Drones for Surveying

Einsatz der Drohnen-LiDAR-Technologie zur Erstellung präziser Bestandsvermessungen


Spatial Data Consultants ist sehr versiert im Einsatz von Drohnentechnologie, um hochkarätige Projekte mit einem engen Zeitplan schnell zu realisieren.

Die High Point University benötigte das Geospatial-Beratungsunternehmen, um eine Bestandsaufnahme für das Panther Drive-Projekt durchzuführen, eine neue Zufahrt, die über die Sportplätze zum Campus führt.

Das Team von Spatial Data Consultants (SDC) überlegte, was es tun könnte, aber es dauerte nicht lange, bis es herausfand, wie es den Auftrag erledigen sollte.

"Der Kunde rief uns an, und es gab eine ziemlich kritische Frist für dieses Projekt, also steckten wir unsere Köpfe zusammen und wussten, dass das mdLiDAR3000 von Microdrones das richtige Werkzeug für diese Aufgabe sein würde", sagte Fred Johnson, Leiter der UAV-Dienste bei dem Unternehmen, das ebenfalls in High Point, North Carolina, ansässig ist.

Bäume, die die Fahrbahn säumten, und der Verkehr stellten potenzielle Hindernisse dar, doch SDC war zuversichtlich, die Arbeit erledigen zu können, nachdem Microdrones das Unternehmen bei der Umstellung von bemannten Starrflüglern und Hubschraubern auf Drohnenvermessungssysteme unterstützt hatte.

Fred Johnson, UAS Crew Chief, prepares the mdLiDAR3000 as part of a drone surveying project at High Point University.

UAS-Workflow auf den Weg bringen

Mark Schall, Chief Professional Officer bei der DEZA, wandte sich 2017 erstmals an Microdrones. Wie könnten sie ihren Arbeitsablauf mit bemannten Flugzeugen ergänzen? Die Zusammenarbeit mit Microdrones führte zu der Entscheidung, dass das mdLiDAR3000-System das richtige Werkzeug für ihre Bedürfnisse ist.

"Microdrones war für den Start unseres Programms im Jahr 2018 von entscheidender Bedeutung und half allen unseren Mitarbeitern bei der Umstellung auf den UAS-Workflow", so Schall. Er ist stolz auf das hohe Maß an Fachwissen und Kompetenz von Mitarbeitern wie Johnson.

Kein Wunder, dass sich die High Point University an die DEZA gewandt hat.

"Wir haben uns für eine Korridor-Mission entschieden, weil der Schwerpunkt auf der neuen Zufahrtsstraße zum Campus lag", erklärt Johnson. "Ich erwarte, dass alle Details, die für die Bestandsaufnahme benötigt werden, in meiner Punktwolke und den Fotos deutlich zu erkennen sind." 

Die Vorbereitungen begannen bereits am Tag vor der Ankunft auf dem Campus für die Mission. Zum Vergleich schaute sich Johnson Google Earth an und stellte fest, dass die dortigen Bilder veraltet waren - was die Notwendigkeit einer neuen Bestandsaufnahme unterstrich.

In Zusammenarbeit mit dem erfahrenen Vermessungsingenieur Robert Chrismon, PLS, ging Johnson die restlichen Aufgaben vor der Mission durch, einschließlich der Überprüfung des Wetters und der Sicherstellung, dass die Flugroute den FAA-Luftraum nicht beeinträchtigt.


Microdrones war für den Start unseres Programms im Jahr 2018 von entscheidender Bedeutung und half allen unseren Mitarbeitern bei der Umstellung auf den UAS-Workflow.

Mark Schall, chief professional officer at SDC

Sie nutzten mdCockpit, um einen Flugplan für einen etwa 80 Meter breiten Korridor mit zwei Fluglinien auf beiden Seiten des Bürgersteigs an den äußeren Rändern der Fahrbahn zu erstellen, mit einer Flugzeit von etwa 16 Minuten.

MdCockpit ist die branchenführende App von Microdrones, mit der Profis Flüge direkt von einem Tablet aus planen, überwachen, ändern und steuern können.

Johnson erkundete auch Standorte für Bodenkontrollpunkte, um die Genauigkeit des Projekts zu gewährleisten. Sie waren bereit, die Drohne fliegen zu lassen.

"Ich bin wirklich gespannt, was wir in den veralteten Bildbereichen entdecken, um zu sehen, ob es etwas gibt, das zeigt, dass wir den Plan anpassen müssen, sobald wir im Feld sind", sagte Chrismon. "Aber es sieht so aus, als hätten wir einen soliden Plan, gutes Wetter und einen guten Luftraum.

Scott Deford, a geomatics technician, checks ground control at the project.

Präzision ist der Schlüssel

Bei teilweise bewölktem Himmel und wenig Wind herrschte am Tag des Einsatzes recht gutes Wetter. Es war an der Zeit, die Drohne zum Campus zu transportieren, die Komponenten zusammenzubauen und das Gerät in die Luft zu bringen.

Der mdLiDAR3000 war ideal für das Projekt, da es viele harte Oberflächen gab, sagte Matt Rosenbalm, Vertriebsleiter für den Osten der USA bei Microdrones.

"Präzision ist das A und O. Das mdLiDAR3000 und all die verschiedenen Nutzlasten, die dazugehören, können zusammen mit der vollständig in das System integrierten hochauflösenden Kamera hochwertige Datensätze erzeugen", so Rosenbaum.

Der Tag begann reibungslos. Der Missionsplan sah vor, etwa 80 Meter über dem Boden mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 Metern pro Sekunde zu fliegen. Doch Johnson stieß bald auf eine unerwartete Herausforderung.

"Die Straße war nicht so gesperrt, wie uns gesagt wurde. Wir änderten die Mission ein wenig, um noch weiter außerhalb der Fahrbahn zu fliegen, damit wir nicht Gefahr liefen, jemanden zu überfliegen", sagte Johnson.

Außerdem ließ er einen Kollegen am anderen Ende des Korridors beobachten, damit dieser die Drohne im Blick behalten und auf unvorhergesehene Hindernisse achten konnte.

Glücklicherweise verlief der Flug problemlos und dauerte nur 11 Minuten.

"Insgesamt ist die Mission gut gelaufen, und ich gehe davon aus, dass die Daten auch stimmen werden", sagte Johnson.

Clcik the image above to view the As-Built point cloud from this project

Effiziente Bereitstellung präziser Ergebnisse

Zurück im Büro war es an der Zeit, die Daten zu verarbeiten. Chrismon war gespannt darauf, wie sich einige der neueren Strukturen, die auf dem Google Earth-Bild nicht zu sehen waren, sowie die Versorgungseinrichtungen und die neuere Landschaftsgestaltung rund um die Fahrbahn in den Ergebnissen widerspiegeln würden.

Johnson begann damit, die Flugbahndaten einzugeben. Er wusste, dass sich in der Nähe eine NOAA Continuously Operation Reference Station (CORS) befand, so dass er die öffentlich verfügbaren CORS-Daten als Grundlage für die Nachbearbeitung des Verzeichnisses verwendete.

Während er darauf wartete, dass die mdInfinity-Desktopsoftware die LiDAR-Rohdaten geokodierte, bereitete Johnson die CAD-Datei vor, wobei er die Passpunkte verwendete, die für die Verknüpfung der LiDAR-Streifen und die Überprüfung der LiDAR-Daten entscheidend sein würden.

"Eines der ersten Dinge, die wir tun wollen, wenn wir die LiDAR-Daten erhalten, ist sicherzustellen, dass sie sich an der richtigen Stelle im Raum befinden", so Johnson, indem wir die LiDAR-Daten mit den Kontrollpunkten vergleichen. Anhand dieses Vergleichs kann Johnson bei Bedarf Anpassungen der Streifen vornehmen. Die Analyse bestätigte, was Johnson erwartet hatte - die Ergebnisse sahen großartig aus.

The visualization of the data set from High Point University

 

Als Nächstes stand die Bodenklassifizierung auf der Liste der zu erledigenden Aufgaben. Für dieses spezielle Projekt, bei dem die Bestandsvermessung im Verhältnis zur Fahrbahn und den umliegenden Merkmalen betrachtet wurde, würde die Klassifizierung des Bodens einen Blick auf alle für das Projekt wichtigen Merkmale im Boden ermöglichen.

Eine abschließende Prüfung besteht darin, den klassifizierten Boden mit den Passpunkten zu vergleichen und eine schattierte Fläche auf der Grundlage des klassifizierten LiDAR-Bodens zu erstellen. Auch hier sah alles gut aus. Um die Visualisierung zu verbessern, färbte Johnson die Punktwolke ein.

Mit dem Datenbetrachter im mdInfinity-Desktop warf Johnson einen Blick auf die endgültige eingefärbte Punktwolke. Der Detailgrad war beeindruckend.

"Man sieht den gemauerten Bürgersteig, man sieht den Asphalt und den Bordstein dazwischen, und die Vegetation hebt sich ab. Auch die Schilder und die Lichtmasten", so Chrismon.

Die SDC lieferte High Point sogar noch einen Bonus, indem sie Modelle nur der Bodenoberfläche und eines mit oberirdischen Merkmalen erstellte. Mit Hilfe der Stereokompilierung konnte eine CAD-Zeichnung erstellt werden, die Konturen und Planimetrie enthielt, um die LiDAR-Punktwolke und das Orthomosaik zu ergänzen.

Die Ergebnisse der Bestandsaufnahme sind ein Beispiel für den Erfolg, den die SDC mit Microdrones erzielt hat.

"Viele Kunden wollen Stromleitungen sehen. Sie wollen Straßenschilder und Strommasten sehen. Sie wollen all diese Merkmale sehen können", sagte Johnson. "Wir können uns immer darauf verlassen, dass der mdLiDAR300 diese Merkmale aufnimmt".

 

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