Von der Flugplanung zur Datenanalyse
Ein Schritt-für-Schritt-Prozess für die erweiterte Drohnendatenerfassung bei großen Infrastrukturprojekten
In früheren Beiträgen haben wir erörtert, wie Drohnen für verschiedene Phasen beim Bau großer Infrastrukturprojekte entscheidend geworden sind. Heute möchte ich ins Detail gehen und Ihnen genau zeigen, wie Sie Daten erfassen, verarbeiten und wertvolle Erkenntnisse daraus gewinnen können. Wie jedes Projekt erfordert auch die Drohnendatenerfassung viel Planung und einen strukturierten Arbeitsablauf, und dieser Artikel wird einen solchen beschreiben. Egal, ob Sie noch nie Drohnen eingesetzt haben oder sie bereits genutzt, aber noch nicht genau wissen, wie die Datenerfassung funktioniert, dieser Artikel ist für Sie.
Vorflugvorbereitung
Bevor Sie eine Drohnenoperation durchführen, müssen Sie eine Vorflugvorbereitung vornehmen. Dies beinhaltet:
Definition der Vermessungsziele
Sie müssen sich mit den Stakeholdern treffen und deren Absichten für die Vermessung, die gewünschten Arten von Lieferobjekten, die GSD (Ground Sampling Distance) der Vermessung und alle weiteren Informationen, die sie bereit sind zu geben, verstehen. Die gängigsten Lieferobjekte für Bauprojekte können Höhenlinienkarten, DEMs, DSMs, Punktwolken, 3D-Modelle, LiDAR-Karten usw. umfassen. Jede Bauphase kann unterschiedliche Lieferobjekte erfordern.
Auswahl der Ausrüstung
Sobald Sie bestätigt haben, was der Kunde wünscht, können Sie die beste Ausrüstung auswählen. Die GSD oder Auflösung kann Ihnen bei der Entscheidung für die zu verwendende Nutzlast helfen, während die Fläche des Gebiets und die Frist Ihnen bei der Entscheidung für den Drohnentyp helfen können, den Sie verwenden möchten. Für Multirotor-Drohnen sind DJI-Drohnen wie die DJI Matrice-Serie, insbesondere die M300 RTK und M350 RTK, die besten für große Infrastrukturprojekte. Für Starrflügler und VTOLs schauen Sie sich Sensefly bzw. Wingtra an.
Standortbeurteilung und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften
Es wäre hilfreich, wenn Sie das Interessengebiet besuchen würden, um alle wahrgenommenen Risiken für den Drohnenbetrieb oder alle Risiken, die Ihr Drohnenbetrieb für die Umgebung haben könnte, zu bewerten. Beobachten Sie dabei das Gelände, die Windstärke und -richtung sowie die Temperatur, da diese den Drohnenbetrieb beeinflussen werden. Wenn Sie mehr Zeit benötigen, um ein Muster zu entwickeln, können Sie die Einheimischen nach diesen Informationen fragen. Sie müssen auch sicherstellen, dass das Gebiet nicht in einer Flugverbotszone liegt, und alle erforderlichen Genehmigungen einholen, bevor Sie den Drohnenbetrieb aufnehmen.
Flugplanung
Nachdem alle notwendigen Informationen gesammelt wurden, ist es Zeit, Flugpläne zu erstellen. Dies beinhaltet:
Bestimmung des Interessengebiets
Ich verwende am liebsten Google Earth Pro, um das Interessengebiet zu visualisieren und die Grenzen zu bestimmen. Bei einem großen Infrastrukturprojekt wird der Kunde wahrscheinlich eine KML- oder Shapefile des Interessengebiets haben.
Wahl eines geeigneten Flugtages
Sobald Sie die Grenzen bestimmt haben, können Sie Wettervorhersage-Apps wie UAV Forecast und Windy verwenden, um den besten Flugtag zu bestimmen. Ein guter Flugtag wäre einer mit viel Sonnenlicht, weniger Wolken, genügend Satelliten und einem, an dem die Winde nicht zu stark sind.
Festlegung der Flugparameter
Mit Informationen über das Gelände, das Wetter und die vom Kunden gewünschte GSD können Sie Flugparameter wie Flughöhe, Fluggeschwindigkeit und Überlappungen festlegen. Einige Kunden geben den gewünschten Überlappungsprozentsatz an, aber Sie können einen festlegen, wenn sie dies nicht tun.
Einbeziehung von GCPs
Um die Genauigkeit zu gewährleisten, müssen Sie Ground Control Points (Bodenpasspunkte) einrichten und diese deutlich markieren, damit sie auf den Drohnenbildern sichtbar sind. Obwohl Drohnen dank GPS- und RTK- oder PPK-Systemen im Allgemeinen genau sind, liefern sie möglicherweise immer noch keine Daten, die für Vermessungsarbeiten ausreichend genau sind. Um diese Genauigkeit zu verbessern, müssen Sie GCPs mit hochpräzisen Geräten einrichten und diese zur Georeferenzierung der Drohnenbilder verwenden. Weitere Best Practices für die Platzierung von GCPs sind:
– Verteilen Sie sie über das gesamte Interessengebiet. Vermeiden Sie eine Häufung oder Überlappung.
– Platzieren Sie einige GCPs entlang der Ränder und andere in erhöhten Bereichen, um die Gesamtgenauigkeit zu gewährleisten.
– Platzieren Sie die GCPs auf stabilen Oberflächen.
– Halten Sie genügend GCPs bereit (mindestens 5 – 10 in 1 KM Square).
Datenerfassung
Vorflugkontrollen
Erstellen Sie eine Checkliste aller benötigten Gegenstände und verwenden Sie diese zur Vorbereitung jedes Fluges. Vor dem Flug sollten Sie auch die Drohnen, Batterien, Nutzlasten und anderes Zubehör auf Beschädigungen überprüfen. Prüfen Sie, ob Sie genügend Speichermedien haben, und wenn Sie sich an einem Ort ohne Strom befinden, stellen Sie sicher, dass Sie genügend Batterien oder eine Ladestation haben.
Durchführung von Testflügen
Führen Sie einige Testflüge durch, um sicherzustellen, dass die UAVs ordnungsgemäß funktionieren und um festzustellen, ob sie kalibriert werden müssen. Sie können auch Beispieldaten sammeln und diese vor Ort verarbeiten, um die Auflösung zu beurteilen.
Datenerfassung
Sobald alles bereit ist, können Sie mit der Ausführung der Flugpläne beginnen, um die Daten zu erfassen. Beobachten Sie während der Vermessung die Leistung der UAVs und achten Sie auf Änderungen von Wetter, Temperatur und Höhe sowie darauf, wie sie darauf reagieren.
Nachflugkontrollen
Überprüfen Sie die gesammelten Daten und stellen Sie sicher, dass sie ausreichend sind. Wenn möglich, verarbeiten Sie sie vor Ort, beurteilen Sie das Ergebnis und suchen Sie nach Lücken. Wenn Sie zu viele Bilder sammeln, kann die Verarbeitung Stunden dauern, aber Software wie Metashape und Pix4D bieten eine Option zur Verarbeitung mit niedriger Auflösung, die schnell abgeschlossen wird und einen schnellen Überblick über das kartierte Gebiet liefert. Sie möchten vermeiden, ins Büro zu kommen und festzustellen, dass Sie Lücken haben und ins Feld zurückkehren müssen, um diese Lücken zu schließen.
Datenverarbeitung und -analyse
Drohnendaten sind roh, unstrukturiert und für sich allein nicht nutzbar. Um etwas Nützliches daraus zu gewinnen, müssen Sie sie verarbeiten.
Verarbeitungssoftware
Bei der Planung wählen Sie die richtige Drohne, Nutzlast und Software aus, um die geeigneten Lieferobjekte für das jeweilige Projekt zu erstellen. Die beste Software, die Sie zur Verarbeitung von Drohnendaten verwenden können, umfasst:
– Pix4D – Am besten geeignet für die Erstellung von Orthomosaiken, 3D-Meshes und Punktwolken. Es unterstützt die Anpassung und verfügt auch über eine Reihe von cloudbasierten Plattformen, die die Datenverarbeitung beschleunigen.
– DroneDeploy—Dies ist eine weitere ausgezeichnete Verarbeitungssoftware, die eine ganze Reihe von Tools zur Verarbeitung von Drohnendaten bietet. DroneDeploy ist ebenfalls cloudbasiert, was die Verarbeitungssoftware beschleunigt und die Zusammenarbeit sowie nahezu Echtzeit-Berichte ermöglicht, während die Daten gesammelt und zur Verarbeitung hochgeladen werden.
– AgiSoft Meta Shape – Eignet sich am besten für die Rekonstruktion von 3D-Modellen und ist auch hervorragend für die Erstellung von Punktwolken und Orthomosaiken.
– ArcGIS Drone2Map—Wenn Sie weitere Analysen durchführen möchten, ist Drone2Map eine gute Option. Es integriert sich mit Esri-Tools wie ArcGIS und ermöglicht Ihnen die Erstellung von Landnutzungskarten, DEMs und Höhenlinien.
– DJI Terra—Diese Software ist für DJI-Drohnen konzipiert. Sie ermöglicht Ihnen die schnelle Planung und Durchführung von Drohnenflügen sowie die Visualisierung der Ergebnisse. Wenn Sie LiDAR-Daten mit einer DJI-Drohne erfassen, ist DJI Terra die beste Option für deren Rekonstruktion, bevor Sie andere Software zur Analyse verwenden.
– LiDar360 – Dies ist eine weitere Software zur Verarbeitung von LiDAR-Daten.
– GlobalMapper – Dies ist eine weitere Software, die Sie zur Analyse von Drohnendaten verwenden können. Die Pro-Version ermöglicht auch die Verarbeitung von LiDAR-Daten.
Verarbeitungstechniken
Jede Software hat ihren eigenen Prozess, aber die Ergebnisse, die Sie erhalten, sind fast ähnlich. Lassen Sie uns also besprechen, was Sie aus Drohnendaten produzieren sollten.
– Orthomosaik-Generierung – Hierbei werden die Bilder zu einer 2D-Karte zusammengesetzt. Diese Karte kann dann für die Planung, Standortinspektion oder zur Aktualisierung topografischer Karten verwendet werden.
– Digitale Höhenmodelle—Diese liefern Informationen über das Gelände und die Höhe des Interessengebiets, was für die Bauplanung und Stadtentwicklung nützlich sein kann.
– Punktwolken-Generierung – Hierbei werden 3D-Koordinaten in dichte Punktwolken umgewandelt, die die Form der Objekte am Boden bilden. Diese helfen bei Messungen und Volumenberechnungen.
– 3D-Modellierung—Drohnen können detaillierte 3D-Modelle erstellen, die als digitale Zwillinge verwendet oder in BIM integriert werden können.
Best Practices
Nachfolgend finden Sie einige Dinge, die Sie tun können, um das Beste aus Ihren Daten herauszuholen.
– Optimieren Sie Ihren Kartierungsprozess, um ausreichende Überlappungen und die Abdeckung aller Bereiche zu gewährleisten.
– Validieren Sie die gesammelten Daten und entfernen Sie alle Lücken, verzerrten Bilder und Bilder mit Problemen, da diese das Gesamtergebnis beeinträchtigen würden.
– Investieren Sie in hochwertige Hardware und Software, um den Datenerfassungs- und Verarbeitungsprozess zu optimieren.
– Nutzen Sie Automatisierung für Geschwindigkeit und Effizienz.
– Passen Sie nach der Verarbeitung und Analyse die Lieferobjekte an die Bedürfnisse der Stakeholder an. Software wie ArcGIS, GlobalMapper und QGIS eignen sich gut für die Visualisierung.
Fazit
Die Erfassung von Drohnendaten und deren Verarbeitung zu nutzbaren Ergebnissen erfordert viel Aufwand, aber ich habe mein Bestes getan, um alles in diesem Beitrag zusammenzufassen. Sie müssen in die richtige Drohne, Software und Fähigkeiten investieren. Jeder kann Software bedienen, aber zu wissen, was man mit den erhaltenen Daten anfangen soll, ist entscheidend. Wenn Sie also selbst kein Vermessungsingenieur oder Ingenieur sind, arbeiten Sie mit diesen Fachleuten zusammen, um sicherzustellen, dass die von Ihnen gesammelten Daten aussagekräftig und umsetzbar sind.
