blog

LiDAR ili Fotogrametrija za snimanje iz vazduha

9 februara, 2021 Napisao: Ostavite svoj komentar

Uporedni vodič koji će vam pomoći da odaberete svoje geodetske senzore

LiDAR i fotogrametrija su odavno neophodni alati za profesionalce na polju geodezije. Nedavni napredak tehnologije dronova promenio je način prikupljanja podataka na bolje.

U poređenju sa tradicionalnim vazdušnim snimanjem – koje se gotovo isključivo oslanjalo na avione sa posadom – dronovi nude sigurnu, tačnu i pristupačniju alternativu. Sada projekti u poljoprivredi, građevinarstvu, konzervaciji, rudarstvu, rekonstrukciji mesta padova i još mnogo toga mogu imati koristi od detaljnih oblaka tačaka, tačnih mapa i 3D modela.

Za etablirane geodete i one koji su novi na terenu,odgovor na pitanje da li treba raditi sa LiDAR-om ili fotogrametrijom-om biće poznat. U ovom članku ćemo vas upoznati sa prednostima i nedostacima obe metode. Ne radi se o tome da je jedno jednostavno bolje ili bi trebalo imati prednost nad drugim bez obzira na sve. Prava odluka umesto toga zavisi od konkretnog zadatka koji je u toku, veština dotičnog operatera i, kao i uvek, budžeta sa kojim radite.

Šta je LiDAR?

LiDAR je skraćenica od ‘light detection and ranging’ „detekcija svetlošću i merenje udaljenosti“. LiDAR senzori rade tako što emituju svetlosne impulse i mere vreme koje im je potrebno da se odbiju od tla, zajedno sa intenzitetom kojim to čine.

Iako postoji decenijama, tek poslednjih godina tehnologija LiDAR-a postala je dovoljno kompaktna da se integriše u kompaktni teret koji dron može da nosi.

LiDAR senzor predstavlja samo jedan deo složenog procesa. Da bi prikupio podatke potrebne za izradu oblaka tačaka koji tačno odražava teren i njegovu topografiju, LiDAR uključuje druge sisteme visoke tačnosti: satelitsko pozicioniranje (GNSS podaci) i inercijalnu mernu jedinicu (IMU).

Uz malo softverske magije, letovi LiDAR-a mogu se koristiti za izradu 3D oblaka tačaka i 2D mapa – za oboje je potrebno dosta veštine za tumačenje, ali pružaju neprocenjive podatke u rudarstvu, šumarstvu, poljoprivredi i građevinskim operacijama.

Prednosti LiDAR-a

Najcitiranija pozitivna strana korišćenja LiDAR-a za mapiranje je tačnost tehnologije.

Prvo je važno razmotriti šta tačnost znači za vas i vaš projekat. Da li je prioritet tačnosti koja je relativna ili apsolutna? Drugim rečima, da li vas brine da li je vaš krajnji proizvod tačan u pogledu njegovih karakteristika u odnosu jedni na druge ili njegovih karakteristika u odnosu na njihovo mesto u svetu?

LiDAR je put ka apsolutnoj tačnosti i obično je najbolji izbor kada je cilj realan model gole zemlje (DTM). To je zato što je to najbolja metoda za izračunavanje nadmorske visine, vegetacije i postojećih uslova.

LiDAR-ova integracija sa GNSS podacima i činjenica da je reč o direktnom merenju – odašiljanjem hiljada laserskih impulsa odozgo – osiguravaju da vaša konačna digitalna karta terena ima izuzetnu vertikalnu tačnost.

Topografske komplikacije ne dolaze samo u obliku valovitosti terena. Vegetacija takođe može smetati metodama snimanja na osnovu fotografija da dobiju tačke na tlu.

Svetlosni impulsi LiDAR-a prodiru u praznine između lišća i grana, dosežući tlo ispod i poboljšavajući tačnost merenja.

LiDAR je poželjan i ako su loši svetlosni uslovi. Ako želite da sprovodite noćna snimanja ili izvršenje misije pri slaboj vidljivosti, LiDAR može ispuniti zadatak bez potrebe za spoljnim izvorom svetlosti.

I na kraju, LiDAR omogućava snimanje detalja malog prečnika. Odličan primer za to su kablovi za napajanje. Zahvaljujući uzorkovanju tačaka velike gustine i direktnom pristupu merenju, možete da koristite LiDAR za precizno mapiranje kablovske mreže.

Slabosti LiDAR-a

Najočigledniji izazov koji dolazi sa radom sa LiDAR-om je njegov trošak. Zbog veće operativne složenosti (i potrebe za sofisticiranijim komponentama i senzorima), lako možete potrošiti stotine hiljada eura za kompletno rešenje.

Ova složenost takođe proširuje vaš prostor za greške i povećava zavisnost od iskusnog profesionalca. Sa više senzora i informacijama kojima nije lako pristupiti bez prilične količine obrade, izdvajanje podataka koji su vam potrebni nije jednostavno.

Takođe je važno imati na umu da su tradicionalni LiDAR senzori bili glomazniji od jednostavnih fotoaparata. Kako bespilotne letelice postaju sve popularnije za snimanje iz vazduha, potreba za većim bespilotnim letelicama koje će nositi veći teret može rezultirati većim troškovima.

Poslednja mana izbora LiDAR-a je ujedno i njegova najveća snaga: činjenica da je to najbolji alat za posao u vrlo specifičnim situacijama. Za mnoge primene biće dovoljna redovna fotogrametrija. Ovo je trend koji uzima maha sa boboljšanjem softvera za obradu slika.

Šta je fotogrametrija?

Jednostavno rečeno, fotogrametrija je način merenja rastojanja pomoću fotografija. Ove fotografije se obrađuju pomoću specijalnog softvera za generisanje tačnih i realnih modela sveta.

Ortomozaik mape i 3D modeli imaju razne primene, od planiranja izgradnje i tekućeg upravljanja projektima do marketinškog materijala.

Broj slika potrebnih za efikasnu fotogrametriju može se kretati od stotina do hiljada. Sve zavisi od veličine lokaliteta, detaljnosti i tačnosti koju želite da postignete.

Operateri dronova moraće da odrede optimalnu visinu leta da bi dobili potrebnu udaljenost od uzorka tla. Takođe ćete morati da postavite preklapanje na svakoj slici kako biste bili sigurni da vaš softver može nesmetano da spaja vaše slike.

Prednosti fotogrametrije

Glavna prednost rada sa fotogrametrijom je pristupačnost. Porast tehnologije dronova i softvera za mapiranje pojednostavio je rad i učinio tačnost mapa i 3D modela pristupačnim bilo kojoj organizaciji sa pristojnim dronom sa kamerom.

Pored kalibracije fotoaparata, osnovnog planiranja leta i crtanja vaših zemaljskih kontrolnih tačaka, obavljanje misije mapiranja i pretvaranje tih podataka u nešto korisno relativno je jednostavno. Postoji bezbroj scenarija u kojima ovaj proces daje opipljive rezultate u industrijama raznolikim poput građevine, konzervacije, rudarstva i poljoprivrede.

Važno je da su i rezultati dostupni. Mape i modeli sa prepoznatljivim karakteristikama i bojama trenutno su intuitivni, što ih čini odličnim alatom za saradnju i nečim od čega zainteresovane strane mogu da rade bez trošenja previše vremena na manipulaciju podacima.

Još jedna velika prednost fotogrametrije je pristupačnost. Kao što smo već spomenuli, početak rada znači ulaganje nekoliko hiljada eura u profesionalni dron sa kamerom i u softver koji će vam trebati za obradu podataka.

Konačno, fotogrametrija nudi fleksibilniji pristup. U zavisnosti od zadatka koji imate, možete imati veću kontrolu nad kompromisom između brzine, nadmorske visine i tačnosti misije.

Slabosti fotogrametrije

Metode snimanja zasnovane na fotogrametriji imaju nekoliko nedostataka.

Prvo je da tačnost vaših mapa i modela u velikoj meri zavisi od kvaliteta kamere vašeg drona i samog drona.

Veličina senzora, otvor blende, rezolucija i žižna daljina utiču na veličinu uzorka tla (Ground Semple Distance GSD) zajedno sa visinom na kojoj letite. Povrh svega, borićete se za postizanje rezultata sa apsolutnom tačnošću bez korišćenja nekoliko zemaljskih kontrolnih tačaka ili bespilotne letelice sa omogućenim RTK ili PPK.

Drugi izazov sa kojim se suočavate sa vašim ambicijama u pogledu fotogrametrije je vreme. Ili, tačnije, svetlosni uslovi. Tama, oblačnost, prašina i još mnogo toga mogu negativno uticati na kvalitet vaših rezultata snimanja.

Što se tiče obrade podataka, možete meriti samo ono što jasno vidite. To znači da će letovi sa ograničenom vidljivošću – bilo zbog vegetacije, senki ili doba dana – proizvesti manje tačaka na zemlji i manje precizne mape i modele.

Kada odabrati LiDAR

LiDAR se preporučuje ako mapirate složeni teren sa velikim procentom vegetacije. Zbog njegovih direktnih merenja koja prodiru između lišća, grana i drveća, sa dobijenim podacima možete da napravite tačne oblake topografskih tačaka.

Ta tehnologija je takođe idealna za tačno merenje predmeta poput kablova, koji su uglavnom suviše tanki da bi ih bilo koja druga metoda prepoznala.

LiDAR bi takođe trebalo da bude vaš odabir ako geodetski zadatak zahteva iznad svega tačnost. Iako ovo nije bez izazova koji dolaze u obliku troškova i stručnosti potrebne za oživljavanje podataka.

Izaberite LiDAR za:

• Kartiranje teško pristupačnog, složenog i zaraslog terena

• Hvatanje detalja na tankim konstrukcijama, kao što su dalekovodi ili ivice krova

• Projekti u kojima su detalji i preciznost prioritet

Kada odabrati fotogrametriju

Pristupačnost fotogrametrije čini je poželjnijom za one koji su novi u geodetskim istraživanjima. Iako nije jedina prednost to što je jeftiniji od LiDAR-a.

Zapravo, mnogo projekata bi bilo bolje uraditi Fotogrametrijom. To je posebno slučaj kada želite da radite na planovima koristeći ortomozaične mape, radite koristeći 3D modele ili obezbedite dostupna ažuriranja napretka projekta za relativno malu cenu.

Izaberite Fotogrametriju za:

• Snimanje podrušja sa puno dostupnih detalja koja su pristupačna i zahtevaju minimalnu naknadnu obradu i stručnost

• Za kreiranje mapa i modela koji su neobučenim očima lako razumljivi

• Za sklapanje podataka kojima je potrebna vizuelna procena

LiDAR ili Fotogrametrija: Šta je tačnije?

Baš kao i oblaci tačaka u boji napravljeni od DJI L1, ni ovde odgovor nije tako jednostavan.

LiDAR proizvodi oblake tacaka sa više detalja i većom tačnošću u poređenju sa fotogrametrijom. Osim toga, zato što može dobro da funkcioniše uprkos izazovima okruženja – misli se na slabo osvetljenje ili puno vegetacije – idealan je za scenarije u kojima se pre svega traži tačnost.

Oblaci tačaka LiDAR-a mogu biti neverovatno gusti, sa do 500 tačaka po kvadratnom metru i vertikalnom tačnošću ispod tri centimetra. Sa velikom gustinom tačaka podataka dolazi i robusniji skup podataka, što vam zauzvrat daje veću svestranost kada je u pitanju obrada vaših rezultata.

To ne znači da je fotogrametrija u osnovi netačna. Ako je vaš teren relativno jednostavan i bez guste vegetacije, i dalje možete da napravite veoma detaljne mape i modele – posebno ako koristite i modul za pozicioniranje RTK.

LiDAR ili Fotogrametrija: Podaci

LiDAR i fotogrametrija su fundamentalno različite metode prikupljanja podataka.

Sa LiDAR-om dobijate hiljade tačaka podataka koje čine 3D oblak tačaka koji ocrtavaju dotični teren. Moraćete da ugradite boju iz zasebnih skupova podataka da biste je pretvorili u nešto vizuelno dostupno.

Fotogrametrijom dobijate stotine ili hiljade slika koje moraju da se obrade i spoje da bi se dobilo nešto vredno: bilo da je reč o 3D oblaku tačaka, mapi ili navigacijskom modelu.

Obrada LiDAR-a zasnovana na oblaku tačaka nije toliko rasprostranjena ili dostupna kao softver za fotogrametriju zasnovan na oblaku. Što znači da ćete morati da imate stručnjaka koji može da pretvori te neobrađene podatke u nešto što je upotrebljivo, uz ispravan softver.

DJI-jeva rešenja za fotogrametriju

Phantom 4 RTK

Phantom 4 RTK nudi profesionalnim geodetama idealan odnos cene, tačnosti i pristupačnosti. U kombinaciji sa Pix4dMapper softverom predstavlja najisplativije rešenje za fotogrametriju na našem tržištu.

Zahvaljujući ugrađenom kinetičkom senzoru u realnom vremenu (RTK), fotografije se automatski geografski označavaju i ispravljaju u odnosu na zemaljske kontrolne tačke sa tačnošću do centimetara.

Phantom 4 RTK predstavlja pametno uvodno ulaganje bez obzira na vaše geodetske potrebe.

Matrice 300 RTK + P1

Matrice 300RTK u kombinaciji sa Zenmuse P1 je DJI-jevo vodeće rešenje za fotogrametriju. U kombinaciji sa Pix4dMapper softverom predstavlja ultimativno rešenje za fotogrametriju. Zenmuse P1 je napredna fotogrametrijska kamera sa full frame senzorom i zamenljivim fiknim objektivima. Global shutter i softverske funkcije, uključujući Smart Oblikue Capture, čine ga idealnim za velike i dugacke misije. M300 RTK sa Zenmuse P1 omogućava snimanje 3 km2 u jednom letu i postignu tačnost od 3 cm horizontalno i 5 cm vertikalno bez GCP-a.

Matrice 300 RTK + L1

L1 sadrži Livok LiDAR modul, IMU visoke tačnosti i kameru sa CMOS-om od 1 inča na stabilizatoru sa 3 ose. Sa vertikalnom tačnošću od 5 cm i horizontalnom tačnošću od 10 cm i kapacitetom da pređu 2 km2 u jednom letu, M300 RTK, Zenmuse L1 i DJI Terra zajedno čine sveobuhvatno geodetsko rešenje koje nudi 3D podatke, detalje složenih struktura i precizne vizuelne rekonstrukcije. (tačnost može da se pveća nižim letom, ali se tako smanjuje površina koja može da se obradi u jednom letu)

Zaključak

Poređenje LiDAR-a i Fotogrametrije kao dve konkurentne metode za prikupljanje podataka nije najpoučniji pristup. Kao što smo dotakli, nije da je jedno nužno bolje od drugog. Konačno, zadatak koji je pred nama određuje najbolje rešenje.

Ako vam kontrast, osvetljenje, objekti i uslovi idu u prilog, fotogrametrija je verovatno više nego dovoljna za posao. Ali za izazovne projekte mapiranja gde su uključeni visinska tačnost, složene strukture ili delimično zastrti tereni, LiDAR je verovatno pravi put.

Naravno, troškovi i iskustvo vašeg tima takođe će igrati važnu ulogu u odluci koju ćete od metoda da koristite. Iako najnoviji DJI-jevi gimblovi, P1 i L1 svedoče o sve većoj dostupnosti geodetske tehnologije.

Na kraju, operateri na terenu će morati da budu obučeni za korišćenje obe tehnologije kako bi na terenu doneli odluku koju će od metoda da koriste.

Pored prodaje opreme naša firma se  bavi i uslužnim snimanjima na terenu. Posedujemo najsofisticiraniju opremu za fotgramtrijsko snimanje iz vazduha, termovizijska snimanja i LiDAR snimanja bespilotnim letelicama,  kao i sve potrebne softvere za obradu podataka. Naš iskusni tim, sa preko 10000 sati leta, završiće snimanje na terenu i isporučitivam sirove ili obrađene podatke u najkraćem mogućem roku, štedeći vam pri tom novac i dragoceno vreme koje možete posvetiti drugim projektima.

Tekst i fotografije preuzeti sa: enterprise-insights.dji.com/

preporučujemo

POŠALJITE VAŠ KOMENTAR