Droner (UAS) - er det, det nye sort? Af Morten Sørensen mmks@niras.dk Projektleder Informatik, NIRAS A/S
Mange forskellige typer droner (Unmanned Aircraft Systems (UAS)) Flere typer (bl.a.): Kategori 1A (under 1,5 kg) Kategori 1B (mellem 1,5 og 7 kg) Kategori 2 (over 7 kg og under 25 kg) Fastvinget eller helikopter Fordele og ulemper afhængigt af type. 12/11/2014 2
Lovgivningen der er ikke mange steder man kan flyve uden dispensation. NIRAS HAR DISPENSATION TIL: Flyve nærmere end 150 m fra tæt beboet bebyggelse/offentlig vej. Flyve højere end 100 m over terræn (ikke indeholdt i en normal dispensation). Relevant ved f.eks. inspektion af høje vindmøller, broer skorstene, bygninger mv.) Flyve om natten (ikke indeholdt i en normal dispensation). Relevant for termografering/kortlægning af varmetab fra bygninger mv. Flyvningen skal udføres indenfor synsvidde fra piloten (Visual Line of Sight (VLOS)) 46 firmaer har dispensation. Se dem her: http://www.trafikstyrelsen.dk 27. oktober 2014 3
Hvad kan en drone? Flyve på mange forskellige måder... Alt andet afhænger af de sensorer der monteres på dronen. Kamera (pocket-kamera til spejlrefleks) Videokamera Termokamera Detektorer (gas m.fl.) Og Ultra små laserscannere er på vej de vejer dog >3,6 kg. 12/11/2014 4
Hvad er Airborne LiDAR? - men det kan man ikke med de små droner Laser ranger and a mirror to distribute the Laser pulses in order to cover an area usually across flight direction Positioning and attitude (direction) is calculated by use og GPS and IMU Scan angle and ranges observed op to 33.000 500.000 hz Measured returns saved at points in XYZ (after some processing)
Så hvad gør man så? Svaret er: Stereo fotogrammetri Lidt fra Wikipedia: A sophisticated technique, called Stereophotogrammetry, involves estimating the three-dimensional coordinates of points on an object. These are determined by measurements made in two or more photographic images taken from different positions. Common points are identified on each image. A line of sight (or ray) can be constructed from the camera location to the point on the object. It is the intersection of these rays (triangulation) that determines the three-dimensional location of the point. 12/11/2014 6
Processen Kilde: http://what-when-how.com/digital-imaging-for-cultural-heritage-preservation/accurate-and-detailed-image-based-3d-documentation-of-large-sites-and-complex-objects-digital-imaging-part-1/ 12/11/2014 7
Vigtige forhold for at sikre et godt resultat Blandt mange faktorer som har indflydelse på resultatet kan her nævnes: Mange billeder ingen blindspots. Overlap mellem billederne helst 60/80%. Jo bedre kamera og objektiv desto bedre resultat Signalerede kendte målte punkter til georeferering Godt med ensartet lys. 12/11/2014 8
Punktskyer fra fotogrammetri og LIDAR Resultater og udfordringer Fotogrammetri XYZ Pointcloud RGB farver Meget begrænset gennemtræghed igennem vegetation Problemer i skygge områder. LIDAR XYZ Pointcloud 1-4. Retursignaler Retur intensitet Har en vis form for gennemtræghed igennem vegetation Problemer med visse typer overflader (sorte tage, vand, glas) 12/11/2014 9
Planlægning af en flyvning På taget og på terræn er der med DGPS målt nogle kontrolpunkter. 12/11/2014 10
Flyvningen der tages en masse billeder 12/11/2014 11
Tilbage på kontoret Billeder og GCP bruges som input i softwaren. Efterfølgende editering og tilpasning af resultaterne. http://www.123dapp.com/catch 12/11/2014 12
Drone punktsky 13
Droner, eksempler på anvendelse DSM med true ortofoto 14
Details ortofoto også true ortofoto Opløsning: 1.7 cm/pixel 12/11/2014 15
Alm. vs. true ortofoto 12/11/2014 16
Resultater fra beregning af ortofoto og DTM 12/11/2014 17
Beregnede nøjagtigheder på kontrolpunkter X Y Z Mean 0.006 0.006 0.022 Sigma 0.004 0.005 0.015 På kontrolpunkter er der en gennemsnitlig afvigelse på ca. 2 cm, på andre områder (veldefinerede flader) vurderes den til at være ca. samme størrelse og ikke over 4 cm. Det vil sige at vandets vej kan modelleres indenfor kantstene mm. + vi fanger små opkanter, som ellers ikke ville blive set. 12/11/2014 18
Byggeprojekt, planlægning, 3d Modellering af eksisterende bygningsmasse 19
Ekstrem tæt punktsky 12/11/2014 20
Droner i NIRAS, eksempler på anvendelse Varmefølsom sensor (varmetab bygninger, lækager i fjernvarmeledninger, metangas på lossepladser, inspektion af solcelle paneler mv., spildevand, Search & Rescue) RGB Orthomosaic GSD 3cm IR Orthomosaic GSD 16cm 21
Case infrastruktur projekt Spørgsmål: Hvilke gevinster er der ved anvendelse af droner i den projekterende fase i et infrastrukturprojekt? Udfordringen: Området er placeret i et tæt bebygget område med megen trafik, træer og parker. Dvs. mange skygger. Resultaterne: Aktuelle ortofoto og højdemodeller er vigtige i alle faser af projektet. True ortofoto en fordel frem for alm. ortofoto, bl.a. til præcis bestemmelse af krone diameter fra true ortofoto. 12/11/2014 PRESENTATION OF NIRAS 22
Live demo 12/11/2014 23
Drone produkttyper - Opsummeret Digitale ortofotos i ultra høj opløsning (ned til få millimeter) Punktskyer der kan måles i Digitale terrænmodeller der modsvarer de punktskyer som produceres ud fra billederne, -ned til få cm s cellestørrelse Bygningsmodeller der kan sammenstilles med digitale bygningstegninger Inspektionsflyvninger med henblik på fotografering/dokumentation af bygningsdeles tilstand, isoleringsevne, mm. Termofotografering 12/11/2014 24