Jak funguje laserový scaner na dronu?

Skenování prostoru laserovým paprskem je již nějakou dobu celkem běžnou záležitostí.
Pokud ovšem chceme skenovat prostor z pohybujícího se letadla, je situace v porovnání se snímáním ze země velmi složitá. Naštěstí máme řešení. Mezi leadery na trhu patří firma YELLOWSCAN.

Nejprve si popíšeme jednotlivé metody snímání a rozdíly mezi nimi. 

Fotogrammetrie





Jednou z metod snímání prostoru a následné tvorby 3D modelu je vyhodnocení na základě fotografií, nebo-li fotogrammetrie. Tato metoda je díky dnešním softwarům velmi rychlá a levná. Základní sken zvládnou i letadla z nejnižší řady vybavená fotoaparátem a GPS.
Velmi efektivní nástroj pro tento druh snímání z řad DJI je nejnovější model z řady Phantom: Phantom 4 RTK. Dokáže snímat s centimetrovou přesností, bere v potaz aktuální pozici letadla s pomocí RTK korekcí, náklon kamery a parametry objektivu. 

Více o PHANTOM 4 RTK se dozvíte zde


LiDAR

„Light Detection and Ranging“ (laserový paprsek)






LiDAR je metoda dálkového měření vzdálenosti na základě výpočtu doby šíření pulsu laserového paprsku odraženého od snímaného objektu. Nevyhodnocujeme tedy běžné RGB  fotografie, ale mračno naměřených bodů.


Výhody mračna bodů oproti fotografiím:
Zásadní rozdíl oproti fotografiím je, že měříme vždy vzdálenost. Lze měřit první i následné odrazy paprsku (obvykle 2 až 5  odrazů dle snímače). V případě snímání lesů lze určit výšky jednotlivých stromů, polomů, výšku vegetace. To pak můžeme graficky odlišit. Oproti fotografiím lze mnohem přesněji počítat objemy půdy a porostu, lze vytvořit přesnější výškový model. Ten lze pak “potáhnout” RGB fotografiemi nebo satelitním snímkem. Dosáhneme tak mnohem dokonalejšího 3D modelu.
 
Mračno bodů lze snímat:

  1. Z jednoho místa - např. ze středu místnosti. získáme tak velmi dobrý 3D model místnosti zevnitř. Takový snímač je obvykle na stativu, postupně se otáčí a pořízení jednoho skenu trvá v řádu minut.


  1. Kontinuálně během pohybu - např. na autě, nebo na bezpilotním letadle. Tak dokážeme velmi rychle zmapovat i rozsáhlé území jednoduše tak, že nad ním prostě přeletíme. Jenže tak úplně jednoduché to není. Proč?


Úloha snímače
Úloha laserového snímače pro použití na letadle je relativně jednoduchá. Pomocí rotační hlavy promítá laserový paprsek a zachytává odrazy v jedné rovině. 3D model vzniká průběžně pohybem snímače vpřed nebo vzad (Viz obrázek níže)

Pohyb snímače
Oproti automobilu se letadlo pohybuje ve všech osách a navíc o dost agresivněji, co se týče vibrací, nechtěných náklonů a pohybů. Samotný scaner je pouze první díl skládačky, běžný scaner nemá senzory potřebné pro kompenzaci těchto jevů. Bez nich bude mračno bodů k ničemu. 


Nezbytné komponenty pro funkci na bezpilotním systému (UAS)

  • Snímač

  • Sever (PC) na pro zpracování dat

  • Softwarové řešení pro zpracování dat ze snímače

  • Komunikační software pro předávání dat

  • Úložiště dat

  • IMU (Inerciální jednotka s gyroskopem a akcelerometrem)

  • GNSS přijímač (Anténa satelitního systému)

  • Napájení

  • Ovládací prvky

  • Montážní prvky




Nestačí tedy jen koupit běžný skener, pro tvorbu modelu je třeba vyřešit všechny výše zmíněné komponenty. Na výrobu právě těchto již hotových řešení se specializuje náš partner
YELLOWSCAN. Řešení pro dron je pochopitelně možno využít i na jiných pohybujících se platformách.

Prohlédněte si ukázku práce se systémem pro laserové skenování.



Doba snímání
Doba snímání je velmi krátká. Nad místem stačí jednou až dvakrát přeletět. Yellowscan nabízí několik řad dle výkonnosti, rozlišení a dosahu. Například snímač YellowScan - Riegl, ve výšce letadla 100 metrů nad zemí, dokáže obsáhnout šířku až 400 metrů. Vícenásobným přeletem v užších řadách a nižších výškách se samozřejmě přesnost modelu zvyšuje.




Závěr
Tvorba modelů pomocí laserového skenování již dávno není výsadou pouze výzkumných ústavů a univerzit. Stává se z ní fenomén nejen mezi geodety, ale i mezi běžnými firmami (Výstavba, těžba, digitalizace…). Díky ucelenému systému pro sběr dat se stalo laserové skenování naprosto běžnou a dostupnou záležitostí. Oproti fotogrammetrii je tato metoda samozřejmě dražší, avšak nabízí mnohem přesnější a dokonalejší výsledky.
Věříme, že Vám tento článek pomohl lépe porozumět problematice laserových snímačů. Pokud máte zájem o ukázku, nákup, nebo pronájem laserových snímačů, můžete nás kdykoliv kontaktovat!


  • související zboží Yellowscan VX, Surveyor, surveyor ultra, mapper

Related products

Share this post

Comments (0)

No comments at this moment

New comment

Our partners