Masz drona? Co teraz? — Korzystanie z Global Mapper z bezzałogowym statkiem powietrznym

Zacznijmy od pytania. Ilu z was posiada obecnie Segwaya? Chyba że dorabiacie jako ochroniarze w centrach handlowych lub prowadzicie firmę organizującą wycieczki po mieście, prawdopodobnie postanowiliście nie wskakiwać na ten sterowany żyroskopem wózek. Gdyby wierzyć szumowi wokół premiery tej „rewolucyjnej technologii”, dawno porzucilibyśmy samochody, przeprojektowali nasze miasta i żyli o wiele pełniejszym życiem. Niestety, rzeczywistość trochę zawiodła.

Z drugiej strony, pojawienie się i rozpowszechnienie bezzałogowych statków powietrznych (BSP), czyli dronów, choć nie towarzyszy temu kakofonia rozgłosu i fanfar, obiecuje znacznie głębszy wpływ na nasze życie. Jeśli wierzyć obecnym spekulacjom, za kilka lat niebo nad naszymi głowami zaroi się od dronów dostawczych, dronów monitorujących ruch uliczny, a nawet dronów przewożących ludzi.

Dla nas, osób z branży kartograficznej, ta technologia „eye-in-the-sky” skutecznie rozwiązuje jedno z odwiecznych wyzwań, przed którymi stoimy: skąd czerpiemy dane, a dokładniej, skąd czerpiemy aktualne dane? Tradycyjnie polegaliśmy na często niewystarczających i przestarzałych publicznych archiwach danych geoprzestrzennych lub drogich źródłach komercyjnych. Wraz z pojawieniem się łatwo dostępnej technologii bezzałogowych statków powietrznych (UAV), dane na żądanie są w zasięgu każdego.

Gwałtowny wzrost liczby bezzałogowych statków powietrznych (UAV) postawił przed niektórymi przyszłymi pilotami ciekawy dylemat. Po zakupie sprzętu i zebraniu danych, wielu z nich często nie wie, co dokładnie mogą z nim zrobić? W ciągu ostatnich kilku lat uczestniczyłem w kilku targach poświęconych bezzałogowym statkom powietrznym i często zadawane mi pytanie brzmiało: „Co mogę zrobić z Global Mapper?”. Odpowiedź: wiele rzeczy.

Początkowe planowanie lotu

Wśród bezpłatnych usług danych online w Global Mapper znajdują się zdjęcia lotnicze o wysokiej rozdzielczości, numeryczne modele terenu (DEM), mapy lotnicze i mapy topograficzne.

Przed naciśnięciem przycisku startowego warto przeprowadzić wirtualny rekonesans terenu projektu. Jakie potencjalne przeszkody znajdują się w pobliżu, jaka jest charakterystyka terenu, czy w pobliżu znajdują się jakieś budynki lub inne obiekty, które mogą mieć ograniczenia przelotu, jaki jest zasięg? Odpowiedzi na te i inne pytania można uzyskać, ładując odpowiednie dane do Global Mapper i przeprowadzając podstawową analizę przed lotem. Wśród bezpłatnych usług danych online znajdują się zdjęcia lotnicze o wysokiej rozdzielczości, numeryczne modele terenu (DEM), mapy lotnicze i mapy topograficzne. Narzędzia do rysowania Global Mapper mogą być użyte do określenia zasięgu projektu w celu określenia zasięgu i sporządzenia wstępnego planu lotu w celu optymalizacji procesu gromadzenia danych. Wszystkie te dane można przesłać do urządzenia z systemem iOS lub Android z aplikacją Global Mapper Mobile, aby umożliwić sprawdzenie parametrów planu lotu w terenie.

Przeglądanie obrazów z geotagą

Obrazy można załadować do Global Mapper jako punkty obrazu, tworząc geograficzny album fotograficzny. Lokalizacja każdego zdjęcia, pochodząca z wartości współrzędnych osadzonych w plikach obrazu, jest reprezentowana przez ikonę aparatu w widoku mapy.

Jedną z najbardziej podstawowych funkcji bezzałogowego statku powietrznego (UAV) jest robienie zdjęć. Jak omówimy poniżej, przy odpowiednim nałożeniu, zdjęcia te można przetworzyć na trójwymiarową reprezentację okolicy. Przed przystąpieniem do tej bardziej zaawansowanej funkcji, same zdjęcia można załadować do Global Mapper jako punkty obrazu, tworząc geograficzny album ze zdjęciami. Lokalizacja każdego zdjęcia, pochodząca z wartości współrzędnych osadzonych w plikach obrazu, jest reprezentowana przez ikonę aparatu na mapie. Korzystając z narzędzia „Informacje o funkcjach” w Global Mapper, każde zdjęcie jest wyświetlane w domyślnej przeglądarce obrazów komputera. W przeglądarce 3D ikony aparatu pojawiają się nad terenem lub ziemią, zapewniając precyzyjne odwzorowanie wysokości drona w momencie wykonania każdego zdjęcia.

Rekonstrukcja 3D

Narzędzie Pixels to Points umożliwia przekształcanie prostych plików obrazów zebranych za pomocą drona w zbiór danych, który można wykorzystać w niezliczonych procedurach analizy 3D.

Zintegrowane z Global Mapper Pro narzędzie Pixels to Points służy do analizy szeregu nakładających się obrazów w celu stworzenia trójwymiarowej reprezentacji otoczenia. Ten zaawansowany komponent identyfikuje powtarzające się wzorce pikseli na wielu fotografiach i wykorzystuje podstawowe zasady fotogrametrii do określenia trójwymiarowej struktury odpowiadających im powierzchni. Chociaż technologia jest niezwykle złożona, co jest typowe dla Global Mapper, obsługa jest bardzo prosta. Wystarczy załadować obrazy, zastosować niezbędne ustawienia dla systemu kamer, dodać punkty kontrolne (jeśli są dostępne), kliknąć przycisk „Uruchom” i poczekać, aż zostanie utworzona chmura punktów o wysokiej gęstości oraz, w razie potrzeby, model 3D lub siatka. Funkcjonalność narzędzia Pixels to Points przekształca proste pliki obrazów zebrane przez drona w zbiór danych, który można wykorzystać w niezliczonych procedurach analizy 3D.

Tworzenie ortoobrazów

Produktem ubocznym wspomnianego procesu generowania chmury punktów jest możliwość utworzenia ortoobrazu. Ortoobraz, zdefiniowany jako warstwa rastrowa, w której współrzędne każdego piksela są poprawne geograficznie, jest generowany poprzez nałożenie na chmurę punktów siatki wartości RGB. Ze względu na swoją wrodzoną dokładność, ta dwuwymiarowa warstwa obrazowania może być używana do precyzyjnych pomiarów lub jako warstwa bazowa do operacji digitalizacji lub rysowania.

Tworzenie DTM i analiza terenu

Global Mapper Pro może wygenerować cyfrowy model terenu (DTM) na podstawie danych w chmurze punktów.

Jak wspomniano wcześniej, chmura punktów wygenerowana metodą Pixels to Points stanowi surowiec dla licznych procedur analitycznych w programie Global Mapper. Podobnie jak w przypadku każdego nieprzetworzonego zbioru danych, przed rozpoczęciem jakiegokolwiek sensownego procesu pracy konieczne będzie przeprowadzenie kontroli jakości (QA), oczyszczenie i przetworzenie danych. Na szczęście oprogramowanie oferuje mnóstwo opcji edycji i filtrowania, w tym usuwanie punktów szumu, kadrowanie przestrzenne, identyfikację punktów na powierzchni gruntu oraz automatyczną reklasyfikację. Po wyizolowaniu punktów reprezentujących gołą ziemię, narzędzie do tworzenia siatki jest wykorzystywane do tworzenia Cyfrowego Modelu Terenu (NMT), trójwymiarowej warstwy rastrowej przedstawiającej powierzchnię gruntu. Z kolei ta warstwa terenu może służyć do tworzenia niestandardowych linii konturowych, obliczania objętości, wyznaczania działów wodnych, przeprowadzania analizy linii terenu, a po nałożeniu na wcześniej utworzony NMT, do identyfikacji i pomiaru zmian w czasie.

Odtwarzanie wideo

Oprócz rejestrowania nieruchomych obrazów, większość bezzałogowych statków powietrznych (UAV) jest wyposażona w niezbędny sprzęt do nagrywania wideo. Poza prostym wykorzystaniem rekreacyjnym, funkcja ta jest przydatna do inspekcji budynków lub zasobów, strategicznego rozpoznania, inspekcji leśnej i w niezliczonych innych sytuacjach, w których wymagana jest zdalna perspektywa. Global Mapper zawiera wbudowany odtwarzacz wideo, który odtwarza nagranie, wyświetlając jednocześnie odpowiednią pozycję UAV w oknie mapy. Pozycja jest określana na podstawie znacznika czasu dla każdego wierzchołka zapisanego w pliku śladu zarejestrowanym podczas lotu. Po załadowaniu tego pliku jako obiektu liniowego i powiązaniu go z odpowiednim plikiem wideo, odtwarzanie jest inicjowane z menu prawego przycisku myszy w Digitizerze.

Przetwarzanie lidarowe

Global Mapper Pro oferuje zestaw narzędzi umożliwiających identyfikację, reklasyfikację i wyodrębnianie tych cech jako obiektów wektorowych.

Jeszcze niedawno powszechnie uważano, że ze względu na rozmiar i wagę wymaganego sprzętu, zbieranie danych lidarowych może być przeprowadzane wyłącznie za pomocą załogowych statków powietrznych. Ten prosty fakt przyczynił się do wysokich kosztów i wyzwań logistycznych związanych z procesem zbierania danych lidarowych. Obecnie miniaturyzacja urządzeń lidarowych osiągnęła poziom, w którym mieszczą się one w zakresie udźwigu wielu większych dronów. Biorąc pod uwagę ograniczony zasięg statków powietrznych, lidar zbierany za pomocą dronów jest opłacalny jedynie w przypadku małych, lokalnych projektów, jednak umożliwia częste przeloty nad terenem projektu, a zatem idealnie nadaje się do wykrywania zmian. Global Mapper Pro oferuje szeroki wachlarz narzędzi do przetwarzania danych lidarowych. Jak wspomniano wcześniej, punkty można filtrować i edytować przed utworzeniem modelu powierzchni do analizy terenu. W porównaniu z danymi w postaci chmury punktów tworzonymi fotogrametrycznie, lidar zapewnia pełniejszą, trójwymiarową reprezentację obiektów nienaziemnych, takich jak budynki, linie energetyczne i drzewa. Global Mapper Pro oferuje zestaw narzędzi do identyfikacji, reklasyfikacji i ekstrakcji tych obiektów jako obiektów wektorowych.

Zasadniczo bezzałogowe statki powietrzne i mapy mają wiele wspólnego. Oba mają na celu zapewnienie zdalnej, zdystansowanej perspektywy obszaru zainteresowania oraz umożliwienie nam dostrzeżenia rozkładu przestrzennego i wzorców w naszych danych, które w innym przypadku nie byłyby możliwe do wykrycia. Zrozumiałe jest zatem, że jedną z podstawowych funkcji drona jest dostarczanie danych, które można wykorzystać do tworzenia map i innych zbiorów danych przestrzennych. Global Mapper Pro idealnie nadaje się do tego typu zadań i oferuje bogatą listę narzędzi, z których mogą korzystać operatorzy dronów.

Jeśli chcesz pracować z obrazami i danymi lidarowymi zebranymi przez bezzałogowy statek powietrzny w Global Mapper Pro, pobierz 14-dniowy bezpłatny okres próbny już dziś! W razie pytań prosimy o kontakt.

Jeśli podobał Ci się ten blog, poniższe źródła mogą okazać się dla Ciebie przydatne:

Masz drona? Co teraz? Mapowanie za pomocą bezzałogowego statku powietrznego

Zapytaj ekspertów: Analiza danych z dronów za pomocą narzędzia Pixels to Points w Global Mapper Pro