Drohnen-LiDAR

Wie man mit Drohnenvermessungsgeräten mehr Fläche abdeckt


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HÖHER FLIEGEN, SCHNELLER FLIEGEN

Microdrones stellt neue Generation von LiDAR-Sensoren vor

Eine Fallstudie, veröffentlicht vonGIM International

Microdrones hat einen weiteren Schritt nach vorne in der Drohnenvermessung für Luftvermessungen, Inspektionen und andere Kartierungsanwendungen gemacht. Das neue Mittelklasse-Quadcopter-System des Unternehmens, der mdLiDAR1000LR, fliegt höher (bis zu 120m) und schneller (bis zu 8m/s) und erfasst Punktwolken bis zu sechsmal schneller und mit größerer Präzision und Detailgenauigkeit. Die Nutzlast des mdLiDAR1000LR umfasst neben dem Velodyne Ultra-PUCK VLP-32 Lidar-Sensor eine Kamera mit nahezu Vollbildqualität (Microdrones CMOS APS-C mit 26 Megapixeln) und das unbemannte Luftfahrzeug APX-15 (UAV oder "Drohne") für die Georeferenzierung.

Dank des neuen mdLiDAR1000LR können die Anwender nun gleichzeitig einen Photogrammetrie-Workflow durchführen, während sie die LiDAR-Punktdaten erfassen. Auch die mdInfinity-Software hat sich weiterentwickelt, zum Beispiel mit einem neuen Algorithmus, der Bäume und Vegetation erkennt, die bei Bedarf auf Tastendruck herausgefiltert werden können, um das nackte Terrain freizulegen.

Lidar-Datenerfassung mit größerer Reichweite

Microdrones setzte kürzlich das neue mdLiDAR1000LR mit größerer Reichweite ein, um ein 15-20 ha großes Tagebaugebiet mit Stellen mit dichter Vegetation, steilen Felsvorsprüngen und Höhenunterschieden von 60 m oder mehr zu kartieren. Bei einer konstanten Flughöhe von 50 m über dem Startpunkt (bei einem Höhenunterschied von 110 m zwischen dem tiefsten Punkt und der Flughöhe der Drohne) wurde das gesamte Gebiet in einem einzigen 17-minütigen Flug erfasst.

LiDAR point cloud captured using Microdrones mdLiDAR1000LR with Velodyne Ultra-PUCK VLP-32 LiDAR sensor and Microdrones CMOS APS-C 26MP camera. The longer-range LiDAR sensor provides an excellent return signal despite the longer maximum distance of 110m between the drone flight height and the ground. Moreover, the integrated 26MP camera ensures a very good orthophoto, in addition to detailed point cloud colorization.

Getestet von echten Anwendern in der Praxis

Die Vorführung wurde von UAV-Pilot und Vermessungsingenieur Niels Flick von Flick Ingenieurgemeinschaft aus Ibbenbüren, Deutschland, durchgeführt. Flick flog dieselbe Grube im Jahr 2020 mit einem mdLiDAR1000 mit einem SICK LD-MRS4 Lidar-Sensor, einer FLIR 5MP Global Shutter-Kamera und einem APX-15 UAV für die Georeferenzierung als Nutzlast. "Das neue System liefert definitiv bessere Daten", sagte er. "Das neue System war in der Lage, Punkte auf dem Boden zu erreichen und Daten in 120 m Höhe zu erhalten", im Vergleich zu 50-60 m mit dem klassischen System.

Samuel Flick, der Vertriebsleiter für Mitteleuropa bei Microdrones, stimmt dem zu. "Es gibt neue Technologien, die es einfacher und effizienter machen, solche Gebiete zu befliegen, als die erste Generation von LiDAR-Produkten", sagt er. So liefert das mdLiDAR1000LR bei einer Geschwindigkeit von 6 m/s und einer Flughöhe von 120 m eine durchschnittliche Punktdichte von 123 pts/m2. Um diese Präzision mit dem SICK-LiDAR-System zu erreichen, müsste man in etwa 60 m Höhe und mit einer geringeren Geschwindigkeit fliegen, was die Flugzeiten verdoppeln oder verdreifachen würde. "Es handelt sich also wirklich um eine neue Generation von LiDAR-Sensoren", erklärte er.

Images produced using the 26MP Microdrones CMOS APS-C camera, which is integrated into the mdLiDAR1000LR payload (left), compared to an image produced using a full-frame camera as a separate payload (right).

Photogrammetrie-Workflow kombiniert mit LiDAR-Punkterfassung

Einer der größten Vorteile des neuen Systems ist die Kombination des verbesserten LiDAR-Sensors mit einer 26-MP-Kamera mit nahezu Vollbildqualität. "Man muss also keinen weiteren Flug mit der Kamera machen", erklärt Niels Flick. Die 5-MP-Kamera eignet sich gut für die Einfärbung der LiDAR-Punktwolke und für zusätzliche Bilder, die bei bestimmten Projekten benötigt werden. Die 26-MP-CMOS-APS-C-Kamera des neuen Systems erzeugt jedoch auch ein sehr gutes Orthofoto, so dass ein vollständiger Photogrammetrie-Workflow ohne zusätzliche Flüge möglich ist.

Die Drohnenvermessung ist nur ein Aspekt der Vermessungsarbeit von Flick Engineering. "Um große Flächen zu vermessen, ist sie das perfekte Werkzeug", sagt Niels Flick. Sein Unternehmen hat die Drohne bereits zur Dokumentation von Baugrubenaushub, zur Kartierung des Geländes für neue Baustellen und sogar zur Erkundung des Hochwasserschutzes eingesetzt.

Height profile of the pit, demonstrating the longer-range point capture capability of the Microdrones mdLiDAR1000LR. Moreover, evolution of the software now allows vegetation to be classified and displayed (above) or filtered out at a keystroke (below).

Nachrüstung

Als Unternehmen hat sich Microdrones darauf konzentriert, End-to-End-Lösungen anzubieten, die nicht nur aus der Drohne, sondern auch aus integrierten Sensoren, Software, Datenextraktion und Verarbeitungssoftware bestehen. Die Vermessungsdrohne ist so konstruiert, dass die Sensoren ausgetauscht werden können, so dass das Fluggerät in vielen Fällen für mehrere Zwecke verwendet oder für neue Sensorinnovationen nachgerüstet werden kann. Microdrones as a Service bietet die besten Miet- und Kaufoptionen für Drohnenvermessungsgeräte an, und für Anwender, die die Anwendbarkeit von Drohnenvermessungsgeräten für ihre eigenen Projekte erkunden möchten, sind Verträge erhältlich. Sprechen Sie noch heute mit einem Vertreter von Microdrones, um mit der Drohnenvermessung zu beginnen.

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