Wykorzystanie BSL w pracach geodezyjnych w firme GEOXY

Wymagające drony

Opracowanie danych fotogrametrycznych w standardzie geodezyjnym nie jest łatwe i zazwyczaj bywa czasochłonne. Dotyczy to również danych pozyskanych z wykorzystaniem bezzałogowych statków latających.

Prace bazujące na zdjęciach z BSL to prace fotogrametryczne, po prostu. Podkreślam to celowo, ponieważ często można się spotkać z określeniem – zupełnie niepoprawnym – „pomiar wykonywany dronem”. Wykorzystanie BSL w pomiarach geodezyjnych okazało się przełomem, ale w tym sensie, że przyczyniło się do bardziej intensywnego wykorzystania fotogrametrii.

W naszej firmie GEOXY fotogrametrią zajmujemy się już od wielu lat. BSL traktujemy jako dopełnienie fotogrametrii tzw. wielkoformatowej. Posiadając duże doświadczenie w realizacji opracowań fotogrametrycznych, staramy się obiektywnie patrzeć na możliwości BSL. Nie licytujemy się z nikim, która fotogrametria jest lepsza: załogowa czy bezzałogowa. Naszym zdaniem jest miejsce dla każdej z nich. Uważamy jednak, że opracowanie danych fotogrametrycznych pozyskanych z wykorzys­taniem BSL spełniających standardy geodezyjne wymaga znacznie większego nakładu pracy, niż jest to powszechnie przedstawiane.

Ortofotomapa

Najbardziej oczywisty produkt fotogrametryczny, jaki przychodzi nam na myśl, gdy mówimy o wykorzystaniu BSL, to ortofotomapa. Mimo to opracowanie poprawnej orto­fotomapy ze zdjęć pozys­kanych z pokładu drona tylko pozornie jest zadaniem łatwym. Dotyczy to szczególnie obszarów mocno zurbanizowanych i o zróżnicowanym ukształtowaniu terenu. Bardzo ważne jest wtedy, aby program, który wykorzystujemy do tworzenia ortofotomapy, posiadał możliwość importu zewnętrznego numerycznego modelu terenu (NMT) – innego niż powstały automatycznie w procesie matchingu zdjęć. Taka funkcja pozwala na opracowanie produktu, na którym wszystkie krawędzie budynków i ich bezpośrednie sąsiedztwo mają rzeczywisty kształt (bez zniekształceń). Realizując własne zlecenia, automatycznie wygenerowany model edytujemy w innym oprogramowaniu (np. Terrascan), a następnie importujemy ponownie do oprogramowania typu UAS Master (Inpho) i generujemy ortofoto­mapę.

Walory geometryczne i interpretacyjne są dla nas kluczowe, jeżeli opracowanie ma być wykorzystywane do celów geodezyjnych. Niezależnie od sposobu pozyskania zdjęć wymagania, które stawiamy ortofotomapie, są takie same. Nie stosujemy taryfy ulgowej dla zdjęć pozys­kanych z pokładu BSL.

NMT

Numeryczny model terenu otrzymany automatycznie poprzez matching zdjęć daje oczekiwane rezultaty wyłącznie na obszarach niepokrytych wysoką roślinnoś­cią w postaci krzewów lub drzew. Na obszarach zakrzewionych i zadrzewionych uzyskany w ten sposób NMT nie spełnia zazwyczaj wymagań dokładnoś­ciowych. W takim przypadku konieczne jest wykonanie dodatkowej, zazwyczaj manualnej klasyfikacji otrzymanej chmury punktów lub uzupełnienie otrzymanej chmury pomiarami stereoskopowymi. Tylko tak przygotowany NMT może spełnić wymagania dokładnościowe stawiane standardowym pracom geodezyjnym (RMSE < 0,10 m).

Niestety, nie wszyscy są świadomi tych ograniczeń i konieczności wykonania dodatkowych prac, przez co fotogrametria jest czasami niesłusznie eliminowana z procesu tworzenia dokładnego NMT. Potencjalne niedoskonałości nie są bowiem wadą fotogrametrii, tylko wynikają z błędnego zastosowania tej technologii.

Fragment NMT ze zdjęć z BSL opracowywany dla bardzo trudnego i zróżnicowanego wysokościowo obszaru w rejonie Sosnowca

Mapa do celów projektowych

Geodezyjny pomiar fotogrametryczny wykonujemy na stacji fotogrametrycznej przede wszystkim (ale nie tylko) metodą stereoskopową. Dlaczego w taki sposób? Według nas gwarantuje on najwyższą dokładność. Geodezyjny pomiar fotogrametryczny jest wykonywany w celu pozyskania szczegółów terenowych, które w dalszej kolejności stanowią treść mapy. Poza zastosowaniem punktów kontrolnych w procesie aerotriangulacji dodatkowo mierzymy wybrane szczegóły terenowe metodą GNSS. Ta podwójna kontrola upewnia nas, że rezultat geodezyjnego pomiaru fotogrametrycznego jest poprawny.

Fragment mapy do celów projektowych na podkładzie z ortofotomapy uzyskanej ze zdjęć z BSL

Przyjmują wam w PODGiK operaty z drona?

To pytanie nie jest żartem. Pojawia się ono bardzo często i świadczy o potrzebie doprecyzowania przepisów w zakresie stosowania BSL w geodezji. Pamiętam taką zabawną sytuację, kiedy wyceniając prace jednemu z klientów, zaoferowaliśmy operat techniczny autoryzowany przez osoby posiadające uprawnienia z zakresu 1 i 7. Nasz klient był zaskoczony, ponieważ spodziewał się, że będzie musiał „przerabiać” nasze pomiary „na pomiary GNSS lub tachimetryczne”. To, że oddajemy do POD­GiK-u operaty, w których wprost przedstawiamy wyniki pomiarów fotogrametrycznych, było dla niego zaskoczeniem.

Tak właśnie robimy. Nie przerabiamy pomiaru fotogrametrycznego na inny. Uważamy, że w myśl obowiązujących przepisów możemy taki pomiar wykonywać, stosując zdjęcia pozyskane z wykorzystaniem BSL. Trzymamy się jednak żelaznej zasady, że wszystkie prace fotogrametryczne będące źródłem dla geodezyjnych pomiarów fotogrametrycznych muszą być zatwierdzone przez osoby z uprawnieniami z zakresu 7. Naszym zdaniem osoba odpowiedzialna za opracowanie aerotriangulacji i ortofotomapy służącej do geodezyjnych pomiarów fotogrametrycznych czy kartometrycznych powinna takie uprawnienia posiadać.

LiDAR

Lotnicze skanowanie laserowe LiDAR z pokładu BSL stosujemy w przypadku obszarów o dużej powierzchni intensywnie pokrytych roślinnoś­cią, czyli wtedy, gdy pomiar fotogrametryczny nie jest ekonomicznie uzasadniony. Nie uważamy jednak, że LiDAR jest zawsze bardziej korzystny niż pomiar stereoskopowy. Jest on po prostu stosowany do innego rodzaju prac – np. wtedy, gdy wymagana jest wysoka gęstość chmury punktów lub wynikowy NMT o „oczku siatki” na poziomie kilkunastu centymetrów. W takim przypadku, skanując teren z gęs­tością powyżej 100 pkt/?m2, możemy otrzymać nie tylko dokładny NMT, ale również – bazując na sklasyfikowanej chmurze punktów – precyzyjną lokalizację linii energetycznych czy roślinności.

Podobnie jak przy opracowywaniu zdjęć lotniczych, aby uzyskać produkt o wysokiej dokładności (RMSE < 0,10 m) należy wykonać skrupulatną, dokładną klasyfikację chmury punktów. Szczególnie gdy wyniki pomiarów będą stanowić treść mapy do celów projektowych.

Otrzymanie poprawnie skla­syfikowanej chmury punk­tów o gęstości powyżej 100 pkt/m2 wymaga dużego nakładu pracy. Dlatego należy zachować właściwą relację między gęstością chmury a walorami pomiarowymi. Jeś­li skanujemy z dużą gęstoś­cią, a jednocześnie punkty reprezentujące rowy zlokalizowane przy drogach nie zostały właś­ciwie sklasyfikowane, to rodzi się pytanie: w jakim celu wykonujemy takie skanowanie, skoro jego efekty nie zostały właś­ciwie skonsumowane?

Chmura punktów pozyskana ze skanowania laserowego wykonanego z pokładu BSL

Dobry produkt a kontrola

W GEOXY podczas realizacji prac geodezyjnych wykorzystujemy wiele technik pomiarowych. Zastosowanie pomiarów fotogrametrycznych bazujących na zdjęciach pozyskanych z BSL jest jedną z nich. Uważamy jednak, że aby uzyskać wiarygodne wyniki, czyli produkty spełniające standardy geodezyjne, należy wykonać niezbędne dodatkowe prace kameralne czy manualne.

Po wielu latach stosowania BSL zapewnienia producentów na temat wydajności sprzętu czy możliwości opracowania danych w sposób w pełni automatyczny traktujemy z przymrużeniem oka. Zawsze przed podjęciem decyzji o ewentualnym zakupie szczegółowo testujemy oferowane urządzenia, w tym jakość produktów, które możemy za ich pomocą otrzymać. Niezależnie od zastosowanego urządzenia jesteśmy świadomi, że uzyskanie wiarygodnych wyników pomiarów fotogrametrycznych wymaga stosownego nakładu pracy, a przede wszystkim kontroli. Musimy o tym pamiętać, jeś­li chcemy oferować klientom produkty fotogrametryczne wysokiej jakości geodezyjnej.

Mirosław Guzik
GEOXY

Artykuł opublikowano w bezpłatnym niezbędniku sprzętowym DRONY DLA GEODETY 2019 – pobierz w formie interaktywnego flipbooka lub pliku PDF