Területfelmérés hóban, fagyban, avagy az Ify Kápolna újjászületése
Nagyjából 8 éve élek Budapesten, és viszonylag ritkán járok vidéken. Ennek az az egyik következménye, hogy teljesen elszoktam a hótól, mint időjárási jelenségtől. Természetesen Budapesten is esett a hó, de nem összeegyeztethető mennyiségben a vidéki, vagy hegyi havazásokhoz viszonyítva.
De miért fontos ez a cikk, vagy épp a FURAY szempontjából?
Úgy gondolom, ha több alkalommal lettem volna körülvéve nagyobb mennyiségű hóval, azért elgondolkoztam volna azon, mint érdekes mérnöki problémakör, hogy működik-e a fotogrammetriai területfelmérés „hóban”?
Ugyan miért ne működne?
- Hát egyrészt ott van a hónak a színe. Fehér, reflektív, ami nem számít a leg nyerőbb felületi tulajdonságnak a fotogrammetriai technológia szempontjából.
- Másrészt a hó beborítja a talajt 10-20-30- centiméter vastagságban, így mint felület nem a talaj felületet kapjuk meg a feldolgozásból, hanem a hónak a felületét.
Érdekes kérdéskör, és sokak azt vallják, hogy télen, hóban nem lehet fotogrammetriai alapon méréseket végezni.
Nos, ez nyilván körülmény függő, de 2020 végén részben megcáfoltuk ezt, mégpedig az Ify Kápolna környezetének felmérésével.
Az Ify Kápolna, és Ify Lajos
Nem csak a mérnöki szempontok miatti érdekessége, de a helyszín misztikuma miatt is a szívünkhöz nőtt ez a projekt.
Most nem szeretnék mélyebben belemenni Ify Lajos, illetve a hely történetébe, de több Facebook post-ban is foglalkoztunk a témával, és az interneten számos anyag elérhető.
Viszont ha egy rövid mondatban kellene össze foglalnom, hogy számomra ki volt Ify Lajos személye történelme alapján, akkor azt mondanám: „Ő volt a Fonyódi Da Vinci”
Területfelmérés az Ify Kápolna körül
Bögös András, a P8 Műhely építésze arra kért fel minket, hogy segítsük az Ify Kápolna, és környékének újjászületését, egy részletes területfelméréssel.
Az építészeti projekt szempontjából szükséges:
- A terepmodell, melyet ARCHICAD szoftverbe be is tudnak olvasni az építészek
- Külön hangsúlyt fordítani a területen jelenlévő támfalakra,
- kápolnára, épületekre
- és egyéb objektumokra.
Ennek olvasatában kezdtük meg a felmérési projekt tervezését, mellyel vissza is köthetünk a cikke lejére, mégpedig a hó kérdésére.
Területfelmérés hóban, fagyban
Az Ify Kápolna nem egy szokványos helyen található. A Szent-György Hegy tengerszint feletti magasságán, Decemberben azért lehet számítani hóra, de mikor a terepre érkeztünk, azért voltak kétségeim, hogy mennyi adatot, és később mennyi információt tudunk majd szolgáltatni a terepről.
Különösebb bevezetés nélkül nézzük, hogy mik azok a problémák melyeket meg kellett oldanunk, és mik azok a hátrányok, és előnyök, melyek akadályozzák, vagy épp segítik a területfelmérést:
- Kezdjük az évszak egy igen pozitív velejárójával: Nincs lombja a fáknak. Az Ify Kápolna területét nyáron képtelenség lett volna felmérni közeli légi fotogrammetriai módszerrel a növényzet miatt. Így hogy nem zöldellenek a fák, látható a talaj a fák alatt, a drónok kamerájának szemszögéből.
- Az avar. Szerencsére a hófedte hegyoldal nem egy egybefüggő fehér leplet alkotott, és látszott igen sok jellegzetessége az avarnak. Ez nem csak hogy könnyíti, hanem gyakorlatilag ez teszi lehetővé a fotogrammetriai feldolgozást.
- Akkor kicsit rákanyarodva a problémákra amikor hó is van, akkor bizony hideg is. Szerencsére nem sokkal jártunk 0 fok alatt, de a hideg tartogat pár kellemetlen meglepetést a drónos felmérések szempontjából, például a jelentősen megrövidülő repülési idő.
- Továbbá ahogy fentebb említettem, a hó meghamisítja a talaj felületi adatait, itt ott 10-20 centimétert is torzítva a magassági értékeket.
- A fák zavarják a GPS jelet. A területfelmérések során a geodéziai pontosságot úgy biztosítjuk, hogy illesztőpontokat veszünk fel a talajon, egy geodéziai GPS-el. Ezek a geodéziai GPS-ek nem igazán szeretik a fákat. Ez gyakorlatban azt jelentik, hogy a fás területeken az antennák kevesebb műholdat látnak, és a korrekciós adatokat sem fogadják megfelelően.
Amikor egy mérnöki feladatot szeretnénk megoldani, sose csak a problémákra, vagy túl szigorúan magára a problémára koncentráljunk. Mindig vannak tényezők amik könnyítik, vagy felfedezésük által könnyíthetik a feladat kivitelezését.
A problémákat a következőképp oldottuk fel, illetve a következőképp erősítettük tovább, már meglévő előnyeinket:
- Attól még hogy nincs lomb, és az avar is segít nekünk, ebben a szituációban különösen fontosak a fölös mérések. A fölös mérés most rengeteg plusz fotót jelent. Nem elég egy automata repüléssel, nagy átfedéssel lerepülni a területet. Bebiztosítottuk a későbbi feldolgozást rengeteg további fotóval, melyeket nem függőlegesen, hanem a hegyet, épületeket, objektumokat körül repülve készítettünk el.
- A megrövidült repülési idő annak köszönhető, hogy az akkumulátorok kapacitása csökken a hidegben. Ezt egyszerűen úgy kompenzáltuk, hogy több akkumulátort, és több drónt is vittünk a terepre.
- A hó általi, felületi eltéréseket mintavételezéssel, és utólagos javítással kompenzáltuk. Természetesen nem tudtunk mindenhol mintát venni a hó vastagságáról, de a kritikusabb részeken megfelelő mennyiségű adatot gyűjtöttünk, hogy később javíthassuk a magassági adatokat.
- A GPS nem működött mindenhol, de pont elég helyen igen. Ilyen esetben keresni kell a tisztásokat, és nincs mese, együtt kell működni a GPS műholdakkal, megtalálva a számunkra, és a számukra is megfelelő pozíciókat.
Így tehát összefoglalva:
- A terepen 620 fotót készítettünk a területről, DJI Mavic 2 Pro, és Mavic Air 2 drónokkal.
- A fotogrammetriai felmérés tájékozásához 14 illesztőpontot vettünk fel a terepen.
- A felmérés 2 óra terepi munkát vett igénybe.
- A teljes felmérési terület 2 hektár volt.
A területfelmérés fotogrammetriai feldolgozása
Habár a terepen azért már-már biztos voltam benne, hogy menni fog a feldolgozás, azért még valamennyi kétség volt bennem, amikor a beolvastam az adatokat a feldolgozó szoftverbe.
A feldolgozást Agisoft Metashape szoftverrel végeztük, és a fotók tájékozása utána megnyugodhattunk, hogy igen is működik a fotogrammetria télen is.
Az illesztőpontok tájékozásának középhibája 3 centiméter lett, ami gyakorlatban annyit jelent, hogy a terepmodell, és a szolgáltatott adatok pontossága 3cm-en belül mozog.
Következő lépésben a pontfelhőt készítettük el, ahol első körben 12 millió pont keletkezett.
A pontfelhőben egyaránt szerepelnek magasabb, és alacsonyabb magabiztossággal leképződött pontok. Nekünk általánosában azokra a pontokra van szükségünk, melyek magasabb magabiztossággal képződtek le, azaz a zaj mentes pontfelhőre.
Ebben az esetben viszont meghagytuk a teljes, nyer pontfelhő, mivel bizonyos talaj pontok, ha alacsonyabb magabiztossággal is, de leképződtek, és ezek szükségesek lesznek a terepmodell felépítéséhez.
Következő lépésben elkészítettük a terület 3D modelljét, melyet szemléltetési célokra fogunk használni.
A fotogrammetriai 3D modellek remek eszközök, viszont érdemes tudni (és elfogadni) a helyüket a mérnöki ökoszisztémában. Látványosak, szépek, megnyerőek, de gyakorlati hasznuk nem sok van. Olyan nyers adatok, melyek remekül használhatók átnézeti, szemléltetési alkalmazásokra, de még rengeteg utófeldolgozást igényelnek, mielőtt közvetlenül alkalmazhatók lennének.
Továbbá elkészítettük a terület ortofotóját, melynek végleges felbontása 130 megapixel lett, és radiometriai felbontása 1.5 cm / pixel.
Terepmodell, és helyszínrajz elkészítése a fotogrammetriai adatokból
Ahogy már sokszor írtam róla a pontfelhő, és az ortofotó önmagában nem képvisel valami sok értéket, mert csak nyers adatok, ideje belőlük információt alkotni.
Ha csak pontfelhőket szeretnénk szolgáltatni, vagy ortofotókat lebegjen az a szemünk előtt, hogy azok a cégek akik elbánnak ezen adatok információvá alakításával, azok nagy valószínűséggel, elő is tudják állítani őket maguknak.
A pontfelhő beolvasást, már gyakorlatilag az összes CAD szoftver támogatja, így mindegy milyen szoftveres alapon, de a lényeg hogy 12 millió pontból, mi azokat találjuk meg, amivel segítjük a célfelhasználást.
Tehát esetünkben a jellemző terep pontokat, az épületek, objektumok, és támfalak pontjait.
A leválogatott tereppontok, a terep egy sokkal egyszerűbb, de hiteles, digitális replikáját fogják szolgáltatni.
A CAD szoftverekben általában van lehetőségünk szintvonalak generálására, és a szintvonalak nagyon fontos eszközei a terepviszonyok szemléltetésének.
A Szintvonalakat már az 1700-as években alkalmazták, és még a mai nap is a terep magassági viszonyainak ábrázolásának egy nélkülözhetetlen módszere. Nem is véletlen ez, hiszen anno remekül ki lett találva, és úgy mint 300 éve, ma is szinte egyből ad egy átnézeti képet, majd részletesebbet a terepviszonyokról.
Így elkészítettük a terület 3D helyszínrajzát, és gyakorlatilag két legyet ütöttünk egy csapásra. Mivel a rajz 3D-ben készült, azaz minden pontnak és vonalnak van magassága is, így azokat ki lehet menteni egy szép hosszú koordináta listába, melyet más szoftverek előszeretettel olvasnak.
A mi esetünkben a terepmodellt ARCHICAD-be volt szükséges beolvasni, amely végül formát is öltött.
A területfelmérés eredményei és összefoglalás
Tehát elkészítettük az Ify Kápolnát körülvevő terület 3D tervezési alaptérképét, és az építészek számára megfelelő formátumban adtuk át a terepmodellt.
Ezzel az információ csomaggal azonnal neki lehet állni az építészeti tervezésnek a területen, hiszen rendelkezésünkre áll a terep digitális modellje az építészeti feldolgozó szoftverben, és van egy részletes térképünk a terep összes jellemző tulajdonságáról.
Viszont mi foglalná össze jobban az eredményeket, mint néhány részlet Bögös András építész felmérési tervéből, ahol konkrétan manifesztálódik a munkarészek felhasználása.
Kissé vissza kanyarodva a cikk felütéséhez, igenis lehetséges a területfelmérés fotogrammetriai módszerrel télen is, csak kissé jobban oda kell figyelnünk az előkészületekre, és a felmerülő problémákra, azok feloldására a terepen, és az irodában is.
Köszönöm hogy itt voltál és elovastad a cikkünket, remélem hasznos volt számodra!
Kövess minket a Facebook oldalunkon, vagy írj bátran email-t.