Tetőszerkezet felmérése és eséstérkép készítése drónnal

Tetőszerkezet felmérése és eséstérkép készítése drónnal

A FURAY blogon már több alkalommal írtunk a fotogrammetria és a drónok kapcsolatáról, és azokról a potenciális területekről, ahol a technológia remekül alkalmazható.

Természetesen jó ezeket rendszerben, rendezett sorokban látni, de érdemes néha kilépni kicsit a dobozból és kívülről megvizsgálni a fotogrammetria adta lehetőségeket.

Mire gondolok itt?

Ha bele gondolunk egy terület felmérés légi fotogrammetriai módszerrel és egy épület homlokzat felmérése csupán annyiban különbözik, hogy az első esetben a drón kameráját a föld felé fordítjuk, a másik esetben pedig az épület homlokzata felé.

A két felmérési feladat gyakorlatilag ugyan az, csak a kamera állása más. A feldolgozás sem különbözik túlzottan, mégis két teljesen eltérő alkalmazás, két különböző mérnöki szegmensnek.

A fotogrammetriai technológia felhasználási palettája szélesebb, mint gondolnánk.

A fotogrammetria fényképek alapján állít elő, mérnöki felhasználásra alkalmas térbeli alap adatokat, mint a pontfelhő és a 3D modellek. Ezek alapján egyaránt alkalmas területek, építmények, szerkezetek, és egyéb objektumok felmérésére.

Tehát tekintsünk rá a drónok lehetőségeire, és a fotogrammetriai termékekre, majd gondoljuk végig, mit lehet még belőlük kihozni, milyen különleges alkalmazásokban. Jelen cikkünk, egy ilyen különleges alkalmazási módszert mutatunk be, mégpedig egy lapos tetőszerkezet felmérését, és annak eséstérképének elkészítését.

Tetőszerkezet felmérése légifotogrammetriai módszerrel

Aki olvassa a bolgunkat és fogyasztja egyéb tartalmainkat is, annak nem kell bemutatni a fotogrammetriát és a drónokat.

Írtunk már épületfelmérésről és területfelmérésről is, valamint speciálisabb alkalmazásokról is, mint az ipari diagnosztika, és publikáltunk egy összefoglaló cikket a drónok és a fotogrammetria felhasználási területeiről.

Most viszont, fogalmazzunk úgy, hogy az épület és a terület felmérések kombinációját fogjuk megmutatni.

A feladat az, hogy adott egy gépészeti elemekkel relatív sűrűn beépített, ipari csarnok tetőszerkezete, és kérdéses a lapostető esése.

Természetesen felmehetünk a tetőre egy GPS műszerrel is, mellyel pontokat rögzíthetünk, melyekből később majd szintvonalakat generálhatunk. Viszont eléggé részletes és gyors tud lenni egy ilyen módszer?

A példánkban szereplő tetőszerkezet 6400 m2, azaz 80×80 méter. Ha csak 1 méteres rácshálóban szeretnénk rögzíteni a pontokat klasszikus geodéziai módszerekkel, akkor 80×80, azaz 6400 pont.

Ha egy pont mérésére 10 másodpercet számolunk, akkor könnyen kiszámolható, hogy egy nagyjából 18 órás felmérési idővel kell számolnunk. És elég részletes egy 1×1 méteres felmérési sűrűség? Alap esetben azt mondhatnánk igen, elég lehet.

A geodéziai felméréseknek, de még a leg alapvetőbb felmérési módszereknek, mint mérőszalagos mérés is megvan a létjogosultsága, bármilyen felmérési feladatot is végzünk. A kérdés minden esetben az, hogy a adott mérnöki feladatot, hogy tudjuk a leg költséghatékonyabban elvégezni úgy, hogy teljesítsük a pontossági, részletességi, és utófelhasználási célokat.

Viszont mit szólnánk egy nagyjából 1 órás felmérési és 1 órás feldolgozási idővel előállított 1 centiméter részletességű adathoz? Itt kerül képbe a fotogrammetriai módszer.

Tetőszerkezet felmérése drónnal

A tetőszerkezet felmérését egy DJI Mavic Air 2 drónnal végeztük (írtunk egy cikket a drónról, melyben vizsgáltuk a fotogrammetriai alkalmasságát, a bejegyzést itt tudod elolvasni).

A felméréshez nem használtunk automata felmérő modult (A DJI még nem adta ki az SDK-t a Mavic Air 2-höz jelen pillanatban, így jelenleg még nincs erre lehetőség), kézi vezérléssel repültük le a tetőt.

A felvételeket két magasságban készítettük, teljesen függőleges kamera tengellyel, és döntött tengellyel is.

A terepi felmérés alkalmával 1620 fotót készítettünk el, és a felmérés 1 órát vett igénybe.

A drónos tetőszerkezet és épületfelmérések kulcsfontosságú eleme a fényképek elkészítésének technikája. Minden épületszerkezet, építmény más geometriával rendelkezik, és így a felmérés technikáját is folyamatosan finom hangolni kell az egyes feladatokhoz.

Viszont a terepi felmérés részét képezi az is, hogy rögzítenünk kell a terepen referencia méreteket / méréseket. Erre több lehetőségünk is van, attól függően, hogy milyen rendszerben szeretnénk majd később tájékozni a mérésünket.

Felvehetünk a tetőn pontokat egy GPS műszerrel, és így egy abszolút rendszerben tudjuk majd tájékozni a modellünk (geodéziai EOV rendszer), vagy akár kijelölhetünk egzakt méreteket, melyek egy pontos relatív rendszer tájékozásához adhatnak alapot (relatív, lokális koordinátarendszer)

Mi ebben az esetben a második megoldást választottuk, és egy hosszméret alapján tájékoztuk a modellünket. Fontos szempont volt, hogy a lokális koordinátarendszer origója, de legalább annak magassági 0 értéke, a tetőszerkezet szélére essen. Ezáltal a magasságokat relatívan, a tetőszerkezet széléhez mérten számíthatjuk.

Tetőszerkezet felmérésének fotogrammetriai feldolgozása

A fentebb említett 1620 fotó a teljes tetőszerkezetre vonatkozott, viszont a szóban forgó lapostetős rész eséstérképének elkészítéséhez nekünk ebből összesen 800-ra volt szükségünk.

A fényképek fotogrammetriai feldolgozása után látható, hogy egy igen sűrű pontfelhőt, és részletes 3D modellt kaptunk eredményül, melynek még el kellett végezni a relatív tájékozását is.

A végeredmény egy 1-5 cm pontosságú, relatív koordinátarendszerben tájékozott, mérethelyes pontfelhő és 3D modell.

A tetőszerkezet digitális magassági modelljének elkészítése

Az eséstérkép elkészítéséhez nem szükséges egy másik szoftvert alkalmazni. A fotogrammetriai szoftverek tudnak DEM-et (Digital Elevation Model / Digitális Magassági Modell) generálni, amely tartalmazza, és vizualizálja a felület magassági viszonyait.

Viszont ha a rendelkezésre álló nyers adatokon indítanánk el egy DEM generálást, akkor a tetőszerkezeten lévő gépészeti elemeket is bele vennénk a magasság meghatározásba. Mivel esetünkben ezek nem relevánsak, ezért a magassági modell generálása előtt ki kell vágni őket a pontfelhőből.

A keletkező lyukakban a szoftver interpolálni fog, de a tapasztalat azt mutatja, hogy a gépészetek határát meghagyva, nagyon jó közelítéssel számol a program.

A digitális magassági modellen, és annak szín skáláján remekül látható, hogy hol vannak a magasabb és az alacsonyabb részek. Már vizuálisan is rengeteg információt le lehet szűrni a DEM alapján, de lehetőségünk van pontosan kijelölni az egyes esés határokat.

A tetőszerkezet eséstérképének, már csak szemrevételezésével láthatjuk, hogy a csapadék merre fog folyni a tetőn és hol fog összegyűlni. Ellenőrizhetjük az összefolyók hatékonyságát, vagy éppen láthatjuk azok hiányát.

A magassági modellre lehetőségünk van szintvonalakat generálni, hogy láthassuk pontosan mekkora eséssel kell számolnunk. A szintvonalakat 10 centiméteres esésközzel generáltuk le. Remekül látható a szintvonalas magassági modellen a járólapok pozíciója is.

A szintvonalakat nem csak magassági modellen jeleníthetjük meg hanem a tetőszerkezet pontos ortofotóján is, így az esés értékek rögtön kontextusba is kerülnek.

Tehát összefoglalva:

• Egy 10000m2 -es tetőszerkezet felmérése nagyjából 1 – 1.5 óra terepi munkával.
• A fotogrammetriai feldolgozás 2 órát vett igénybe
• A megrendelők felé továbbítottuk a tetőszrekezet eséstérképét, és magasságimodelljét, továbbá a tetőszerkezet pontfelhőjét és ortofotóját.

A fotogrammetriai technológia remekül alkalmazható lapostetős szerkezetek magassági értékeinek  meghatározásához. A digitális magassági modellel és színvonalakkal mindezt vizualizálhatjuk, számszerűsíthetjük és ortofotókkal pontosabban kontextusba is helyezhetjük azt.

Köszönöm hogy itt voltál és elovastad a cikkünket, remélem hasznos volt számodra!

Kövess minket a Facebook oldalunkon, vagy írj bátran email-t.