Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

Лазерное сканирование против АФС с БПЛА: среднеформатная камера:

Красным цветом показаны точки, полученные фотограмметрическим методом, белым – данные воздушного лазерного сканирования.

Рис. 7. Сравнение данных ВЛС и БПЛА-АФС. Хорошо видно отсутствие точек рельефа под растительностью на фотограмметрическом блоке и их наличие в лазерных данных. Аналогичное – на одной из стен здания
Рис. 7. Сравнение данных ВЛС и БПЛА-АФС. Хорошо видно отсутствие точек рельефа под растительностью на фотограмметрическом блоке и их наличие в лазерных данных. Аналогичное – на одной из стен здания

Влс (воздушное лазерное сканирование с беспилотного летального аппарата) •

Решения от Phoenix LIDAR — это уникальное решение по сбору геопространственных данных – воздушное лазерное сканирование с беспилотного летального аппарата.

Решения от Phoenix LIDAR  позволяют подобрать систему сканирования исходя из решаемых задач. Линейка продукции включает в себя системы с различными лазерами и навигационными модулями.Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

Краткий обзор линейки оборудование PhoenixLidarSystems

Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

Серия Scout – лучшая комбинация производительности, возможностей и стоимости. Системы базируются на сенсорах Velodyne VLP-16 / 32 / ULTRA. В качестве дополнительных модулей возможна установка двух спутниковых антенн и IMU более высокого класса.

Системы miniRanger и Ranger – построены на базе лидаров Riegl miniVUX, VUX-1 и VUX-240 и зарекомендовали себя, как производительные и мощные инструменты, способные производить сбор данных с высокой плотностью на дальностях до 1300 метров.

Системы Pioneer – новая серия систем, построенных на базе лидаров Teledyne Optech. Системы оптимизированы по масса-габаритным характеристикам и позволяют выполнять съемку в любых режимах: на БАС (БПЛА), автотранспорт, на пилотируемой авиации и в режиме пешехода (на рюкзаке).

Системы TerraHawk – уникальные системы, устанавливаемые на гибридные БПЛА c продолжительностью полета до 3 часов. Применяемые сенсоры Velodyne ULTRA.

Системы TechnoLidar – уникальные комплекты систем, оптимизированные нашей компанией для установки на мультироторные гибридные БАС (БПЛА) с продолжительностью полета до 3,5 часов.

Решаемые задачи

  • Сбор топографических данных на открытых карьерах в районах добычи;
  • Определение точного положения проводов линий электропередач;
  • Съемка автомобильных дорог и объектов инфраструктуры;
  • Обследование железнодорожных путей и осмотр трубопроводов;
  • Мониторинг строительных участков и контроль строительства;
  • Сельское и лесное хозяйство;
  • Обследование, определение и отображение зоны затопления;
  • Съёмка для целей земельного кадастра;
  • Съёмка промышленных территорий для создания и обновления генплана.

Сравнение с наземным сканированием 

Применение систем Phoenix Lidar Systems повышает возможности использования технологии сканирования за счёт предоставления доступа к ранее недоступным объектам. Зона действия наземных сканеров, иногда может быть ограничена технологическими факторами или внешними условиями:

  • невозможностью перемещения по сложному рельефу (горная местность, карьер);
  • невозможностью проникновения через препятствие (забор, ограждение);
  • сложностью перемещения с крупногабаритным оборудованием из-за бездорожья или в лесу;
  • ограничениями по видимости даже с хорошо выбранной точку стояния;
  • залесённостью местности, высокой растительностью (кустарник, трава);
  • угол обзора лазерного сканера;
  • сложность обеспечения геопривязки и ориентирования.

Сравнение с аэрофотосъемкой с БПЛА

Существенно расширяется назначение беспилотных летательных аппаратов для обследования. Если раньше БПЛА использовались только для целей инвентаризации и геоинформационных задач; и для создания топографических планов открытых территорий, то теперь стала возможна аэросъёмка территорий с любым типом растительности. Покрытые густой растительностью территории теперь становятся доступны для съёмки засчёт совмещения фотосъёмки с проведением воздушного лазерного сканирования. Благодаря такому подходу появилась возможность получать отметки даже в условиях сложного рельефа.

Сравнение с мобильным сканированием 

Воздушное сканирование ближе всего по своей сути к мобильному лазерному сканированию и АФС. Различия только в том что при мобильном сканировании у нас

  • сильно ограничена дальность съёмки из-за препятствий вдоль дороги;
  • существуют ограничения связанные с отсутствием дорог или непроходимостью;
  • длина проезда может достигать сотен километров.

АФС и воздушное сканирование с БПЛА не имеет ограничений связанными с препятствиям и отсутствием дорог, и съёмка ограничена временем полёта коптера.

Вариативность комплектаций и носителей 

В состав комплекта всегда входит:

  • Крепление системы на БАС (БПЛА);
  • Комплект наземной станции управления с предустановленным программным обеспечением Phoenix Software Suite для настройки системы, визуального контроля ведения съемки, первичной обработки данных;
  • Программное обеспечение для расчета траектории NovAtel Inertial Explorer

Системы возможно устанавливать на следующие типы носителей исходя из объектов

Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

DJIMatrice 600 Pro – для локальных линейных и небольших площадных объектов

Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

Delta Н1600Н – гибридный БАС для крупных линейных и площадных объектов

Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

TerraHawkCW-20 – БПЛА комбинированного типа, для крупных линейных и площадных объектов

Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

Установка на пилотируемую авиацию

Режимы работы систем

Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

Практически любая системы Phoenix LIDAR Systems поддерживает следующие варианты использования:
• На БАС (БПЛА) – абсолютно все системы поддерживают этот режим.
• Режим пешехода или рюкзачный вариант – практически все системы поддерживают данный режим, для корректной работы требуется подключение опциональной GAMS антенны.
• На автотранспорте – практически все системы поддерживают данный режим, исключением являются системы, предназначенные для коридорной съемки. В комплекте с панорамной камерой Ladybug 5 они составляют конкуренцию системам от Trimble, Riegl, Leica Geosystems.
• На водном транспорте – практически все системы поддерживают данный режим, исключением являются системы, предназначенные для коридорной съемки.
• На пилотируемой авиации – данный режим разумнее использовать с системами Ranger LR Lite, Ranger LR, Ranger XL и Pioneer P-360. В комплекте с авиационной камерой PhaseOne 100 Mpx данное решение составит конкуренцию классическим системам ВЛС при съемке крупных линейных и площадных объектов.

Комплектация предлагаемого решения и основные технические характеристики:

                                            Система воздушного сканирования Phoenix Scout-16 (на базе лидара Velodyne VLP-16)

Тип и свойство лВыполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPKазера: Class 1 (eye safe), 905 nm

Абсолютная точность: 55 mm RMSE @ 40 m

Дальность измерений: 1.0 / 100 m

Скорость сканирования: 300,000 точек/сек.

Поле зрения: 30° по вертикали / 360° по горизонтали

Количество отражений: 2

Количество лазерных пучков: 16

Поддержка спутниковых группировок: GPS / GLONASS L1/L2

Режимы работы: RTK, Постобработка

Точность позиционирования: 1cm 1ppm RMS

Точность инерциальной системы: 0.019 / 0.074° IMU options

                                               Система воздушного сканирования Phoenix SCOUT-32 (на базе Velodyne HDL32)

Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

Тип и свойства лазера: Class 1 (eye safe), 905 nm

Абсолютная точность: 35-55 mm RMSE @ 50 m

Дальность измерений Min/Max: 1.0 / 120 m

Скорость сканирования: 700,000 точек/сек., двойное отражение

Поле зрения: 40° по вертикали / 360° по горизонтали

Количество лазерных пучков: 32

Поддержка спутниковых группировок: GPS, GLONASS, BeiDou, Galileo

Режимы навигации: Static, Kinematic, Dual-Antenna

Режимы работы: Real-time, Post-processing optional IMU MEMS

Точность позиционирования: 1cm 1ppm RMS

Система воздушного сканирования Phoenix Scout ULTRA

Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

Тип и свойство лазера:Class 1 (eye safe), 905 nm

Абсолютная точность: 55  mm RMSE @ 60 m

Дальность измерений: 1.0 / 200 m

Скорость сканирования: 600,000 точек/сек.

Поле зрения: 40° по вертикали / 360° по горизонтали

Количество отражений: 2

Количество лазерных пучков: 32

Поддержка спутниковых группировок: GPS / GLONASS L1/L2

Режимы работы: RTK, Постобработка

Точность позиционирования: 1cm 1ppm RMS

Точность инерциальной системы: 0.019 / 0.074° IMU options

Система воздушного сканирования Phoenix miniRanger (на базе miniVUX-1)

Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

Свойства и тип лазера: Class 1 (eye safe), 905 nm

Абсолютная точность: 20-30mm RMSE @ 75m Range

Дальность измерений: до 295 метров, рекомендуемая до 240 метров

Точность измерения расстояния: 15mm one Sigma @ 50m

Минимальное измеряемое расстояние: 3 m

Скорость сканирования: 100,000 points

Поле зрения: 360° Horizontal

Кол-во отражений: 5

Размер лазерного пятна: 160mm x 50mm @ 100m

Интегрированная INS Scout NavBox

Поддержка путниковых группировок: GPS, GLONASS, BEIDOU, GALILEO

Режимы работы: Real-time, Post-processing optional

Точность определения местоположения: 1cm 1ppm RMS horizontal IMU MEMS

Точность курсоуказания: 0.009 / 0.019° IMU options

Система воздушного сканирования Phoenix Ranger LR-T (на базе Riegl VUX-1 LR)

Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

Дальность сканирования – до 820 м на 20% отражающую поверхность (1350m на 60% отражающую поверхность)

Рекомендуемая высота полета – 400 метров

Скорость сканирования – 750 000 точек в секунду

Точность абсолютная – 25 мм на 250 метрах

Точность дальномера – 15 мм

Встроенная навигация: мультичастотный приемник с поддержкой GPS, GLONASS, BEIDOU, GALILEO

Режимы работы: RTK, постобработка (рекомендуется)

Точность определения позиции: 1cm 1ppm RMS

Точность определения ориентации: 0.007° / 0.009°

Габариты сенсора: 32.9 x 16.3 x 17.9cm

Напряжение питания: 12-28 V

Потребляемая мощность: ~90 W

Вес: 3.85kg (5kg с установленной 100MP камерой PhaseOne)

Температура работы: – 10˚ – 40˚ C

 В системе присутствует собственный SSD-накопитель. Система поддерживает интеграцию со множеством сторонних сенсоров: одиночная или двойная камера RGB, IR / NIR, гипер- мульти –спектральные камеры, системы видеофиксации и панорамные камеры. В качестве навигации используется мультисистемный и мультичастотный RTK приемник от NovAtel.

Программное обеспечение NovAtel Inertial Explorer

Программное обеспечение для обработки траектории движения. В качестве исходных используются данные GNSS и IMU сенсоров.Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

  • Поддержка любых IMU: MEMS, FOG, RLG (кольцевые лазерные гироскопы)
  • Поддержка любых GNSS сенсоров с приемом сигналов GPS/GLONASS/Galileo/BeiDou в режиме RTK
  • Поддержка любых GNSS сенсоров с приемом сигналов GPS/GLONASS/BeiDou в режиме PPP
  • Поддержка до 32 базовых станций

Комплект ПО PHOENIX SOFTWARE SUITE UNLIMITED LICENSE PLS Spatial Explorer

Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPKПолучение телеметрии с датчиков системы

  • Визуализация процесса сканирования в режиме реального времени и возможность визуальной оценки качества производимой съемки: плотность покрытия точками лазерногот отражения интересующей области.
  • Создание полетного задания в оффлайн режиме
  • Проведение самостоятельной калибровки камеры и лидара
  • Просмотр проведенной съемки. Это позволяет отследить момент совершенных ошибок и помогает при дешифровке и обработке полученных данных.
  • Окрашивание облаков точек, используя данные с одной или двух RGB камер
  • Автоматическая и ручная классификация облаков точек, удаление шумов.
  • Создание облаков точек на основе геодезических данных и вычисленной траектории
  • Окрашивание облаков
  • Возможность использования более 4000 систем координат и создание своих собственных систем координат по 7 параметрам перехода.
  • Возможность выгрузки отдельных классов в отдельные облака точек
  • и многое другое.

Сервис планирования полетов и прогнозирования результатов съемки Phoenix Flight Planner

Шаг 1. ВыберВыполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPKите район работы (AOI), существует возможность ввода координат в WGS84 либо загрузки файла .kml из сервиса Google Earth.

Сервис основан на API Google и вы можете создать полигон или коридор съемки привычным для вас способом.

Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

Шаг 2. Введите параметры полета. Укажите тип системы, высоту, скорость и т. д.,

Если на вашей системе установлена камера RGB, установите продольное и поперечное перекрытие между снимками.

Сервис поддерживает планирование полета в нескольких режимах: полигон (продольное, поперечное или по сетке) и коридор (задается осевая линия полета). Затем нажмите «Рассчитать полетное задание». Попробуйте различные настройки полетного задания для оптимизации получаемого результата. После проведенных расчетов вы уже будете знать перекрытие между галсами, плотность точек лазерного отражения, плотность центров фотоснимков и многое другое.

Выполнение геодезической фасадной съёмки и создание 3D моделей памятников архитектуры с использованием квадрокоптеров DJI Phantom 4 Pro RTK/PPK

Шаг 3. Экспорт полетного задания напрямую в БАС (БПЛА) через общеупотребимый формат KMZ из инструмента Flight Planner.

Программное обеспечение TerraSolid (Scan Modeler Photo Match)

 TerraScan — основное приложение в пакете программного обеспечения Terrasolid для управления и обработки облаков точек. Оно предлагает инструменты для импорта и работы с проектами для обработки большого количества точек лазерной съемки, а также соответствующей информации о траектории. Различные алгоритмы классификации позволяют автоматически фильтровать облако точек. Результаты автоматической классификации могут быть уточнены с использованием полуавтоматических и ручных инструментов классификации в сочетании с универсальными вариантами визуализации облаков точек.

TerraModeler позволяет создавать, редактировать и использовать модели поверхности. TerraModeler создает модели поверхности (TIN) из облаков точек, предварительно загруженных в TerraScan.

TerraPhoto позволяет обрабатывать данные с фотокамеры, полученные во время лидарной съемки.

TerraMatch служит для повышения точности полученного в результате лазерного сканирования облака точек.

Гарантийные обязательства

 Гарантия на все системы Phoenix составляет 1 год.

Каждая система проходит тройную проверку перед отгрузкой клиенту: на заводе изготовителе, при установке на БПЛА и выполнении калибровочных полетов и по прибытию в РФ.

Поставка каждой системы подразумевает проведение обучения персонала Заказчика с одновременным монтажем и пуско-наладкой системы.

Обучение проводится по различным учебным планам и может гибко перестраиваться исходя из знаний и умений персонала заказчика.

Постгарантийный сервис осуществляется на территории РФ с возможностью вывоза отдельных комплектующих и/либо всей системы на завод изготовителя.

Воздушное лазерное сканирование лесных и горных участков местности, автоматическая классификация облака точек, построение горизонталей

В статье мы ответим на следующие насущные вопросы: «Какое оборудование лучше использовать для выполнения топографической съемки в лесу? Какова его производительность? Сколько гектар топографической съемки возможно выполнить за день?»

Смотрите про коптеры:  Купить Квадрокоптер Funsky X1 Pro-Bag с камерой 4K 2-осевым подвесом 5G FPV

Сегодня, продолжая цикл публикаций по возможностям применения данных воздушного лазерного сканирования, мы ответим на следующие насущные вопросы: 

Для ответа на эти важные для каждого геодезиста и изыскателя вопросы мы хотим поделиться с Вами результатами воздушного лазерного сканирования, выполненного командой TOPODRONE совместно с компанией BDS TOPOGRAFIE, Румыния.

Ниже будут представлены образцы облака точек, полученные лазерным сканером TOPODRONE LIDAR 100 LITE, установленным на борту квадрокоптера DJI MATRICE 210 RTK. В паре с LiDAR одновременно работала цифровая камера DJI X4S.

01.jpg

Рис. 1. TOPODRONE LIDAR 100 LITE установленный на борт DJI M210 и интегрированный с камерой X4S.

Для обеспечения высокоточной постобработки ГНСС измерений была использована базовая станция EMLID REACH RS2, работавшая в статическом режиме на точке с известными координатами. Для контроля результатов построения трехмерной модели был измерен ряд контрольных точек, хорошо распознаваемых на местности.

02.jpg

Рис. 2. Измерение контрольных точек.

Для планирования миссии воздушного лазерного сканирования и управления дроном использовалось профессиональное программное обеспечение UGCS PRO.

03.jpg

Рис. 3. Интерфейс программы UGCS PRO в ходе выполнения воздушного лазерного сканирования.

По завершению полета, который длился менее 20 минут, данные были скачаны на полевой ноутбук и после нехитрой камеральной обработки, этапы которой были подробно описаны в одной из наших предыдущих статей, в течение 1,5 часов были созданы ортофотоплан и трехмерная модель местности в виде облака точек, по результатам автоматической классификации выделена поверхность рельефа и построены горизонтали (Рис. 4-10) на район площадью порядка 40 Га.

Точность построения трехмерной модели местности проверялась по заранее измеренным контрольным точкам и составила 2-4 см по высоте и в плане (Рис. 11-12).

Таким образом, отвечая на вопрос о производительности TOPODRONE LIDAR 100 LITE, установленном на квадрокоптер DJI M200/210, можно смело утверждать, что данный комплект оборудования позволит выполнять лазерное сканирование и создание топографических планов местности масштаба до 1:500 на площадь порядка 300 – 600 Га территории, покрытой лесной растительностью. Это позволяет в десятки раз сократить сроки выполнения работ и окупить затраты на приобретение данного оборудования за один проект.

Смотрите про коптеры:  Бюджетные FPV квадрокоптеры / Блог компании Dronk.Ru / Хабр

04.jpg

Рис. 4. Облако точек в RGB цветах.

05.jpg

Рис. 5. Облако точек.

06.jpg

Рис. 6. Разрез облака точек, отображающий деревья и поверхность земли.

07.jpg

Рис. 7. Облако точек в RGB цветах.

08.jpg

Рис. 8. Автоматически классифицированная поверхность рельефа.

09.jpg

Рис. 9. Облако точек.

10.jpg

Рис. 10. Рельеф местности, отображенный горизонталями, построенными по автоматически классифицированному облаку точек.

11.jpg

Рис. 11. Контроль точности облака точек в плане и по высоте.

12.jpg

Рис. 12. Контроль точности облака точек в плане и по высоте.

1. Ортофотоплан

2. Облако точек

3. Цифровая модель рельефа

4. Классифицированное облако точек

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector