Co pomierzy dron?

Na ile bezzałogowe maszyny latające nadają się do pomiarów wysokościowych i sytuacyjnych szczegółów terenowych I, II i III grupy? W sierpniowym GEODECIE (już w sprzedaży) sprawdzają to naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu oraz praktycy z poznańskiej firmy GEOBIZ.

Jeszcze na początku lat 80. XX wieku dominującą fotogrametryczną metodą opracowania była metoda analogowa, następie analogowo-analityczna, analityczna i obecnie (preferowana nie tylko przez zleceniodawców, wykonawców i użytkowników, ale również wymagana przez najnowsze uwarunkowania prawne – metoda cyfrowa. Jednostki naukowo-badawcze oraz geodezyjne i fotogrametryczne przedsiębiorstwa komercyjne inwestują w nowoczesne fotogrametryczne i teledetekcyjne technologie pomiarowe, takie jak: naziemny lub lotniczy skaning laserowy, mobilne systemy mapowania czy bezzałogowe systemy latające (BSL).

Bezzałogowe systemy latające (Un­manned Aerial System, UAS) mają obecnie bardzo szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach życia. Mogą to być np. rozwiązania pozwalające na przeprowadzenie lotu na wysokim pułapie, głównie przeznaczone do użytku wojskowego – zasięg takiego statku przekracza 2000 km, wysokość lotu może dochodzić do 20 km, a maksymalny czas lotu wynosi nawet 48 godzin. BSL stosowane do celów cywilnych, w tym fotogrametrycznych i teledetekcyjnych, to z reguły statki latające należące do segmentu typu mikro-UAS lub mini-UAS, które charakteryzują się niewielką masą własną oraz niewielką maksymalną ładownością (mikro mniej niż 5 kg, mini mniej niż 30 kg). Wskutek miniaturyzacji, mając na uwadze ich udźwig, takie systemy nie są w stanie znajdować się w powietrzu dłużej niż 1-2 godziny, a ich zasięg wynosi do 10 km. Najczęściej wykorzystywane są BSL, których udźwig oscyluje w granicach 0,5-2,5 kg, a czas trwania lotu to kilkadziesiąt minut.

Każdy BSL musi się składać z kilku bazowych elementów, tj.: platformy nośnej statku (do której zamontowane są różnorakie sensory do pozys­kiwania danych), systemu awioniki (do manualnego sterowania statkiem lub autonomicznego sterowania lotem), systemu transmisji danych pozyskanych sensorami (np. aparatem cyfrowym), naziemnej stacji kontrolnej (za pomocą której projektuje się trasę nalotu), systemu kontroli lotu (w skład którego mogą wchodzić urządzenia: GPS, INS, altimetr, barometr, odometr, magnetometr).

Spektrum zastosowań cywilnych systemów bezzałogowych jest bardzo szerokie. Aktualnie wykorzystywane są m.in. w: rejestracji i monitoringu środowiska naturalnego (obszary leśne, zbiorniki wodne, kopalnie odkrywkowe), rolnictwie (ocena stanu upraw czy usprawnienie procesu nawożenia), ratownictwie medycznym (poszukiwanie zaginionych osób, dostarczenia pożywienia/lekarstw w trudno dostępne miejsca), reklamach i marketingu (fotografowanie i nagrywanie wideo przy sprzedaży nieruchomości), leśnictwie (ochrona przeciwpożarowa, tropienie kłusowników czy obserwacja i badanie życia dzikich zwierząt).

Ze względu na niski pułap lotu bezzałogowe statki mają możliwość fotografowania poniżej podstawy chmur. Do ich zalet zalicza się też stosunkowo niskie koszty zakupu i eksploatacji systemu, zazwyczaj brak wymogu użytkowania lotniska do startu i lądowania oraz wysoką rozdzielczość otrzymanych produktów, sięgającą pojedynczych centymetrów lub nawet milimetrów. BSL bardzo ważne zastosowanie znalazły również w geodezyjnych pomiarach fotogrametrycznych wykonywanych przede wszystkim dla obszarów niezurbanizowanych, terenów o niedużej powierzchni (do kilku tysięcy hektarów) lub terenów o ograniczonej dostępności. Dzięki wykorzystaniu niemetrycznych kamer czy skanerów laserowych możliwa jest realizacja różnych prac wymagających zachowania centymetrowej dokładności. Produkty fotogrametryczne BSL mogą również znaleźć inne zastosowanie, takie jak: określenie stanu użytkowania i opracowania planistyczne, gdzie wymagania dokładnościowe są mniej rygorystyczne.

Cel opracowania
W niniejszym artykule przedstawione zostaną wyniki wspólnych badań prowadzonych przez pracowników Instytutu Geodezji i Geoinformatyki (IGiG) Uniwersytetu Przyrodniczego we Wroc­ławiu, studentów należących do Studenckiego Koła Naukowego Geoinformatyków (działającego przy IGiG) oraz Zespołu Fotogrametrii Przedsiębiorstwa Usług Geodezyjno-Kartograficznych GEOBIZ w Poznaniu. Celem prac była ocena możliwości wykonywania – z wykorzystaniem technologii BSL – sytuacyjnych i wysokoś­ciowych pomiarów fotogrametrycznych szczegółów terenowych I, II i III grupy dokładnościowej, będących obiektami przestrzennymi objętymi bazą danych BDOT500. Prace badawcze zrealizowano w terenie miejskim o zróżnicowanej rzeźbie terenu.

Ocenę jakości stworzonych produktów fotogrametrycznych (tj. ortomozaiki i NMPT) postanowiono określić empirycznie poprzez porównanie współrzędnych szczegółów terenowych pozys­kanych z produktów fotogrametrycznych ze współrzędnymi referencyjnymi tych szczegółów, które zostały uzyskane na podstawie dokładnych pomiarów bezpośrednich.

Ze względów technicznych pomiary przeprowadzono w Obornikach Śląskich, powiat trzebnicki, województwo dolnośląskie. Czynnikami decydującymi o wyborze miejsca były: zmienne ukształtowanie i zagospodarowanie terenu oraz bliskość Wrocławia. Wynikowa ortofotomapa została bezpłatnie przekazana władzom miasta Oborniki Śląskie.

Pełna treść artykułu w sierpniowym wydaniu GEODETY, a w nim ponadto:
• Na drony przyjdzie jeszcze czas – mówią Jacek Siedlik i Witold Kuźnicki z MGGP Aero, obalając mity narosłe wokół wykorzystania UAV w fotogrametrii
• Innowacyjny system zarządzania dla kodyfikacji linii kolejowej, cz. I
• Przykład wykorzystania specustawy drogowej do pacyfikacji właścicieli nieruchomości opisuje Bogdan Grzechnik
• Nieruchomość i jej wycena – przypadki z praktyki sądowej omawia sędzia Magdalena Durzyńska
• Mapy granic Wielkiego Księstwa Poznańskiego (1815-48)

Redakcja