Opracowanie ortofotomapy dla MPL Katowice w Pyrzowicach

Nad uziemionymi samolotami

Krakowska firma Geoxy już nieraz realizowała pomiary z wykorzystaniem dronów na terenie portów lotniczych. Ostatnio w kwietniu br. tuż po wprowadzeniu obostrzeń związanych z pandemią COVID-19 i właśnie o tym jest ten artykuł. Mirosław Guzik dzieli się również ogólnymi spostrzeżeniami na temat pomiarów fotogrametrycznych z niskiego pułapu.

Pomiary fotogrametryczne z niskiego pułapu rozwijają się dynamicznie i co kilka miesięcy jesteśmy świadkami wprowadzenia na rynek nowych urządzeń. W świadomości społecznej technologia ta jednak nie istnieje i nie kojarzy się z innowacjami czy pionierskim podejściem do realizacji projektów geodezyjnych. Nawet osoby związane z geodezją nie dostrzegają fotogrametrii tam, gdzie stanowi ona istotę danego zagadnienia. Obecnie okreś­lenie „pomiar fotogrametryczny” próbuje się zastąpić pojęciem „pomiar dronem”.

Jak niska (niesłusznie) jest ranga fotogrametrii, pokazuje nowe rozporządzenie w sprawie standardów technicznych, gdzie słowo „fotogrametria” nie pada w żadnej formie. Usunięcie zapisów o „pomiarze fotogrametrycznym” spowoduje powstanie wątpliwości, czy do prac fotogrametrycznych wykonywanych z wykorzys­taniem zdjęć pozyskanych przez bezzałogowe statki powietrzne (BSP) konieczne są uprawnienia z zakresu 7. Interpretacja GUGiK z listopada 2019 r. mówiła, że legitymowanie się tymi uprawnieniami w przypadku realizacji prac polegających na „pozyskaniu oraz przetworzeniu zdjęć wykonanych z drona (BSP), utworzeniu przestrzennego modelu terenu” jest konieczne. Natomiast podczas wideo­konferencji dotyczącej nowych standardów w czerwcu br. GGK zapowiadał już, że takiego wymogu nie będzie. Moim zdaniem szkoda, że zamiast umożliwić wszystkim zainteresowanym nabycie uprawnień z zakresu 7 poprzez wykazanie doś­wiadczenia fotogrametrycznego w pracach związanych z BSP, wolimy stwarzać pozory, że fotogrametrii w tych pracach nie ma – jest za to „pomiar dronem”.

Pionierskie projekty

W związku z tym trudno się dziwić, że w pomiarach z niskiego pułapu fotogrametrii nie dostrzegają osoby spoza geodezji. Bodajże 2 lata temu czytałem na jednym z ogólnopolskich portali internetowych o „pierwszym w Polsce”, „przełomowym” locie dronem nad terenem lotniska. Wydarzenie to zostało uznane przez autora artykułu jako „pionierskie”. Jest wysoce prawdopodobne, że redaktor odpowiedzialny za wspomniany artykuł nie sprawdził, czy jacyś geodeci lub fotogrametrzy wykonywali podobne loty, i w sposób niezamierzony zignorował środowisko geodezyjne.

Niewątpliwie byłby zaskoczony, że nasza firma geodezyjna Geoxy (zapewne niejedyna w Polsce) ma za sobą wykonane zgodnie z przepisami prawa loty w strefie kontrolowanej lotniska (CRT) oraz na terenie portu lotniczego, które odbyły się kilka lat przed opisywanym „pionierskim” wydarzeniem. Wszystko dlatego, że nie kojarzymy się z innowacyjnoś­cią i nikt nie szuka pionierskich projektów w geodezji i fotogrametrii. Jednocześ­nie nasz upór oraz chęć stosowania coraz nowszych technologii pozwalają nam z powodzeniem realizować innowacyjne zamierzenia, często znacznie wcześniej niż inni.

Port lotniczy w czasach koronawirusa

Epidemia COVID-19 znacząco wpłynęła na życie każdego z nas – zarówno zawodowe, jak i prywatne. Nawet jeśli bezpośrednio nie zostaliś­my zakażeni i nie przebywaliśmy w szpitalu czy na kwarantannie, to funkcjonowanie w tej nowej rzeczywistości było (jest) dla wszystkich bardzo uciążliwe. Są jednak, o dziwo, takie prace, którym tzw. lockdown sprzyja.

Tuż przed wprowadzeniem obostrzeń otrzymaliśmy zlecenie na wykonanie ortofotomapy dla Międzynarodowego Portu Lotniczego Katowice w Pyrzowicach. Była to nasza kolejna praca dla tego klienta. Wcześniej dostarczyliśmy orto­fotomapy z pikselem terenowym (GSD) 2,5 cm, a teraz – 5 cm i 10 cm.

Port lotniczy to bardzo trudny obszar do wykonania zdjęć z wykorzystaniem BSP i opracowania na ich podstawie ortofotomapy. Aby taki lot wykonać, należy uzys­kać zgodę Polskiej Agencji Żeglugi Powietrznej, utrzymywać regularny kontakt z kontrolą lotu, błyskawicznie reagować na wszelkie polecenia i – mówiąc pół żartem, pół serio – unikać irytacji oficera dyżurnego. Być może ten ostatni warunek jest nawet najważniejszy.

Ze względu na bezpośredni kontakt z innymi użytkownikami ruchu lotniczego przede wszystkim trzeba wykazać się profesjonalizmem zarówno w zakresie posiadanych umiejętności, jak i stosowanego sprzętu. Do pracy w terenie, gdzie wymagana jest błyskawiczna reakcja na polecenia wieży kontroli lotów, wykorzystujemy tylko takie urządzenia, które dadzą nam absolutną pewność w tym zakresie.

Podczas wcześniejszych nalotów posługiwaliśmy się platformą UX5 Trimble’a, tym razem jednak zdecydowaliś­my się na wykorzystanie płatowca UX11 z systemem PPK (post processed kinematic) firmy Delair. Przygotowaniem planów lotu zajęło się dwóch naszych doświadczonych pilotów BSP. Cały obszar opracowania – około 15 km2 – został podzielony na 8 nalotów. Uznaliś­my, że dzięki lockdownowi, a w konsekwencji zawieszeniu lotów pasażerskich, wszystko przebiegnie bardzo sprawnie.

Osnowa i naloty

Przed nalotem przygotowaliśmy polową osnowę fotogrametryczną. Dodatkowo wyznaczyliśmy współrzędne naturalnych dobrze identyfikowalnych szczegółów terenowych, które miały służyć jako fotopunkty („control points”) oraz punkty kontrolne („check points”). Dzięki zastosowaniu systemu PPK na potrzeby tej pracy pomierzyliśmy tylko 26 punktów.

Dlaczego jednak nie zre­zyg­nowaliśmy całkowicie z fotopunktów i punktów kont­rolnych, skoro nalot został wykonany z wykorzys­taniem UX11 z systemem PPK? Nasze dotychczasowe doświadczenia pokazują, że ich zastosowanie wpływa na poprawę dokładności opracowania. Ponadto dzięki punktom kontrolnym jesteśmy w stanie ocenić realną dokładność wykonanej ortofotomapy. Nie ulega jednak wątpliwości, że dzięki systemowi PPK liczbę fotopunktów mogliśmy istotnie zmniejszyć.

Naloty wykonaliśmy 18 i 20 kwietnia br. Nasze przypuszczenia potwierdziły się i lockdown rzeczywiście nam sprzyjał. Przez dwa dni nie mieliśmy okazji zobaczyć żadnego startującego czy lądującego samolotu pasażerskiego. W latach ubiegłych ich obecność bardzo utrudniała nam wykonywanie zdjęć, ale dostarczała też wielu niesamowitych wrażeń.

W trakcie prac okazało się jednak, że nie my jedyni korzystamy z czasu ograniczeń związanych z COVID-19. Swoje umiejętności z zakresu podejścia do lądowania oraz startu z płyty lotniska szlifowali piloci awionetek z okolicznych aeroklubów. Wprawdzie ich obecność i częstotliwość lotów znacznie mniej utrudniały nam wykonanie zdjęć niż regularne loty samolotów pasażerskich w latach ubiegłych, ale wpłynęły na liczbę koniecznych nalotów, których liczba ostatecznie wzrosła z 8 do 13.

Przetworzenie danych

Niezwłocznie po wykonaniu zdjęć przystąpiliśmy do opracowania pozyskanego materiału. Projekt aerotriangulacji oraz ortofotomapa powstały w oprogramowaniu UAS Master firmy Inpho/Trimble. Podczas mozaikowania zwracaliśmy uwagę, aby linie łączące poszczególne ortoobrazy nie powodowały niezgodności geometrycznych takich obiektów, jak budynki, wiadukty czy samoloty stacjonujące na lotnisku. Nie chcieliśmy dopuścić do sytuacji, w której kadłuby statków poprzecinane liniami mozaikowania nie tworzą geometrycznych całości. Nie bez znaczenia były też walory estetyczne.

Zadanie to było ułatwione ze względu na stosunkowo duży rozmiar piksela terenowego ortofotomapy (GSD 5 cm). W celu uzyskania jak najlepszego efektu końcowego NMT zastosowany podczas generowania orto­obrazów został uzupełniony o linie strukturalne (tzw. break­lines) pozyskane stereoskopowo na fotogrametrycznej stacji 3D. Dzięki temu uzyskaliśmy poprawne przekształcenie zdjęć wiaduktów otaczających teren portu do postaci ortoobrazów, a finalnie poprawną geometrycznie ortofotomapę.

Wyzwania nam niestraszne

Z powodów, o których pisałem wcześniej, nie traktowaliśmy tego zadania jako innowacyjne czy pionierskie. Trzeba jednak podkreślić, że każdy lot w CTR lub bezpośrednio nad portem lotniczym jest wyjątkowym wyzwaniem.

Jest to praca bardzo czasochłonna ze względu na wymagające procedury. Niekiedy trzeba czekać cierpliwe kilka godzin, aby zrealizować 20 minut lotu w związku z intensywnym regularnym ruchem lotniczym oraz lotami nieregularnymi (np. typu „cargo”). Czasami trzeba zakończyć wykonywanie zdjęć po kilku minutach ze względu na niespodziewany lot samolotu wojskowego. To wszystko uczy pokory i cierpliwości, ale daje też – poza zwykłymi korzyściami biznesowymi – dużą satysfakcję.

Przy okazji takiego zadania nasuwają się też inne, niegeo­dezyjne spostrzeżenia. Pasażerski ruch lotniczy w Polsce jest mało zróżnicowany i stosunkowo ubogi. Trudno wyobrazić sobie realizację takiego projektu na dużym lotnisku w Paryżu czy w Londynie. Byłoby to z pewnością nie lada wyzwanie. Ale czy my, geodeci, nie jesteśmy – może na przekór opinii o nas – na tyle innowacyjni, aby takiemu zadaniu sprostać?

Mirosław Guzik
Geoxy

Artykuł ukazał się w bezpłatnym niezbędniku sprzętowym DRONY DLA GEODETY 2020