Дроны в проектно-изыскательских работах

Дроны в проектно-изыскательских работах

Крупные проектные организации на протяжении нескольких десятилетий развивают инфраструктуру городов проектируя водопроводные сети, тепловые сети, газовые сети, сети электроснабжения, сети канализации, сети телефонизации, автомобильных и городских дорог и других инженерных сооружений, а также занимаются геодезическими и геологическими изысканиями.
В связи с развитием технологий проектирования, дроны становятся инструментом, повышающим качество выполнения работ, уменьшение затраченного времени на определенных этапах выполнения работ.
Мы начали своё сотрудничество с крупнейшей в Беларуси проектно-изыскательской организацией «Минскинжпроект», которая работает с 1974 года и является самой крупной на территории Республики Беларусь. Целью проекта было внедрить беспилотные технологии в технологический процесс проектно-изыскательских работ.



Цели проекта

1. Ускорить получение топографической основы для последующей проектировки объектов
(Беспилотник позволяет быстро создать DEM и DSM модель а также ортофотоплан, тем самым уменьшая время полевых работ до 50 процентов).
2. Увеличить качество топографической основы
(Отображение точечных объектов, дорог, площадок и т.д. становится точнее из-за хорошего разрешения снимков и возможности анализа территории с высоты)
3. Создать алгоритм внедрения беспилотных технологий
(Внедрение в существующий технологический процесс с минимальными затратами)

Этапы проекта:

1. Съемка территории объекта с помощью беспилотника.
Для проекта был выбран оптимальный вариант беспилотника – это DJI Phantom 4 RTK. Этот дрон обладает возможностью подключения к NetRTK, имеет камеру для получения GSD до 3см при высоте полета до 100 м. В Беларуси есть государственная сеть NetRTK от которой работает основная часть GNSS оборудования. Именно поэтому DJI Phantom 4 RTK можно использовать
прямо с коробки.


Автоматическая съемка была произведена с помощью встроенного программного обеспечения в пульт управления GS RTK.

2. Обработка данных.
Фотографирование местности – это только фотографирование. Только после правильной обработки данных, эти фотографии станут продуктом для последующего использования. Для обработки данных использовался программный продукт от компании DJI – Terra. Данная программа зарекомендовала себя как отличный инструмент для решения многих задач, в том числе и задач нашего проекта.



Разряженное облако точек.



Для проекта необходимо было использовать местную систему координат, поэтому на местности были получены координаты 44 контрольных точек с помощью GNSS оборудования. Для контрольных точек использовали контуры местности и маркеры.



Пример контрольной точки.



Построение 3D модели.



Построение DEM.



Фрагмент ортофотоплана.

3. Оценка точности.
Оценка точности работ производилась по средним квадратическим ошибкам контрольных точек. Т.к. система координат была местная, то трансформирование происходило сразу в местную систему координат, после пересчета в неё контрольных точек.



Отчет по аэротриангуляции в DJI Terra.

Как видно из этой таблицы, значения ошибок (особенно по оси Z) незначительны, т.к. все точки были хорошо обозначены на местности и были максимально близко к отметке земли. Фактические же ошибки в измерениях на данной территории составили до 0.06 м на все оси (X, Y,Z).

4. Экспорт данных.
Экспорт данных в следующих форматах: Ортофотоплан (TIFF), DEM (TIFF), 3D model (DXF), Dense cloud (LAS). Таким образом заказчик получил весь набор данных для начала проектирования в течении 2-ух дней. Нужно отметить, что съемка подземных коммуникаций, фасадов необходимых зданий, древесно-кустарниковой растительности, были измерены отдельно заказчиком с помощью GNSS оборудования. На основе экспортных данных заказчиком была составлена TIN-модель рельефа в системе автоматизированного проектирования (AutoCAD Civil 3D (данное программное обеспечение используется для производства работ классическим методом, сотрудники обучены и т.д)), добавлены точки измерения подземных коммуникаций, очищены и, если необходимо, нанесены другие объекты местности. Далее произведена векторизация и построена топографическая основа для дальнейшего проектирования.

5. Выводы
Используя технологию использования беспилотников в проектно-изыскательских работах, можно не только сократить время выполнения определенного этапа работ, но и улучшить его качество, в связи с высокой точностью полученных материалов, которая находится в допуске для данного типа работ и позволяет внедрить его в данное производство с минимальными изменениями технологического процесса.

Краткое содержание работ:
Местоположение: Турец, Минский район
Площадь: 140 гектаров
Оборудование: DJI Phantom 4 RTK, Custom NetRTK, GNSS survey equipment with RTK, Графическая станция (i7, 2х1080ti, 64Gb)
Программное обеспечение: DJI Terra
Время полёта: 6 часов (с учетом изменения местоположения)
Контрольные точки: 44
Время обработки: 10 часов
Разрешение на пиксель: 2,9 см
Выходные данные: Ортофотоплан (TIFF), DEM (TIFF), 3D model (OBJ), Dense cloud