3Dsurvey w praktyce: Wykorzystanie dronów w Mota-Engil CE

Drony przejmują plac budowy

Mota-Engil Central Europe to jeden z największych general­nych wykonawców na polskim rynku budowlanym spe­cja­­­lizujący się m.in. w budownictwie drogowo-mostowym. O tym, jak bezzałogowce usprawniły pracę w tej firmie, opowiada koordynator ds. geodezji Paweł Andrzejewski.

Dron? A po co nam taki gadżet? Szybko jednak przekonaliśmy się, że w geodezji bezzałogowce potrafią wiele i zaczęliśmy chętnie z nich korzys­tać podczas realizacji kontraktów drogowych. Wybór padł na wirnikowiec z modułem RTK. Przy obecnych przepisach dotyczących wykorzystywania dronów w celach komercyjnych oraz charakterystyce kontraktów liniowych tego typu bezzałogowiec okazał się trafionym zakupem.

Zlecenie na Dolnym Śląsku

Pierwszy raz mogliśmy przetestować możliwości dronów na jednym z naszych kontraktów w zachodniej Polsce. Po pierwotnym wykonawcy, którego zastąpiliś­my, na placu budowy zostało wiele materiałów. Największy „problem” stanowiły hałdy kruszywa, humusu czy materiałów z rozbiórki rozrzucone po całym obszarze objętym inwestycją. Konieczna była ich szybka inwentaryzacja. Tradycyjny pomiar GNSS zająłby zbyt dużo czasu i stanowił zagrożenie dla osoby poruszającej się z instrumentem po hałdach. I tu pojawiło się pole do popisu dla drona.

Opisywana inwestycja jest dość specyficzna. Zlokalizowana jest na Dolnym Śląs­ku na terenach poddanych wpływom eksploatacji górniczej. Ze względu na dość długi czas realizacji kontraktu (pierwotny wykonawca rozpoczął prace w 2015 r., a MECE w grudniu 2019 r.) wszystkie zadania wykonywane­ są obecnie w układach lokalnych, bazujących na wysokościowym układzie PL-KRON86-NH i poziomym 1965/4. Nie stanowi to jednak żadnego problemu przy opracowywaniu wyników pomiarów w 3Dsurvey.

Model 3D fragmentu terenu budowy

Jakie wyniki?

W pierwszej kolejności z wykorzystaniem drona wykonaliśmy inwentaryzację 210 hałd. Pozyskanie zdjęć oraz opracowanie wyników zajęło około 8 dni. Może się to wydawać długo, ale w wyniku przetworzenia zdjęć otrzymaliśmy dużo więcej niż „suche” współrzędne z metody GNSS. Te ekstra produkty to numeryczny model terenu wykraczający swoim zasięgiem poza obrys hałd oraz ortofotomapa. Pozwoliły nam one spojrzeć na obszar inwestycji z innej perspektywy. Zauważyliśmy, że niektóre hałdy tak bardzo „wrosły” w plac budowy, że ciężko je dostrzec z poziomu ziemi. Ponadto lepiej ogląda się wyniki pomiarów na orto­fotomapie niż na białej kartce z naniesionym projektem. Należy też podkreślić, że na wyniki przetworzeń nie wpłynęła roślinność, która wyrosła na hałdach. Algorytm klasyfikacji chmury punktów poradził sobie z tym problemem. Potwierdziła to wyrywkowa kontrola wygenerowanego modelu 3D przeprowadzona w terenie z wykorzystaniem odbiornika GNSS.

Materiały pod kontrolą

W dalszej kolejności przyszedł czas na uprzątnięcie terenu budowy i start prac związanych z realizacją inwestycji. Rozpoczęliśmy przewóz hałd materiałów na plac składowy, który wcześniej cały pomierzyliśmy. Obecnie cyklicznie (raz w tygodniu) wykonujemy oblot tego placu, monitorując postęp w przewożeniu materiałów. Kontrolujemy kubaturę kruszyw, kostki brukowej, liczbę przepustów rurowych czy betonowych studni. Na orto­fotomapie jednoznacznie widać przybywający materiał, a na chmurze punktów ze zdjęć można np. zliczyć przepusty rurowe.

Plac składowy w chmurze punktów

Do wykonania kolejnego zadania – bilansu humusu i przedstawienia wyników pomiarów na rozbudowanych przekrojach poprzecznych – potrzebny był AutoCAD Civil 3D (w tym środowisku wykonywane są obliczenia w opisywanym kontrakcie drogowym). Wygenerowany model 3D możemy od razu wyeksportować do formatu LandXML. Pozwala to ominąć etap tworzenia powierzchni w aplikacjach dotychczas używanych do wykonywania obliczeń.

Sprawdźmy dokładność

Aby przekonać się o dokładności wyników otrzymanych z takiego opracowywania, wykonaliśmy model 3D warstwy wiążącej drogi. Na badanym odcinku na potrzeby inwentaryzacji związanej z realizacją kontraktu zostały zamarkowane gęsto punkty kontrolne (checkingi) – co 5 metrów przekrój składający się z 5 punktów.

Lot wykonaliśmy na wysokości 40 m, kamera ustawiona była pod kątem -85°, szeregi przecinały się pod kątem prostym. Pozyskanie zdjęć trwało 90 minut. Do połączenia zdjęć wykorzystaliśmy 38 checkingów pomierzonych kątowo-liniowo, z których 6 przyjęliś­my za kontrolne. W wyniku opracowania wygenerowana została chmura licząca prawie 159 mln punktów. Oszacowany błąd nawiązania – po odrzuceniu pojedynczych błędów grubych – dla współrzędnych XY wyniósł 2 cm, a dla H – 1 cm. Na podstawie otrzymanej chmury punktów wygenerowaliśmy model 3D o boku trójkąta 10 cm. Następnie na 200-metrowym odcinku warstwy wiążącej wykonaliś­my pomiar kątowo-liniowy między checkingami. W 70% przypadków ?H na modelu 3D i w terenie różniły się od siebie nie więcej niż o 1 cm.

Pomysłów przybywa

Mota-Engil Central Europe to nie tylko budowa dróg. Posiadamy m.in. włas­ne wytwórnie mas bitumicznych. Dotychczas do pomiaru materiałów na ich terenie wykorzystywaliśmy odbiornik GNSS. W lipcu br. w jednej z naszych wytwórni zdecydowaliśmy się sięgnąć po drona. Obliczenia wykonaliś­my w 3Dsurvey, a nie jak dotychczas w środowisku Auto­CAD. W aplikacji powstał NMT i ortofotomapa całej wytwórni. Dodatkowo przekazaliśmy zdjęcia z powietrza oraz film z przelotu.

Pomiar materiałów w wytwórni Model 3D fragmentu terenu budowy mas bitumicznych

To dopiero początki dronów w MECE, ale pomysłów na ich wykorzystanie przybywa z tygodnia na tydzień, zdecydowanie usprawniając naszą pracę.

Na zakończenie pozwolę sobie na osobiste przemyś­lenia. Jako geodeta już dzisiaj widzę, że sprzęt taki jak drony (nie tylko latające) to narzędzia przyszłości. Nie skonstruujemy już bardziej innowacyjnych odbiorników GNSS, tachimetrów czy skanerów laserowych. W końcu ich miejsce zajmą bezzałogowe maszyny do pozyskiwania danych. Obecnie jest to jeszcze technologia, do której większość podchodzi sceptycznie, nie będąc do końca przekonanym, że zdjęcie może być lepsze od ruletki, tachimetru czy odbiornika GNSS. Myślę jednak, że to tylko kwestia czasu

Paweł Andrzejewski
Mota-Engil Central Europe S.A.

Artykuł ukazał się w bezpłatnym niezbędniku sprzętowym DRONY DLA GEODETY 2020