Fenntartható fejlődés a magyar földmérés és térképészet szakterületén XXXII. VÁNDORGYŰLÉS Békéscsaba 2019. Július 4-6. PILÓTA NÉLKÜLI LÉGI JÁRMŰVEK A FÖLDMÉRÉSBEN
Légi Térképészeti és Távérzékelési Egyesület Aerial Cartographic and Remote Sensing Association Célkitűzések: Térképek készítése, felmérések végzése, szakmai ajánlások kidolgozása Repülőgépes, helikopteres, léghajós, pilóta nélküli repülőeszközös (UAV) fényképezéssel és egyéb adatrögzítéssel foglalkozó intézetek, cégek, magánszemély egybegyűjtése és segítése Légi fényképezés története, repülőgépes és műszeres emlékek felderítése Információközlés, műszaki és jogi segítségnyújtás, közösségi élet kialakítása
UAV típusok Alapfogalmak Drone UAV UAS RPAS UCAV/UCAS Csoportosítások Méret/tömeg Meghajtás típusa szerint Elektromos Üzemanyag Szárnyszerkezet szerint Merevszárnyú Forgószárnyú
UAV típusok Hobbi célú drónok (nem mérnöki munkához) - rövid repülési idő, kisfelbontású kamera/kamera nélkül - hobbi célú felhasználás, kiértékelésre kevésbé alkalmazható felvételek készítése - helymeghatározási lehetőség nélkül
UAV típusok Felmérési célra használható drónok (belépő szint) - közel fél órás repülési idő, nagyfelbontású kamera/kamerarendszer - felmérés és látvány célú felvételek készítése, élőképes kapcsolat - helymeghatározás, előre definiált repülési útvonal - tájékozódást segítő szenzorok
UAV típusok Professzionális drónok - egyedi igényekre szabott, nagy teherbírású eszközök - kamerarendszerek, felmérő eszközök, tárgyak szállítása - Hosszú repülési idő, komplex szenzorrendszer - Automata repülés
Digitális fotogrammetria Fénykép (vagy video) alapú felmérés 2D képekből 3D modell, közös pontok alapján Legalább 70-75% átfedés a képek között (nem homogén homlokzatoknál 30%) Éles képek, felbontás, időjárás Structure from motion Lassabb feldolgozás Textúra
LIDAR Rendkívül nagy mennyiségű adat (több százezer, akár millió pont/másodperc) Ismert szögek és távolság ismeretében meghatározza a pontok térbeli koordinátáit, akár milliméteres sűrűséggel Több száz méteres hatótávolság Kész pontfelhő Nincs textúra
Jogi útvesztő - Jelen engedély szükséges: repülés (UAV vagy bármi más) légi távérzékelés (ha ortofotózás vagy térképezés a cél) engedély NEM szükséges: földi felmérés fotózás (kivéve, ha közben repülőn ülünk és utána térkép készül belőle ) LÉGTÉRENGEDÉLY HM Állami Légügyi Főosztály NKH Légügyi Hivatal TÁVÉRZÉKELÉSI ENGEDÉLY MH Geoinformációs Szolgálat (GEOSZ)
Engedélyek típusai Drónozni eseti légtérengedéllyel szabad: G osztályú légtérben (ha nincs semmi kijelölve, akkor bárhol 4000 láb alatt) ha térkép szerint érintett légtér alsó határa nem éri el az 500 m AGL (1500 láb AGL-t) Drónozni eseti légtérengedéllyel + légiforgalmi szolgáltatói engedéllyel + repülésbiztonsági elemzéssel szabad: nem korlátozott vagy tiltott légtérben, ahol IFR engedélyezett azaz: A-F légterekben vagy ahol IFR engedélyezett (jellemzően repterek környékén) Drónozni eseti + korlátozott légtér-engedéllyel szabad: bármilyen korlátozott légtérben (jellemzően LHR1, természetvédelmi/környezetvédelmi légtérben) Drónozni engedélyek nélkül nem szabad + tevékenységi bejelentési kötelezettség
Jogi útvesztő - Jövő Jelentős könnyítések várhatók a drónpilóták számára. Jogkövető magatartás és az életszerűbb munkavégzési lehetőségek segítése a cél. EU tervezettel harmonizálva új magyar jogszabály alkotása előrehaladott állapotban van. Véleményezés megtörtént, 2020-tól várható. Kategorizálás súly, repülési magasság, terület és tevékenységi kör szerint. Néhány napos, online engedélykérési lehetőség. Mentesség az eseti légtérhasználati engedély megléte alól.
Felszállás előtt Felmérés tervezési feladatok
Repüléstervezés Tablet/okostelefon/beépített kijelző? Android/iOS? Pix4D Altizure DroneDeploy Ardu MissionPlanner (PC) + Litchi Map Pilot 3D Survey Pilot
Felmérés tervezés Felmérendő objektum elhelyezkedése, környezet, fedettség Mi határozható meg hatékonyabban földről és levegőből? Szükséges felbontás, részletgazdagság Optimalizálás ne mérjünk túl sokat feleslegesen Átfedés vagy pontosság? Geometriai kompromisszum
Illesztőpontok - Hagyományos módszerekkel meghatározott koordináták - Kiértékelés során automatikusan vagy manuális jelölve az illesztőpontokat megadhatjuk a mért koordinátát - Eredmény: alak és mérethelyes, georeferált pontfelhő Bármilyen a levegőből jól látható terepi objektum megfelel a célra, fontos az illesztőpontok megfelelő hálózati elrendezése. Helytelen és helyes elrendezés vonalas létesítmény felmérése esetén: Georeferálás
Georeferálás A georeferálás segítségével javíthatunk a kiértékelés pontosságán, felhasználva a terepen elhelyezkedő objektumok helyzetének koordinátáit. Légi térképezésnél: - Geotag és külső tájékozási adatok felhasználása - Eszközön található GPS, IMU - Fedélzeti RTK vagy PPK javított helymeghatározás
Illesztőpont típusok I. Forrás: Busics, Lennert ACRSA 2018 Konferencia
Illesztőpont típusok II. Forrás: Busics, Lennert ACRSA 2018 Konferencia
Pontfelhő előállítás
Pontfelhő regisztráció TLS, MLS és UAS állományok regisztrációja Közös pontok halmaza Octree Zajszűrés, pontfelhő tisztítás
Pontfelhő tisztítás Zaj Fajtái: szisztematikus zaj (pontfelhőben jellemző) nem szisztematikus ( fehér ) zaj Többnyire normális eloszlású Kevés szomszéd Statistical Outlier Filter: A x = szomszédos pontok távolságának átlaga; megj.: (a figyelembe vett szomszédos pontok száma paraméterezhető) nsigma = szórási arányszám D x = környező pontok távolságának szórása d z = teljes adatsor távolsági arányszáma d x = X pont távolsági arányszáma d z = [(A x + (nsigma * D x ))+(A y + (nsigma * D y ))+ +(A n + (nsigma * D n ))]/n X zaj, ha d x > d z Hibaszűrés Hibás pontcsoportok elkülönítése Hibás kiértékelés vagy visszaverődés eredménye Azon pontok halmaza, amelyeknek bár vannak szomszédjai, de együtt különálló csoportot képeznek Megoldás: Octree alapján klasszifikálni Octree: 3D adattárolási struktúra, amelyben a teret egyenlő méretű kockákra osztva, majd azokat további 2x4 kockára osztva képezhetjük le Octree létezik, ha az általa lefedett térrészben található pont Connected Components Component: azon octreek csoportja, amelyben legalább n számú létező octree található
Ortofotó Ortogonális, térképi rendszerbe transzformált mérhető légifényképek. Akár néhány cm felbontású és abszolút pontossággal rendelkező termék állítható elő! Geometriai torzulásoktól mentes Egységes méretarány Hatékonyabb tervezés
Ortofotó részletessége
Ortofotó részletessége
Ortofotó részletessége
Ortofotó vektorizálása - QGIS
Ortofotó vektorizálása - AutoCAD
Ipari területek, bányák Földről készült felvétel nem tudja pontosan visszaadni a valóságot Területek mérete, üzemek, út és csőhálózatok elhelyezkedése Tartály térfogatváltozás Bányák felmérése, szélső pontosság, tömegszámítások, változások nyomon követése Átláthatóbb, pontosabb ütemezés, megtakarítás
3D Modell
Csobánc Vára 3D Modell
Csobánc Vára DSM vagy DTM? Osztályozás nehézségei
Csobánc Vára Ortofotó és szintvonalak
Vegetáció elemzés Infravörös tartomány Felszínborítottság, Földhasználat Hozamtérképek Vízellátottság Erózió
Hőkamerás vizsgálatok
Településkép védelem Napelem kataszter Energetikai vizsgálatok Létesítmény gazdálkodás Zöld területek, árnyékolás Csapadékelvezetés, lefolyásvizsgálat Átjátszóállomás, távvezetékek felmérése Egyéb lehetőségek
ELLENŐRZÉS! Ellenőrzőpontok elhelyezése, bemérése A munkaterület mérete, elhelyezkedése Az ellenőrzőpontok száma Az ellenőrzőpontok sűrűsége, eloszlása Az ellenőrzőpontok bemérésének módja, megbízhatósága Mérési bizonytalansággal és a transzformációs hibákkal számolni kell! Minden munkánál ellenőrző méréseket KELL végezni! Véletlenszerűen kiválasztott, jól azonosítható legyen. A feldolgozó szoftvernek ne adjuk meg ezeket. Külső szoftverben ellenőrizzük. Az eltérések abszolút értékeinek átlaga A legnagyobb előforduló eltérés Az eltérések szórása
RMSE (Root Mean Square Error) számítása koordinátákból A számítások alapjául az FGDC alábbi szabványa szolgált: Federal Geographic Data Committee FGDC-STD-007.3-1998 Geospatial Positioning Accuracy Standards Part 3: National Standard for Spatial Data Accuracy Appendix 3-A. Accuracy Statistics (normative) p. 13-14
Köszönöm a figyelmet! XXXII. VÁNDORGYŰLÉS Légi Térképészeti és Távérzékelési Egyesület Békéscsaba 2019. Július 5.