Інтелектуальна аерозйомка

Інтелектуальна аерозйомка

2021-06-05 0 Автор: BPLA

Функція Smart Oblique Capture від Zenmuse P1 здійснила революцію в сфері перспективної аерофотозйомки та 3D-картографування.

Коли йдеться про інструменти дослідження, геодезисти та фахівці з ГІС орієнтуються на найвищі стандарти. Не дивно, що багато геодезистів користуються безпілотниками для своїх потреб картографування та 3D-моделювання. Заміри, виконані безпілотниками, завжди забезпечують результати, що відповідають стандартам точності вимірювання. Порівнюючи з традиційними методами зйомки, можна сказати, що безпілотники суттєво скорочують час, вартість та зусилля.

Провести заміри безпілотниками складніше, ніж зробити кілька фотографій зверху. Потрібно кілька етапів, починаючи від підготовки наземних пунктів управління і планування місії до обробки зображень, які Ви зробили за допомогою геодезичного програмного забезпечення.

Часто геодезистам доручають виготовляти ортомозаїки з високою роздільною здатністю, сконструйовані з використанням методів фотограмметрії, або 3D-моделі, створені за допомогою перспективних камер та методів 3D-зйомки.

З останнім флагманським  топографічним поєднанням від DJI, Matrice 300 RTK (M300 RTK) та корисного навантаження Zenmuse P1, геодезисти мають під рукою найкраще рішення з точки зору точності та ефективності. Завдяки функції P1 Smart Oblique Capture (SOC) геодезисти тепер можуть фіксувати та створювати 3D-моделі своїх цілей ефективніше, ніж будь-коли раніше.

Що таке перспективна аерофототопографічна зйомка?

При виконанні топографо-геодезичних робіт за допомогою безпілотників використовується успішна технологія 3D-моделювання − перспективна фотограмметрія, коли зображення фіксуються кількома об’єктивами. Ці кілька об’єктивів монтуються разом у ряд із зафіксованими кутами осі. Отримані зображення виявляють деталі, яких іноді не вистачає, якщо робити лише вертикальні фотографії, адже ці деталі можуть бути закриті рослинністю або високими спорудами.

У системах камер для перспективної зйомки традиційно використовується механічна установка з п’ятьма камерами у фіксованих положеннях у перехресній конфігурації; одна камера в центрі оточена чотирма іншими камерами, спереду, ззаду, ліворуч і праворуч, однаково віддаленими з інтервалом 90 градусів. Ця система розміщує центральну камеру під похилим кутом, де кут «надир» (точка безпосередньо під камерою на рівні землі) знаходиться у відомій фіксованій точці на зображенні.

Переваги перспективної зйомки

Вимоги до точних 3D-моделей постійно зростають. Наприклад, у межах міського картографування 3D-моделі використовуються для управління площами, аналізу потреб в енергії, моніторингу дорожнього руху, забруднення та управління у надзвичайних ситуаціях, якщо трапляються стихійні лиха. Під час виконання топографо-геодезичних робіт точна 3D-модель може виявити потенційні проблеми на початкових етапах проєкту.

Порівнюючи з вертикальною аерофотозйомкою, можна зробити висновок, що перспективна фотозйомка має багато переваг. Хоча вертикальний кут може допомогти показати розміщення об’єктів (будівель, вулиць або відкритого простору), перспективні аерофотознімки краще представляють об’єкти, як-от будівлі, характер місцевості, зелені насадження.

Ще деякі переваги перспективної зйомки включають:

  • Зображення, зроблені за допомогою камери для перспективної зйомки, виявляють деталі, які за інших умов (вертикальний огляд) можуть бути закриті рослинністю або високими будівлями.
  • Перспективна фотозйомка полегшує точне визначення висоти об’єктів, як порівняти з вертикальними аерофотозйомками.
  • На відміну від ортографічної установки, де центральна камера дивиться прямо вниз, перспективна система фіксує набагато більше даних відносної висоти, тож переважає ортографічну установку. Це також робить неможливим будь-які спотворення об’єктивів у всіх напрямках навколо фокусної точки, від яких часто може страждати ортографічний метод.
  • Завдяки можливості робити багато знімків через контрольовані інтервали, зібрана з кожного набору даних інформація про положення та відносну висоту може бути порівняна, зіставлена а потім об’єднана, щоб отримати інформацію про відносну висоту між елементами в цільовій зоні, створюючи карту даних про положення та висоту, що може бути надана як 3D-карта обстежуваної території.

Обмеження перспективних камер

Однак є недоліки, пов’язані з традиційними перспективними камерами. Через кількість об’єктивів установка може бути дуже важкою і дорогою. Важче навантаження означає коротший час польоту та більше часу, витраченого на заміну батарей, особливо для масштабних місій.

З іншого боку, якщо намагатися зробити перспективну фотограмметрію або 3D-моделювання за допомогою однієї камери, необхідно п’ять польотів (Nadir, FBLR), що займає значно більше часу. Певний час вже шукали нове, легше, швидше та економічніше рішення.

Що таке Smart Oblique Capture

Smart Oblique Capture (SOC) − це новий альтернативний процес, властивий виключно камерам P1 та коптерам Matrice 300. SOC використовує єдину камеру, встановлену на карданному підвісі для функціонування всіх 5 камер у перспективній системі. P1 − це камера з єдиним об’єктивом, але вона може забезпечити ті самі результати завдяки першокласному програмному забезпеченню.

При підготовці зони картографування в програмі DJI Pilot (під час планування місії) SOC автоматично ділить цільову геодезичну область на різні «секції». Ці секції позначають, скільки кутів фотографії зафіксовано в цій зоні. Наприклад, секції в центрі геодезичної зони отримують п’ять фотографій, по одній під кожним кутом (надир, спереду, ззаду, ліворуч та праворуч). Ділянки на периферії геодезичної зони вимагають меншої кількості фотографій.

Завдяки Smart Oblique Capture, оскільки фотографії в кожному «наборі» знімків не робляться одночасно, дані про позицію, швидкість безпілотника та напрямок кардана, включені в метадані кожної фотографії, щоб компенсувати зміну положення та перспективи; подібно до математичних обчислень, що використовуються для об’єднання послідовних знімків у перспективній камері.

У цьому відео Ви побачите, що темно-зелені зони беруть лише один бік знімків, суто для даних про висоту. Знімки надиру зафіксовані лише в жовтих та світло-зелених зонах, а потім у численних точках червоного спеціального цільового району, де потрібно найбільше інформації.

Після завершення дослідження можна використовувати програмне забезпечення для подальшої обробки, наприклад, DJI Terra, для збору всіх даних та отримання необхідних 3D-моделей; SD-карту можна просто підключити до ноутбука, щоб імпортувати зображення для обробки.

Кожен набір даних зі знімків (Nadir, FBLR) порівнюється між собою, де знімки надиру використовуються для створення 2D-карти з видом зверху вниз. Напрямлені знімки з кожного положення порівнюються для того, щоб визначити інформацію щодо відносної висоти для цих елементів на 2D-карті.

Ваші картографічні завдання, зафіксовані за допомогою M300 RTK та P1, можуть бути оброблені за допомогою DJI Terra, нашого універсального програмного забезпечення для зйомки коптерами, що використовується для планування, візуалізації, обробки та аналізу аерофотозйомки. Застосунок дає змогу користувачеві швидко відтворювати та візуалізувати дані в режимі реального часу та зменшує час обробки. Він надає детальні та точні результати вимірювань для 2D-ортомозаїк з високою роздільною здатністю та реалістичних, повністю навігаційних, реконструкцій у 3D.

Переваги Smart Oblique Capture

  • P1 − це одне корисне навантаження, яке замінює потребу в перспективній системі з кількома камерами. Це зменшує вагу та збільшує маневреність і гнучкість розгортання; прикріплення до безпілотника, на відміну від підключення до корпусу більшого літального апарата, є основною перевагою.
  • SOC зменшує кількість непотрібних фотографій. Це означає, що немає потреби витрачати час на фотографування на периферії об’єкта зйомки, а також займає менше місця та використовуваної пам’яті, що пришвидчує обробку.
  • Знімні об’єктиви камери Р1 дають змогу замінювати об’єктиви відповідно до потреб проєкту. Цього неможливо досягти за допомогою традиційної перспективної камери.
  • На додаток до RTK-модулів M300, SOC може повною мірою скористатися кінематикою постпроцесінгу. У ситуаціях, коли RTK недоступний, доступний PPK, оскільки файли місій зберігаються з оригінальними даними досліджень GNSS та файлами TimeStamps. MRK.

Більше про Zenmuse P1

P1 − це флагманська фотограмметрія та геодезичне корисне навантаження DJI. Завдяки повнокадровому 45-мегапіксельному низькошумному високочутливому датчику зі змінними об’єктивами з фіксованою фокусною відстанню 24/35/50 мм на триосьовому стабілізованому підвісі це наша найпотужніша картографічна камера на сьогодні. P1 може фотографувати кожні 0,7 секунди (із витримкою до 1/2000 секунди) і дозволяє відзняти 3 км² за один політ.

Детальніше про функції Р1 читайте тут.

P1 сумісний з DJI Matrice 300 RTK, нашою останньою комерційною платформою безпілотників. Здатний до 6-напрямленого зондування та позиціонування, 55 хвилин часу в польоті та відстань від пілота 15 км, M300 − це бажане нове доповнення до будь-якого флоту безпілотників.

Виривайтеся вперед, будьте розумнішими

Скорочуючи кількість зображень, SOC ефективно зменшує час у повітрі, отже, загальний час зйомки та картографування. Це додаткова перевага внаслідок подальшого зменшення часу постпроцесінгу на 20–50%.

Зі зростанням використання безпілотників у картографуванні та будівництві постійно виникає потреба в тому, щоб вони стали простішими та економічнішими з точки зору часу й витрат. Smart Oblique Capture − одне з таких нововведень, яке охоплює обидва боки.