Измерения запасов с помощью беспилотников DJI Enterprise и DJI Terra

Когда-нибудь задавали себе вопрос: "Сколько запасов на стройплощадке?" или "Сколько материалов на складе?". Это обычные вопросы, которые ежедневно задают работники в области строительства и горнодобывающей промышленности и даже сельского хозяйства. Знание точного количества запасов на площадке является важной информацией, однако текущей периодичности подсчета запасов на площадке никогда не бывает достаточно. Вопросы безопасности и времени не позволяют быстро и точно произвести измерения на месте. Но что, если бы вы могли с предельной точностью и периодичностью рассчитывать запасы на своем участке? С помощью беспилотников DJI Enterprise и программного обеспечения DJI Terra вычисление запасов еще никогда не было таким простым, быстрым и безопасным.

Когда мы говорим о запасах, что на самом деле имеем в виду?

Груду любого материала можно легко измерить с помощью беспилотника. Размер или количество единиц может варьироваться в зависимости от конкретного случая, и любое количество запасов может быть точно измерена. В строительстве, как правило, на этапе земляных работ на стройплощадке имеется несколько единиц материала, срезанного с участка. В горнодобывающей промышленности управление запасами является основным фактором при приобретении, реализации сырья или понимании стоимости участка в настоящее время. А в сельском хозяйстве на многих молочных и мясных фермах хранятся большие запасы силоса для кормления животных. Важность знания того, сколько силоса еще осталось, помогает рассчитать, когда наступает подходящее время для закупки/заготовки травы и зерна.

Процесс измерения запасов с помощью беспилотников

Рассмотрим порядок действий при использовании беспилотников для измерения запасов:

1. Выбор подходящего БПЛА
2. Создание миссии
3. Обработка данных в DJI Terra
4. Анализ запасов
5. Экспорт данных

Выбор подходящего БПЛА

При выборе беспилотника для измерения запасов необходимо учитывать два основных фактора: четкость изображения и точность данных.

Четкость изображения может быть достигнута за счет камеры с большой матрицей, механическим затвором, высококачественной оптикой и количеством мегапикселей (хотя дело не только в количестве мп!). Что касается точности данных, то установка на беспилотник GNSS-приемника значительно повышает точность съемки благодаря большему количеству спутников. Кроме того, данные, обработанные с помощью RTK, могут достигать высокого уровня абсолютной точности. Это означает, что данные будут практически идеально выравниваться по времени, что очень важно, когда полеты проводятся над одними и теми же участками каждый раз. В то время как общее расположение складов и карьеров редко меняется со временем, единицы запасов на этих площадках постоянно растут и уменьшаются. При отсутствии RTK или GCP карты могут смещаться на несколько сантиметров, что приводит к неточным измерениям запасов при расчете изменений на две разные даты.

Еще один аспект при выборе беспилотника – это понимание особенностей своего участка. Размер участка и окружающая среда могут повлиять на необходимость использования беспилотника с более длительным временем полета, более высоким IP или даже сменными полезными нагрузками для измерения запасов в густой растительности с помощью LiDAR.

Для многих наиболее подходящим дроном на рынке становится Mavic 3 Enterprise. Благодаря большому размеру матрицы 4/3" и снимкам с разрешением 20 Мп качество и четкость изображений для такой цены не имеют себе равных. Для обеспечения точности Mavic 3 Enterprise оснащен опциональным RTK-приемником для более точной геометки снимков, а высококачественный механический затвор минимизирует размытость/неточность изображения.

Для более сложных или крупных объектов идеально подходят DJI Matrice 350 RTK и полезная нагрузка Zenmuse P1. Модель P1 оснащена полнокадровым сенсором, позволяющим получать изображения с разрешением 45 Мп. В P1 также используется механический затвор, обеспечивающий более высокую точность. В Matrice 350 предусмотрена возможность замены полезной нагрузки, поэтому если на участке имеется густая растительность, закрывающая материалы, их можно будет рассчитать с помощью камеры с LiDAR для более высокой точности. Полезная нагрузка Zenmuse L2 поможет собрать точные облака точек, полученные с помощью LiDAR, которые также могут быть использованы для измерения запасов. Обычно при использовании лидара для измерения запасов с растительностью создают цифровую модель рельефа, на основе которой будут проводиться измерения.

Создание миссии

При подсчете запасов рекомендуется запланировать картографическую миссию для автоматических полетов. При просмотре приложения DJI Pilot 2 на контроллере выберите опцию Flight Route в правой части экрана. Далее выберите пункт Create a Route (Создать маршрут) и, когда появится запрос, выберите опцию Mapping (Картирование).

Убедитесь, что контроллер подключен к Интернету, а затем выполните масштабирование объекта. Выберите Камеру, и будет сгенерирован маршрут автоматического полета. Перетащите белые точки на границе полигона, чтобы охватить область, которую хотите облететь.

После того как полигон готов, необходимо соблюсти некоторые настройки миссии. Убедитесь, что функция Smart Oblique выключена (данные о запасах должны захватываться только в направлении NADIR к земле), но включена функция Terrain Follow, если у вас имеются значительные изменения рельефа. Mavic 3 Enterprise может использовать функцию Terrain Follow в реальном времени, но также поддерживается импорт DSM.

Далее необходимо задать высоту полета. Рекомендуемая высота полета при работе со складами составляет около 75 м над уровнем моря. Полет выше не позволяет правильно отмечать наземные контрольные точки (GCP) или контрольные пункты, а более низкая увеличивает время выполнения задания. Mavic 3 Enterprise может похвастаться поразительной продолжительностью полета в 42 минуты с установленным приемником RTK, поэтому, если площадь вашего участка не превышает 8 га, не стесняйтесь летать ниже для получения снимков с более высоким разрешением. Благодаря интервалу съемки 0,7 с и механическому затвору картографических датчиков скорость полета может быть установлена на максимум (если условия безопасны для этого).

Оптимизация рельефа должна быть отключена. Для анализа запасов можно захватывать только снимки NADIR. В разделе дополнительных настроек можно изменить параметры Side Overlap и Front Overlap: рекомендуется оставить значения по умолчанию (70% sidelap и 80% frontlap).

Когда все готово, сохраните миссию, а затем воспроизведите ее. На экране появится контрольный список предполетной подготовки с последними настройками миссии. На второй странице отображаются параметры настройки камеры. Для начинающих картографов мы рекомендуем использовать режим Auto. Если у вас возникают проблемы с яркостью изображения или длинной выдержкой, вы можете перевести камеру в режим M (Manual), изменить выдержку до 1/1000 минимум и отключить Dewarping. Фиксируя выдержку на 1/1000, можно свести к минимуму размытость движения, но если изображение слишком темное, то во время полета можно отрегулировать ISO. Теперь вы готовы к полету!

Обработка данных в DJI Terra

После того как съемка объекта завершена, наступает время обработки данных. Извлеките карту памяти micro SD и вставьте ее в компьютер. Запустите DJI Terra - фотограмметрический инструмент DJI. На вкладке Reconstruction (Реконструкция) в левом нижнем углу выберите New Mission (Новая миссия). После выбора Visible Light новый проект будет создан.

Чтобы импортировать снимки, выберите значок папки (справа вверху). В результате появится информация о местоположении каждого снимка. Если на месте съемки были установлены опорные точки или контрольные точки, воспользуйтесь инструментом GCP Management для их маркировки. Поскольку в Matrice 350 RTK и Mavic 3 Enterprise используется RTK, GCP не требуются, но для проверки точности съемки всегда рекомендуется использовать контрольные точки.
Переключитесь на 2D Map и 3D Map и выберите конкретные типы файлов для экспорта из каждого из них. Затем выберите Run Reconstruction. После завершения обработки данных, запасы готовы к измерению.

Анализ запасов

При просмотре карты или модели используйте инструмент Annotation and Measurement в правом нижнем углу (может потребоваться прокрутка вниз). С помощью инструментов "Аннотация и измерения" DJI Terra можно навести булавку и получить координаты места, измерить расстояние до груды материалов, измерить площадь на карте или объем полигона.
Чтобы измерить запасы, выберите инструмент "Объем" и щелкните вокруг единиц запасов. После двойного щелчка для завершения аннотации Terra вычислит объем груды.

После вычисления объема материалов на выходе получаются объемы Cut и Fill. Также имеется возможность изменить базовую плоскость на одну из двух:

1. Средняя плоскость: при этом рассчитывается дно единиц путем усреднения высоты по всей аннотации. Это рекомендуемое значение для большинства запасов и наиболее точное для отдельно стоящих единиц.
2. Самая низкая точка: часто отвалы находятся в бункерах или прижаты к стенам. Lowest Point (Самая низкая точка) позволяет измерять базовую плоскость по самой низкой точке возвышения в запасах, поскольку нельзя измерить заднюю часть бункера.

После расчета аннотации можно сохранить ее, чтобы сохранить запись о конкретной груде запасов. Аннотации могут быть экспортированы в виде одного листа формата xlsx, содержащего название аннотации, используемую базовую плоскость, значения разреза и заполнения.

Экспорт

Хотя DJI Terra обладает функциональностью, позволяющей вести учет запасов, часто клиенты предпочитают импортировать данные в выбранную ими программную платформу. При экспорте важно знать, какой тип данных поддерживает выбранная вами программа. Для измерений запасов наиболее распространенным вариантом экспорта в формате 2D является изображение в формате Tiff. Для 3D-формата большинство программ для анализа запасов вместо 3D-сетки используют облако точек в формате las.
Чтобы экспортировать карту или модель, вернитесь на главный экран и выделите свой проект. Выберите опцию "Экспорт" и укажите, какие данные необходимо экспортировать.

Решения сторонних производителей

Наиболее распространенным программным обеспечением для анализа состояния земляных и складских запасов для пользователей в области строительства и горнодобывающей промышленности является Trimble Business Center. Другим вариантом является компании DroneDeploy и Propeller Aero, которые имеют надежные инструменты для измерения запасов. Хотя эти инструменты обычно стоят дороже, чем Terra, в них добавлено больше инструментов, а данные хранятся в облаке. Одним из примеров инструментов анализа запасов DroneDeploy является возможность измерения запасов во времени, просмотра контурных линий, а также назначения плотности и стоимости материалов.

Где купить продукты DJI?

Для приобретения продуктов от DJI просто позвоните нашим менеджерам по телефону +7 (727) 390 70 15 или напишите на почту sales@drone.com.kz.