Po co w dronie RTK?

Bezzałogowe statki latającej (UAV) mają szerokie spektrum zastosowań i coraz częściej wykorzystywane są także przez geodetów. Aby zaspokoić rosnące wymagania rynku geodezyjnego, oczekującego przede wszystkim wysokiej dokładności i efektywności pomiaru, w bezzałogowcach montowane są systemy precyzyjnego pozycjonowania GNSS – najczęściej odbiorniki RTK. Z jednej strony mają one ograniczyć liczbę fotopunktów, a tym samym przyspieszyć pomiar. Z drugiej strony zwiększają spójność pozyskiwanych danych, co przekłada się na poprawę dokładności finalnego produktu. Kluczowe pozostaje jednak pytanie, czy różnica jest na tyle duża, że będzie warta wyłożenia dodatkowych pieniędzy na sprzęt?

• W locie zamiast w terenie
W przypadku wykorzystania bezzałogowych maszyn latających do celów geodezyjnych zasadniczym aspektem jest dokładność końcowego opracowania – numerycznego modelu pokrycia terenu czy ortofotomapy. Związana jest ona z wieloma czynnikami, takimi jak: stabilność lotu, parametry sensora optycznego, plan nalotu (piksel terenowy, pokrycie poprzeczne/podłużne), ale przede wszystkim ze sposobem pozyskania georeferencji. W przypadku bezzałogowców dotychczas była ona pozyskiwana na podstawie fotopunktów naziemnych oraz wyrównania bloku zdjęć metodą niezależnych wiązek. Na jakość końcowego opracowania wpływa wówczas dodatkowo: gęstość i sposób rozmieszczenia fotopunktów, dokładność ich pomiaru oraz rozpoznawalność znaku na zdjęciach. Zastosowanie fotopunktów wiąże się z dodatkowymi pracami terenowymi i biurowymi. Muszą one bowiem zostać odpowiednio zamarkowane przed rozpoczęciem nalotu, następnie pomierzone, a po wykonaniu nalotu poprawnie zaznaczone na zdjęciach. Są to najbardziej pracochłonne etapy całego opracowania, które potrafią nawet dwukrotnie wydłużyć czas realizacji zlecenia. Dodatkowo trzeba mieć na uwadze, że nieodpowiednie rozmieszczenie fotopunktów może powodować występowanie miejsc o obniżonej dokładności.

Rozwiązaniem tego problemu są systemy precyzyjnego pozycjonowania bazujące na odbiornikach RTK montowanych bezpośrednio na pokładzie UAV. Pozwalają one na pozyskiwanie informacji o georeferencji wprost, wyznaczając współrzędne środków rzutów z dokładnością do kilku centymetrów. Dzięki temu na etapie wyrównania zdjęć metodą niezależnych wiązek są one traktowane analogicznie do fotopunktów, a tym samym zwiększają nadliczbowość obserwacji. Bezpośrednio przekłada się to na poprawę spójności i dokładności całego opracowania. W ten sposób możliwe jest wykonywanie ortofotomapy i numerycznych modeli pokrycia terenu z dokładnoś­cią kilku centymetrów, i to bez użycia fotopunktów.

• Metodologia testu
W ramach prac badawczych firma FlyTech UAV przeprowadziła pomiar testowy, którego celem było wyznaczenie parametrów dokładnościowych uzyskiwanych dzięki precyzyjnemu pozycjonowaniu GNSS. Wykorzystano w nich własnego bezzałogowca Fenix wyposażonego w odbiornik RTK. Nalot wykonano w listopadzie 2016 r. na terenie Piekar Śląskich i objął on obszar około 1,2 km kw., na którym rozmieszczono 46 punktów kontrolnych.

Podstawowym założeniem testu było jak najwierniejsze odzwierciedlenie typowych warunków pomiarowych. W tym celu zaplanowano nalot przy nas­tępujących parametrach:
• rozmiar piksela terenowego – 2 cm,
• pokrycie – 50% poprzeczne i 80% podłużne,
• aparat – Sony a6000 z obiektywem Voigtlander 40 mm,
• wysokość lotu – 200 m,
• prędkość przelotowa – 15-20 m/s.

Nalot został przeprowadzony przy stosunkowo wietrznej pogodzie – średnia prędkość wiatru wynosiła wówczas 8 m/s. W ciągu 50-minutowej misji wykonano 1081 zdjęć, które następnie poddano obróbce w oprogramowaniu Agisoft PhotoScan, generując ortofotomapę oraz NMPT…

Pełna treść artykułu dostępna jest w lutowym GEODECIE – zarówno w wydaniu cyfrowym, jak i tradycyjnym (dostępnym od dziś, 6 lutego).