рационализирате процеса на събиране и обработка на данни.

–        Използвайте автоматизация за скорост и ефективност.

–        След обработка и анализ, адаптирайте резултатите към нуждите на заинтересованите страни. Софтуер като ArcGIS, GlobalMapper и QGIS са добри за визуализация.

Заключение

Много усилия се влагат в събирането на данни от дронове и тяхната обработка в използваеми резултати, но аз направих всичко възможно да събера всичко това в тази публикация. Трябва да инвестирате в правилния дрон, софтуер и умения. Всеки може да работи със софтуер, но е важно да знаете какво да правите с това, което получавате, така че ако не сте геодезист или инженер, сътрудничете си с тези професионалисти, за да гарантирате, че събраните от вас данни са смислени и приложими.