Измерения запасов с помощью дронов DJI Enterprise и DJI Terra
Вы когда-нибудь задавали себе вопрос: “Сколько запасов у меня на участке?” или “Сколько материала у меня на складе?”.
Это обычные вопросы, которые каждый день задают работники AEC, горнодобывающей промышленности и даже сельского хозяйства. Необходимость знать точные запасы по всей площадке очень важна, а текущей частоты подсчета запасов на площадке никогда не бывает достаточно. Соображения безопасности и времени мешают быстрому и точному измерению на месте. Но что, если бы вы могли рассчитывать запасы на своей площадке с предельной точностью и высокой частотой? Используя дроны DJI Enterprise и программное обеспечение DJI Terra, вычисление запасов еще никогда не было таким простым, быстрым и безопасным.
Что такое запасы?
Когда мы говорим о запасах, что мы на самом деле имеем в виду? Кучу любого материала можно легко измерить с помощью беспилотника. Размер кучи или количество куч может варьироваться в зависимости от конкретного случая, и любую кучу можно точно измерить. В строительстве, как правило, на этапе земляных работ на стройплощадке имеется несколько свай из материала, срезанного с участка. В горнодобывающей промышленности управление запасами является важным фактором при покупке, продаже материалов или понимании стоимости участка в настоящее время. А в сельском хозяйстве на многих молочных и мясных фермах хранятся большие запасы силоса для кормления животных. Важность знания того, сколько силоса еще осталось в куче, помогает рассчитать, когда наступает подходящее время для закупки/заготовки травы и зерна.
Рабочий процесс измерения запасов с помощью дрона
Давайте рассмотрим шаги по использованию дронов для измерения запасов:
- Определение подходящего оборудования
- Создание миссии
- Обработка данных в DJI Terra
- Анализ запасов Экспорт данных
- Решения сторонних производителей
Выбор подходящего оборудования
При выборе подходящего дрона для измерения запасов необходимо учитывать два основных фактора: четкость изображения и точность данных.
Четкость изображения может быть достигнута с помощью камеры с большой матрицей, механическим затвором, высококачественной оптикой и количеством мегапикселей (хотя дело не только в большом количестве Мп!).
Что касается точности данных, то наличие GNSS-приемника на дроне значительно повышает точность съемки благодаря большему количеству спутников. Кроме того, данные, обработанные с помощью RTK, могут достигать высокого уровня абсолютной точности. Это означает, что данные будут выравниваться практически идеально с течением времени, что очень важно, когда полеты проводятся над одними и теми же кучами каждый раз. В то время как общее расположение складов и карьеров редко меняется со временем, сваи на этих площадках постоянно растут и уменьшаются. Без RTK или GCP карты могут смещаться на несколько футов, что приводит к неточным измерениям запасов при расчете изменений на две разные даты.
Еще один аспект определения правильного дрона – это лучшее понимание собственного участка. Размер участка и окружающая среда могут повлиять на необходимость использования дрона с большим временем полета, более высоким IP-рейтингом или даже сменными полезными нагрузками для измерения запасов в густой растительности с помощью LiDAR.
Для многих клиентов, измеряющих запасы, наиболее подходящим дроном на рынке является ведущий в отрасли Mavic 3 Enterprise. Благодаря большому размеру матрицы 4/3″ и снимкам с разрешением 20 Мп качество и четкость изображений по цене не имеют себе равных. А для точности Mavic 3 Enterprise оснащен дополнительным RTK-приемником для более точной геометки снимков и высококачественным механическим затвором для минимизации размытости/неточности изображения. Цена на Mavic 3 Enterprise также очень гибкая и доступная для такого набора функций.
Для более сложных или больших объектов отлично подойдут DJI Matrice 350 RTK и Zenmuse P1. P1 может похвастаться полнокадровым сенсором, снимающим изображения с разрешением 45 Мп. Это позволяет летать выше (и, соответственно, больше гектаров), сохраняя при этом то же расстояние выборки грунта, что и Mavic 3 Enterprise. В P1 также используется механический затвор, обеспечивающий более высокий уровень точности. У Matrice 350 есть возможность менять полезную нагрузку, так что если на вашем участке густая растительность покрывает кучи, кучи все равно можно вычислить, но для более высокой точности потребуется LiDAR. Полезная нагрузка Zenmuse L1 поможет вам собрать точные облака точек из LiDAR, которые также могут быть использованы для измерения запасов. Обычно при использовании лидара для измерения отвалов с растительностью необходимо создать цифровую модель местности, на основе которой будут проводиться измерения.
Создание миссии
При подсчете запасов рекомендуемая процедура для автоматических полетов заключается в планировании картографической миссии. При просмотре приложения DJI Pilot 2 на вашем контроллере выберите опцию Flight Route в правой части экрана. Далее выберите “Создать маршрут” и, когда появится запрос, выберите опцию “Картирование”.
Убедитесь, что контроллер подключен к интернету, а затем выберите масштаб объекта. Выберите камеру, и будет сгенерирован маршрут автоматического полета. Перетащите белые точки на границе многоугольника, чтобы охватить область, которую вы хотите облететь.
После того как полигон будет готов, вам нужно будет обратить внимание на некоторые настройки миссии. Убедитесь, что Smart Oblique выключен (данные о запасах должны сниматься только в направлении NADIR на землю), а также включите Terrain Follow, если у вас большие изменения рельефа. Mavic 3 Enterprise может использовать функцию Terrain Follow в режиме реального времени, но также поддерживается импорт DSM. Для получения дополнительной информации о функции Terrain Following посмотрите это видео на YouTube.
Далее пришло время задать высоту полета. Рекомендуемая высота полета для складов – около 250 футов над уровнем моря. Полет на большей высоте мешает правильно отмечать наземные контрольные точки (GCP) или контрольные пункты, а полет на меньшей высоте увеличивает время выполнения задания. Mavic 3 Enterprise может похвастаться поразительной продолжительностью полета в 42 минуты с установленным приемником RTK, так что если ваш участок меньше 20 акров, смело летайте ниже, чтобы получить снимки с более высоким разрешением. Скорость полета может быть установлена на максимальную (если условия безопасны для этого) благодаря интервалу съемки 0,7 секунды и механическому затвору наших картографических датчиков.
Оптимизация рельефа должна быть отключена. Для анализа запасов можно захватывать только снимки NADIR.
В разделе дополнительных настроек вы можете изменить параметры бокового перекрытия и фронтального перекрытия, но мы рекомендуем оставить значения по умолчанию (70 % бокового перекрытия и 80 % фронтального перекрытия).
Когда все будет готово, сохраните миссию, а затем воспроизведите ее. В результате откроется контрольный список предполетной подготовки с последними настройками миссии. На второй странице вы можете увидеть параметры настройки камеры. Для начинающих картографов мы рекомендуем использовать режим Auto. Если у вас есть проблемы с яркостью изображения или длинной выдержкой, вы можете перевести камеру в режим M (Manual), изменить выдержку до 1/1000 минимум и отключить Dewarping. Фиксируя выдержку на 1/1000, вы сможете свести к минимуму размытость движения, но если изображение слишком темное, отрегулируйте ISO во время полета. Теперь вы готовы к полету!
Обработка данных в DJI Terra
После того как объект был отснят, пришло время обработать данные. Извлеките карту micro SD и вставьте ее в компьютер. Запустите DJI Terra, фотограмметрический движок DJI. На вкладке Reconstruction (Реконструкция) в левом нижнем углу выберите New Mission (Новая миссия). После выбора Visible Light новый проект будет создан.
Чтобы импортировать снимки, выберите значок папки (вверху справа). В результате появится информация о местоположении каждого снимка. Если на месте съемки были установлены наземные контрольные точки или контрольные пункты, воспользуйтесь инструментом GCP Management, чтобы отметить их. Поскольку Matrice 350 RTK и Mavic 3 Enterprise используют RTK, GCP не требуются, но контрольные точки всегда рекомендуются для проверки точности съемки.
Переключитесь на 2D Map и 3D Map и выберите конкретные типы файлов для экспорта из каждого. Затем выберите Run Reconstruction (Запустить реконструкцию). После завершения обработки данных запасы готовы к измерению.
Анализ отвалов
При просмотре карты или модели используйте инструмент “Аннотации и измерения” в правом нижнем углу (может потребоваться прокрутка вниз). Инструменты “Аннотация и измерение” DJI Terra позволяют навести булавку и получить координаты места, измерить расстояние до кучи, измерить площадь на карте или объем многоугольника.
Чтобы измерить кучу, выберите инструмент “Объем” и щелкните вокруг кучи. После двойного щелчка, чтобы завершить аннотацию, Terra вычислит объем кучи.
Когда объем кучи рассчитан, на выходе получаются объемы разреза и заполнения. У вас также есть возможность изменить базовую плоскость на одну из двух:
- Средняя плоскость: При этом рассчитывается дно кучи путем усреднения высоты по всей аннотации. Это рекомендуемое значение для большинства отвалов и наиболее точное для отдельно стоящих свай.
- Самая низкая точка: Часто отвалы находятся в бункерах или прижаты к стенам. Lowest Point позволяет измерять базовую плоскость по самой низкой точке возвышения в отвале, поскольку вы не можете измерить заднюю часть бункера.
После расчета аннотации вы можете сохранить ее, чтобы сохранить запись о конкретной куче. Аннотации можно экспортировать в виде одного листа xlsx, содержащего название аннотации, используемую базовую плоскость, значения разреза и заполнения.
Экспорт
Хотя DJI Terra обладает функциональностью для отслеживания запасов, часто клиенты предпочитают импортировать данные в выбранную ими программную платформу. При экспорте важно знать, какой тип слоя данных поддерживает выбранное вами программное обеспечение. Для измерений запасов наиболее распространенным вариантом экспорта 2D является изображение в формате Tiff. Для 3D большинство программ для анализа запасов используют облако точек вместо 3D-сетки, обычно в формате las.
Чтобы экспортировать карту или модель, вернитесь на главный экран и выделите свой проект. Выберите опцию “Экспорт” и выберите слои данных, которые вы хотите экспортировать.
Решения сторонних разработчиков
Наиболее распространенным программным обеспечением для анализа земляных работ и отвалов для пользователей AEC и Mining является Trimble Business Center. См. наше руководство по импорту данных в Trimble Business Center из DJI Terra.
Другим вариантом является обработка данных с дрона одним из наших партнеров по обработке. DroneDeploy и Propeller Aero имеют надежные инструменты для измерения запасов. Хотя эти инструменты обычно стоят дороже, чем Terra, в них добавлено больше инструментов, а данные хранятся в облаке. Одним из примеров инструментов анализа запасов от DroneDeploy является возможность измерения запасов с течением времени, просмотра контурных линий, а также назначения плотности и стоимости материалов.
Спасибо за чтение! Не забудьте подписаться на другие материалы о дронах, руководства и многое другое.
