Wszystko, co musisz wiedzieć wybierając platformę do mapowania.
Podjęcie decyzji o zastąpieniu tradycyjnych metod zbierania danych bezzałogowymi statkami powietrznymi jest znaczącym krokiem, który podejmuje coraz więcej profesjonalistów z dziedziny geodezji i budownictwa.
Mapowanie terenu z powietrza stało się standardem dzięki łatwo dostępnym rozwiązaniom obecnym na rynku. W porównaniu do tradycyjnych metod, zbieranie danych jest znacznie szybsze, dokładniejsze i przede wszystkim zarówno bezpieczniejsze jak i tańsze.
Niezależnie od tego, czy planujesz inwestycję, dokumentujesz miejsce wypadku czy zarządzasz gospodarką leśną lub uprawami, dane zbierane przez bezzałogowe statki powietrzne pozwolą Ci na stworzenie ortofotomap i rekonstrukcję dokładnych modeli 3D i chmur punktów.
Powyższe dane są fundamentem mądrzejszego i szybszego podejmowania decyzji. Niestety jest kilka zagadnień, które należy omówić przed rozpoczęciem prowadzenia operacji z powietrza. Najbardziej oczywistą kwestią jest podjęcie decyzji, jakiego rodzaju platforma sprosta zdaniu. Decyzja ta sprowadza się do wyboru pomiędzy płatowcem a wielowirnikowcem.
W tym artykule wyłożymy wszelkie zalety i wady obydwu opcji, aby pomóc dokonać świadomego i trafnego wyboru najlepszej platformy odpowiedniej do Twoich zastosowań. .
Mapowanie z wykorzystaniem płatowców
Zasięg operacyjny ✓
Płatowce są oczywistym wyborem dla specjalistów, którzy w przeszłości polegali na zbieraniu danych przy wykorzystaniu załogowych statków powietrznych lub obrazowania satelitarnego.
Zwykle dzieje się tak, ze względu na skalę przedsięwzięcia. Na przykład, w branży paliwowej i gazociągowej oraz rolnictwie, operatorzy będą woleli płatowce, ze względu na cechy charakterystyczne łączące je z ich załogowymi odpowiednikami: zasięg, prędkość i czas lotu.
Tak jak w przypadku normalnego samolotu, płatowce unoszą się w powietrzu dzięki sile nośnej generowanej przez skrzydła. Oznacza to, że w przeciwieństwie do wielowirnikowców, nie wymagają zużywania sporej ilości energii, aby pozostać w powietrzu, co sprawia, że latają bardziej efektywnie.
Czyni to płatowce popularnym wyborem w przypadku zadań wymagających pokrycie dużych terenów takich jak inspekcje rurociągów lub mapowanie obszernych pól uprawnych.
Stabilność przy silnym wietrze ✓
Kolejnymi korzyściami wynikającymi z wykrozystania bezzałogowych statków powietrznych ze skrzydłami jest ich stabilność. Ze względu na opływowe kształty i właściwości aerodynamiczne, płatowce radzą sobie lepiej z podmuchami wiatru. Ze wzglęu na konstrukcję są również bardziej odporne na twarde lądowanie będące następstwem utraty zasilania. Niestety ta cecha posiada również swoje wady, jak się zaraz przekonamy.
Czas lotu ✓
Czas lotu, który oferują płatowce jest bezsprzecznie ich największą zaletą; większośc modeli dostępnych na rynku, jest w stanie utrzymać się w powietrzu przez ponad godzinę na jednym akumulatorze. Powoduje to znaczne skrócenie przestojów w trakcie wykonywania misji. Większość zleceń można wykonać w trakcie pojedynczego wylotu.
Wysokie koszty !
Duże rozmiary są sporą wadą tego rozwiązania. Płatowce mają tendencję do bycia o wiele droższymi, w porównaniu do wielowirnikowców. Ze względu na swoje rozmiary utrudniają również transport i wymagają więcej czasu na przygotowania przed misją.
Niska manewrowość !
Cechy konstrukcyjne, które zapewniają płatowcom ich daleki zasięg, generują również istotne ograniczenia. Dzięki osiąganiu dużej prędkość w dużym stopniu tracą na manewrowości.
Brak zawisu !
Płatowce nie są w stanie zawisnąć w powietrzu, co znacznie zmniejsza ich uniwersalność. Wykonywanie misji w skomplikowanym i wymagającym terenie może być niebezpieczne, ze względu na brak systemów bezpieczeństwa tj. wykrywanie przeszkód, w które wyposażone są ich wielowirnikowe odpowiedniki
Uciążliwy start i lądowanie !
Start i lądowanie są prawdopodobnie najbardziej skomplikowanymi etapami każdej misji fotogrametrycznej wykonywanej płatowcem. Wymagają one praktyki i odpowiedniego przeszkolenia ze strony operatora. Zależnie od rozmiarów platformy, start może wymagać rozbiegu, jakiegoś rodzaju wyrzutni lub opanowania metody startowania z ręki. Lądowanie również może stanowić wyzwanie, wymagające spadochronów, siatek lub- przy odrobinie szczęścia- miękkiego lądowania na brzuchu.
Zalety i Wady wykorzystywania płatowców do fotogrametrii
Mapowanie z wykorzystaniem wielowirnikowców
Wielowirnikowce, są doskonałym narzędziem do zbierania informacji w wymagających miejscach w krótkim czasie.
W porównaniu do tradycyjnych metod mapowania, w szybszy sposób zbierają porównywalne dane, dodatkowo są bardziej elastyczne i wymagają mniej czasu na planowanie. Wszystko to przy jednoczesnym zmniejszeniu ryzyka, które podejmują pracownicy.
Jest kilka powodów, dla których wielowirnikowce stały się domyślnym narzędziem do fotogrametrii w budownictwie, rolnictwie i wielu innych dziedzinach.
Łatwa obsługa i automatyzacja ✓
Pierwszym powodem jest łatwość obsługi. Dzięki postępowi w rozwoju oprogramowania służącego do planowania i przeprowadzania autonomicznych misji nawet najbardziej skomplikowane zadania mogą być zaplanowane i przeprowadzone z łatwością. Pomimo tego, że nadal wymagany jest doświadczony operator, jego rola ogranicza się raczej do nadzoru aniżeli samego sterowania lotem.
Ten poziom automatyzacji niesie za sobą inne zalety: Zapewnia większą dokładność i pozostawia mniej miejsca na ludzki błąd. Zaplanowana wcześniej trasa może zostać wykonana i powtarzana w przyszłości przy pomocy pojedynczego przycisku, co jest pożądaną cechą w przypadku wykonywania cyklicznych misji mapujących i modelujących.
Manewrowość i wszechstronność ✓
Drugim powodem decydującym o popularności wielowirnikowców w fotogrametrii jest ich manewrowość. Platformy takie jak DJI Matrice 300 RTK, bez najmniejszego trudu utrzymują swoją wysokość, mogą zawisnąć w powietrzu i skręcać w miejscu.
Powyższe cechy czynią wielowirnikowce wszechstronnymi narzędziami do mapowania z powietrzna, niezależnie od skali przedsięwzięcia. Dzięki zaawansowanym systemom takim jak wbudowany odbiornik ADS-B lub czujniki wykrywania przeszkód wielowirnikowce zapewniają również większą dozę bezpieczeństwa.
Różnorodność głowic dla różnych zastosowań ✓
Trzecią zaletą jest możliwość wymiany głowic, co sprawia, że wielowirnikowce mogą być wykorzystywane dla jeszcze szerszej gamy zastosowań. Wcześniej wspomniany Matrice 300 RTK jest kompatybilny z wysokiej rozdzielczości kamerą dedykowaną do fotogrametrii- DJI P1, skanerem laserowym DJI L1, głowicami wyposażonymi w kamery termowizyjne wysokiej rozdzielczości- DJI Zenmuse H20T, Zenmuse XT S lub Zenmuse XT2. Dzięki uniwersalnemu portowi Skyport, bez trudu zamocujemy również kamery multispektralne firm zewnętrznych.
Dzięki rozwojowej platformie możliwe jest stworzenie odpowiedniego rozwiązania do mapowania, kiedy tylko zajdzie taka potrzeba.
Kompaktowość ✓
Ostatnim, lecz również istotnym pozytywnym czynnikiem będącym charakterystycznym dla wielowirnikowców jest kompaktowość. Wielowirnikowce są znacznie łatwiejsze w transporcie, zaś przygotowanie ich do pracy to kwestia sekund. Wszystko to wpływa na czas wymagany na przygotowanie się do misji i upraszcza proces przenoszenia sprzętu z jednej lokalizacji do drugiej.
Krótszy czas lotu !
Największą wadą korzystania z wielowirnikowców jest powszechnie znany- czas lotu. W przypadku mapowania krótszy czas w powietrzu oznacza mniej zebranych danych w trakcie jednego wylotu. Wymusza to również konieczność lądowania na czas wymiany akumulatorów.
W przypadku misji, gdzie czas jest na wagę złota- nie jest to idealne rozwiązanie. W praktyce jednak przerwy są minimalne. W trakcie misji wykonywanych przy pomocy P4 RTK lub M300 RTK system wznawiania misji zapamięta, w którym momencie przerwano lot i po wymianie akumulatora, platforma sama uda się do punktu, w którym przerwano misję.
Zalety i Wady wykorzystywania wielowirnikowców do fotogrametrii
Kompromis: Płatowiec w układzie VTOL
Zważywszy na to, że zarówno płatowce jak i wielowirnikowce mają swoje wady w przypadku niektórych zastosowań, niektórzy konstruktorzy opracowali platformy hybrydowe potrafiące wystartować i wylądować jak standardowy czetrowirnikowiec i lecieć jak płatowiec.
W teorii, rozwiązanie to łączy w sobie to, co najlepsze z obydwu. Dzięki prędkości, zasięgowi i uproszczonemu sposobowi przyziemiania, użytkownicy są w stanie mapować spore obszary z łatwością. Należy jednak wspomnieć, że ma to swoją cenę. Platformy w układzie VTOL cechują się znacznie wyższą ceną i nie są dedykowane do niektórych zastosowań, do których bez problemu użyjemy wielowirnikowców.
Do jakich rodzajów zastosowań najlepiej nadają się wielowirnikowce?
Ogólnie rzecz biorąc, skala danego projektu jest decydującym czynnikiem o wyborze rodzaju bezzałogowego statku powietrznego
Wielowirnikowce są wszechstronnymi i opłacalnymi rozwiązaniami dla mapowania i modelowania obszarów o powierzchni do 10 hektarów. Dokładność i szybkość zebranych danych z sukcesem sprawdzi się w projektach budowlanych, przy inspekcjach rurociągów i gazociągów, w przemyśle kopalnianym i rolnictwie.
Płatowce i hybrydowe platformy sprawdzają się lepiej w misjach o znacznie większym obszarze działania.
Jeśli koszty mają priorytetowe znaczenie dla danej misji, nie zważając na ramy czasowe, wielowirnikowce również z sukcesem dokonają inspekcji większego obszaru.
Pomimo tego, że skala, w której dana misja jest wykonywana powinna stanowić czynnik decydujący o wyborze konkretnego rozwiązania, należy również zwracać uwagę na złożoność i dokładność danych, które chcemy uzyskać.
Mając to na uwadze, istnieje parę prostych pytań, na które należy odpowiedzieć przed dokonaniem wyboru. Po pierwsze, do jakiego stopnia, mapa lub model 3D mają być odzwierciedleniem stanu rzeczywistego? Innymi słowy, jaką częstość próbkowania (GSD) chcesz uzyskać?
Odpowiedź na powyższe pytania powinna naprowadzić Cię na wybór odpowiedniej jakości kamery, jak i wysokość (tym samym szybkość) zbierania danych w trakcie lotu. W tym miejscu warto zauważyć, że nie wszystkie kamery oferują tę samą jakość.
Które z powyższych rozwiązań wygrywa? Płatowiec czy wielowirnikowiec
Rozwiązania DJI dla fotogrametrii
Istnieje kilka modeli wielowirnikowców, spośród których można wybrać platformę wzbogacającą Twój zestaw narzędzi do mapowania.
Phantom 4 Pro V2.0
Klasyczna platforma DJI z 20 MP matrycą wykonującą zdjęcia w wysokiej rozdzielczości
Phantom 4 RTK
Profesjonalne rozwiązanie do fotogrametrii z zintegrowanym modułem RTK zapewniającym centymetrowe dokładności.
Matrice 300 RTK
Przemysłowa platforma przeznaczona do mapowania, oparta o wytrzymałą, rozwojową konstrukcję o czasie lotu sięgającym 55 minut.
Matrice 600 Pro
Sześciowirnikowiec o sporym udźwigu, przeznaczony do kamer i głowic zbyt ciężkich dla M300 RTK.
Głowice DJI
Zenmuse L1: Pierwszy skaner laserowy LiDAR od DJI, stworzony do mapowania terenu
L1 to pierwsza oficjalna głowica DJI ze zintegrowanym czujnikiem laserowym LiDAR. Sercem tego systemu jest sensor Livox LiDAR wspomagany przez dokładny moduł IMU i 1-calową matrycę CMOS, a to wszystko na 3-osiowym gimbalu.
Oprócz zapewniania 5 cm dokładności pionowej i 10 cm poziomej L1 wspiera skanowanie z 3 odbiciami z częstotliwością do 240,000 pkt/s i zasięgiem detekcji wynoszącym 450 m. Głowica ponadto posiada stopień ochrony IP44, co umożliwia na misje w trudnych warunkach atmosferycznych.
W połączeniu z M300 RTK stanowi kompleksowe rozwiązanie służące do tworzenia dokładnych chmur punktów 3D z rzeczywistym odwzorowaniem koloru, budowania modeli i wysokiej jakości rekonstrukcji
Zenmuse P1: Zaawansowana fotogrametria
M300 RTK w połączeniu z P1 tworzy bezkompromisowe rozwiązanie do fotogrametrii. P1 wyposażono w pełnoklatkową, 45-megapixelową matrycę z wymiennymi obiektywami stałoogniskowymi na 3-osiowym gimbalu. Połączenie tych dwóch produktów pozwala na przechwytywanie danych fotogrametrycznych z dokładnością poziomą 3 cm i pionową 5 cm, bez wyznaczonych punktów GCP oraz pokrycie terenu 3 km2 w ciągu pojedynczego wylotu
Wybierając odpowiednią platformę dla Twojego zadania
Bezzałogowe statki powietrzne stały się obowiązkowym elementem w zestawie narzędzi specjalistów od mapowania. Dane o wysokiej dokładności zebrane z powietrza stają się łatwiej dostępne niż kiedykolwiek wcześniej. Różnorodność rozwiązań sprawia, że każdy może sięgnąć po narzędzie, które będzie mu odpowiadało.
Ostatecznie, wybór odpowiedniej platformy będzie wypadkową posiadanego budżetu, skali wykonywanych misji i szczegółowości wymaganych danych.
Wielowirnikowce stanowią doskonały kompromis pomiędzy kompaktowością, łatwością w użyciu oraz zasięgiem, czyniąc je doskonałym narzędziem dla większości zastosowań w dziedzinie mapowania i modelowania terenu. Są również wystarczająco wydajne w kwestii czasu lotu i dostępnych konfiguracji- dzięki DJI Matrice 300 RTK możesz osiągnąć to wszystko w przystępnej cenie.
