Jak tworzyć dokładne mapy fotogrametryczne 3D przy użyciu punktów kontrolnych GCP i drona bez systemu RTK?

Ten samouczek jest przeznaczony dla profesjonalistów i hobbystów, którzy potrzebują dokładnych map terenu 3D lub map miejsc, ale nie posiadają drogiego drona z modułem RTK. Ten przewodnik pokaże Ci, jak uzyskać mapy o dokładności co do centymetra, używając standardowego (nie RTK) drona, punktów kontrolnych naziemnych (GCP) i oprogramowania fotogrametrycznego.

W przeciwieństwie do dronów z włączonym RTK, które osadzają dane georeferencyjne z dokładnością na poziomie centymetra bezpośrednio w każdym zdjęciu, drony bez RTK opierają się na standardowym GPS, który może wprowadzać błędy położenia rzędu kilku metrów. Aby pokonać to ograniczenie, używamy fizycznych znaczników GCP, których dokładne współrzędne są mierzone za pomocą RTK Calibrated Surveyor Kit. Służą one jako punkty odniesienia w procesie fotogrametrii. Dzięki starannemu planowaniu i przetwarzaniu możesz osiągnąć dokładność na poziomie geodezyjnym nawet przy użyciu standardowego drona.

Upewnij się, że masz dostęp i uprawnienia do NTRIP usługa. Potrzebujesz pomocy w znalezieniu usługi korekcyjnej, zapoznaj się z naszą Lista NTRIP usługi korekcyjne w Twoim kraju.

Wymagany sprzęt:

RTK Calibrated Surveyor Kit
Punkty kontroli naziemnej (GCP) dla dronów
dron z kamerą i włożoną kartą SD
a smartphone
komputer

Wymagane oprogramowanie:

Mapy SW
Dronlink
WebODM (jest to narzędzie fotogrametryczne typu open source z opcjonalnymi płatnymi funkcjami, takimi jak usługa w chmurze, wsparcie techniczne itp. Jeśli jesteś użytkownikiem technicznym i nie przeszkadza Ci konfiguracja ręczna, możesz zainstalować je bezpłatnie z GitHub. W naszym samouczku używamy płatnej wersji WebODM w chmurze)

Jak tworzyć dokładne mapy 3D przy użyciu dronów i punktów kontrolnych na ziemi?

Umieść GCP i zmierz jego dokładne współrzędne za pomocą zestawu RTK

Umieść punkty kontrolne naziemne (GCP) na swoim obszarze mapowania. Aby mieć pewność, że ostateczny model 3D będzie dokładny, postępuj zgodnie z poniższymi zasadami:
- Umieść punkty GCP w pobliżu każdego narożnika obszaru pomiarowego i co najmniej jeden w jego centrum.
- Utrzymuj punkty GCP w odległości 50–100 metrów od siebie; w razie potrzeby dodawaj więcej punktów wzdłuż dłuższych krawędzi.
- Upewnij się, że punkty GCP są wyraźnie widoczne z powietrza i nie są zasłonięte przez drzewa lub inne obiekty.
- Jeśli teren jest nierówny, umieść punkty GCP zarówno w punktach wysokich, jak i niskich.

Podłącz zestaw RTK do swojego smartphone przez USB lub Bluetooth. W tym samouczku użyjemy połączenia USB.
Otwórz SW Maps, połącz się ze swoim zestawem RTK, a następnie połącz się z NTRIP usługę, wykonując poniższe kroki Jak używać RTK Calibrated Surveyor Kit z mapami SW sekcja Podręcznika użytkownika.
Upewnij się, że wysokość instrumentu jest ustawiona tak, aby odpowiadała wysokości tyczki pomiarowej. Jest to kluczowe dla dokładnego pomiaru pozycji na poziomie gruntu.

Przed rozpoczęciem pomiarów w terenie upewnij się, że zestaw RTK jest podłączony do Twojego urządzenia. smartphone i odbieranie poprawek. W SW Maps otwórz menu główne i stuknij GNSS StatusSprawdź typ poprawki — dla uzyskania najlepszej dokładności powinien być to typ poprawki RTK.

Umieść zestaw RTK na pierwszym GCP, upewniając się, że bąbel na słupie jest wyśrodkowany w okręgu. Potwierdza to, że słup jest idealnie pionowy, aby zapewnić dokładne pozycjonowanie.

Przed rozpoczęciem pomiarów w terenie upewnij się, że zestaw RTK jest podłączony do Twojego urządzenia. smartphone i odbieranie poprawek. W SW Maps otwórz menu główne i stuknij Stan GNSSSprawdź typ poprawki — dla uzyskania najlepszej dokładności powinien być to typ poprawki RTK.

Kliknij menu boczne, kliknij Funkcja->Utwórz warstwę.

Wprowadź nazwę warstwy, wybierz Point jako typ geometrii i wybierz symbol geometrii. Na tym etapie możesz również ustawić kolor warstwy.

Wybierz Satelita jako tło mapy. Włącz Opcje Torówi w obszarze Filtr wybierz Warstwy funkcji.

Naciśnij przycisk Dodaj warstwę i dotknij Funkcja rejestrowania GNSS.

Ustaw nazwę warstwywybierz PUNKTY jako typ geometrii i wybierz symbol geometryczny. naciśnij Dodaj.

Pojawi się nowa warstwa. Naciśnij Zamknij.

Naciśnij przycisk Rec ikonę i dotknij Funkcja nagrywania.

W Uwagi wpisz nazwę punktu naziemnego — na przykład GCP 1. Zalecamy sprawdzenie Uśrednianie pole, aby zestaw mógł obliczyć uśrednioną pozycję (upewnij się, że biegun pozostaje nieruchomy podczas tego procesu). Typ Fix powinien pozostać RTK Fix, aby uzyskać dobrą dokładność pomiarów. Następnie naciśnij '+' aby nagrać pozycję. Zobaczysz komunikat mówiący „Punkt zapisany!".

Przejdź do punktu kontrolnego nr 2 i wykonaj pomiary zgodnie z opisem w kroku 15. Powtórz ten proces dla wszystkich punktów kontrolnych (w naszym samouczku użyliśmy 6 punktów kontrolnych).
Po zakończeniu zobaczysz mapę przedstawiającą wszystkie zarejestrowane obiekty.

Aby wyeksportować projekt, naciśnij menu główne SW Maps, naciśnij Eksportuj projekt.

Dodaj Arkusz kalkulacyjny format eksportu. Wybierz XLS in Ustawienia arkusza kalkulacyjnego i naciśnij Export.

Zrób zdjęcia z drona

Uruchom aplikację DroneLink na swoim smartphone.
Włącz drona i pilota. Podłącz smartphone do kontrolera.
Poczekaj, aż DroneLink wykryje drona i potwierdzi blokadę GPS
Kliknij „+”, aby utworzyć nową misję lotu. Wybierz Mapowanie szablon.
Aby zdefiniować punkty graniczne, zdejmij drona i przesuń go na 1. GCP. Pamiętaj, że pierwszy punkt oznacza wysokość lotu, jeśli masz płatną wersję Dronelink.
Stuknij Rekord aby zapisać współrzędne 1 GCP.

Nakieruj swojego drona do następnego GCP i zapisz współrzędne. Powtórz to dla wszystkich GCP, które masz i naciśnij Następna.

Wybierz Zdjęcia jako typ pliku multimedialnego do przechwycenia i naciśnij Następna.

Nie dostosowuj ustawień zaawansowanych, jeśli nie jesteś zaawansowanym użytkownikiem i naciśnij Następna.

Nie dostosowuj ustawień zaawansowanych, jeśli nie jesteś zaawansowanym użytkownikiem i naciśnij Następna.

Ustaw prędkość lotu i naciśnij Następna.

Zestaw Nakładanie się z przodu i naciśnij Następna.

Zestaw Nakładanie się boków i naciśnij Następna.

Wybierz Siatkę jako Wzór i naciśnij Następna.

W Kierunek mapowania ustawienia, możesz wybrać preferowany kierunek, ale w naszym przypadku użyliśmy opcji domyślnej. Naciśnij Dalej.

Zestaw Skok gimbala kamery drona w stopniach i naciśnij Następna.

Wpisz nazwę planu misji i naciśnij Następna.

Podsumowanie misji zostanie wyświetlone. Naciśnij KONTUNUUJ.

Misja zostanie obliczona. Naciśnij Graj aby go uruchomić.

Dron poleci do punktu startowego, a następnie rozpocznie misję. Dron będzie latał automatycznie — podczas lotu nie jest wymagane sterowanie ręczne. Postęp misji można monitorować za pomocą pulpitu lotu aplikacji.

Po zakończeniu misji zobaczysz powiadomienie w aplikacji.

Zebrałeś już wszystkie dane pomiarowe potrzebne do stworzenia modelu 3D.

Przetwarzaj obrazy i buduj trójwymiarowy model terenu

Gdy wrócisz do komputera w biurze, przenieś plik wyeksportowany z SW Maps w kroku 5 na komputer. Użyjemy tego pliku — zawierającego współrzędne GCP — później podczas procesu wyrównywania zdjęć w WebODM, aby poprawić dokładność modelu 3D.
- Jeśli używasz Android, podłącz telefon do komputera przez USB, wybierz File Transfer tryb i skopiuj wyeksportowany plik z Mapy SW teczka.
- Możesz również wysłać plik do siebie e-mailem lub przesłać go do usługi w chmurze (np. Google Drive, Dropbox) i pobrać go na swój komputer.

Pobierz wszystkie zdjęcia zrobione przez drona. Możesz to zrobić, podłączając drona bezpośrednio do komputera lub wyjmując kartę SD z drona i wkładając ją do komputera.
Spośród wszystkich zrobionych zdjęć wybierz te, na których widoczny jest GCP i zapisz je w oddzielnym folderze.
Otwórz WebODM. Kliknij Dodaj projekt, nadaj mu nazwę, w razie potrzeby dodaj opis i naciśnij Stwórz.

Idź do Interfejs GCP, kliknij Załaduj istniejący plik punktu kontrolnego.

Wybierz plik, który wyeksportowałeś z SW Maps i naciśnij Otwarte.

Wyświetli się podgląd pliku Ground Control Point (GCP), pokazujący dokładne współrzędne każdego punktu. Kliknij Załadować aby zaimportować GCP.

Naciśnij przycisk Dostawca map i kliknij Satelita do widoku satelitarnego, aby zwizualizować punkty GCP na mapie.

Naciśnij przycisk Wybierz obrazy.

Przejdź do folderu z obrazami GCP, które przygotowałeś w kroku nr 38, zaznacz je wszystkie, aby zaimportować je do WebODM i naciśnij Otwarte.

Załadują się zdjęcia z GCP. Teraz dopasujemy każdą współrzędną GCP do obrazu drona pokazującego odpowiedni cel. Kliknij na pierwszy obraz.

Naciśnij przycisk Usuń ustawione współrzędne w oknie punktów kontrolnych naziemnych i oknie widoku mapy.

Kliknij "+”, a następnie kliknij środek punktu kontrolnego na obrazie. Następnie dopasuj go do odpowiadającego mu punktu w widoku satelitarnym, klikając w tym samym miejscu. Możesz zidentyfikować, który GCP jest który, sprawdzając numer oznaczony na zdjęciu — powinien on odpowiadać nazwie widocznej w oknie satelitarnym.

Naciśnij przycisk Wstecz i powtórz kroki 46–48 dla każdego pozostałego obrazu GCP, aby połączyć każde zdjęcie z odpowiadającym mu współrzędnym. Jeden GCP można połączyć z kilkoma obrazami zawierającymi ten sam punkt. Kroki te są ważne, ponieważ wygenerowany plik kojarzy każdy GCP z określonymi wartościami pikseli (X, Y, Z) w obrazie, które służą do poprawy dokładności georeferencji.

Gdy wszystkie obrazy GCP zostaną połączone z dokładnymi współrzędnymi GCP, naciśnij Eksportuj plik i naciśnij ZapiszTen plik eksportowy Ground Control pomaga w dokładnym wyrównaniu mapy w celu dalszego przetwarzania w WebODM.

Zmień nazwę pliku na GCP_file.txt i przenieś go do folderu, w którym przechowywane są wszystkie zdjęcia z drona.

Teraz zaimportujmy wszystkie zdjęcia terenu. Przejdź do Panel Użytkownika i kliknij Wybierz obrazy i pliki GPS.

Wybierz wszystkie obrazy drona wraz z plikiem GCP_file.txt, a następnie kliknij Otwarte. Poczekaj kilka sekund, aż dane zostaną naniesione na mapę.

Włącz widok satelitarny lub widok mapy Google w Mapy bazowe.

Dodaj Opcja przetwarzania według Twoich potrzeb. Użyjemy Wysoka rozdzielczość. Optymalizuje ustawienia, aby generować najwyższej jakości ortofotomapy i modele 3D. Użyj tego, jeśli chcesz uzyskać najlepsze szczegóły wizualne, ale pamiętaj, że wymaga to więcej czasu przetwarzania i pamięci. Naciśnij Uprawomocnić.