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Come creare mappe fotogrammetriche 3D accurate utilizzando GCP e un drone non RTK?
Questo tutorial è pensato per professionisti e hobbisti che necessitano di mappe 3D precise del terreno o del sito, ma non possiedono un costoso drone con modulo RTK. Questa guida vi mostrerà come ottenere mappe con precisione centimetrica utilizzando un drone standard (non RTK), punti di controllo a terra (GCP) e software di fotogrammetria.
A differenza dei droni abilitati RTK, che incorporano dati georeferenziati con precisione centimetrica direttamente in ogni foto, i droni non RTK si basano sul GPS standard, che può introdurre errori di posizione di diversi metri. Per superare questa limitazione, utilizziamo marcatori fisici (GCP) le cui coordinate esatte vengono misurate con un RTK Calibrated Surveyor KitQuesti servono come punti di riferimento nel flusso di lavoro della fotogrammetria. Con un'attenta pianificazione ed elaborazione, è possibile ottenere una precisione di livello topografico anche utilizzando un drone standard.
Assicurati di avere accesso e credenziali per un NTRIP servizio. Hai bisogno di aiuto per trovare un servizio di correzione, fai riferimento al nostro Lista di NTRIP servizi di correzione nel vostro paese.
Hardware richiesto:
- RTK Calibrated Surveyor Kit
- Punti di controllo a terra (GCP) per droni
- un drone con telecamera e scheda SD inserita
- a smartphone
- un computer
Software richiesto:
- Mappe SW
- Collegamento drone
- Sito WebODM (è uno strumento di fotogrammetria open source con funzionalità opzionali a pagamento come servizio cloud, supporto tecnico ecc. Se sei un utente tecnico e non ti dispiace un po' di configurazione pratica, puoi installarlo gratuitamente da GitHub. Nel nostro tutorial utilizziamo la versione cloud a pagamento di WebODM)
Come creare mappe 3D precise con droni e punti di controllo a terra?
Posiziona i GCP e misura le sue coordinate precise utilizzando il kit RTK
- Posiziona i punti di controllo a terra (GCP) nell'area di mappatura. Per garantire che il modello 3D finale sia accurato, segui queste regole:
- Posizionare i GCP vicino a ciascun angolo del rilievo e almeno uno al centro.
- Mantenere i GCP a una distanza di 50-100 metri l'uno dall'altro; aggiungerne altri lungo i bordi lunghi, se necessario.
- Assicurarsi che i GCP siano ben visibili dall'alto e non siano ostruiti da alberi o altri oggetti.
- Se il terreno è irregolare, posizionare i GCP sia nei punti di elevazione più alti che in quelli più bassi.
Collega il kit RTK al tuo smartphone Tramite USB o Bluetooth. In questo tutorial useremo una connessione USB.
Apri SW Maps, connettiti al tuo kit RTK e poi connettiti a NTRIP servizio seguendo i passaggi indicati nel Come si usa RTK Calibrated Surveyor Kit con SW Maps sezione della Guida per l'utente.
- Assicuratevi di impostare l'altezza dello strumento in modo che corrisponda all'altezza della vostra asta topografica. Questo è fondamentale per misurare con precisione le posizioni a livello del suolo.
Prima di effettuare misurazioni sul campo, assicurarsi che il kit RTK sia collegato al smartphone e ricevere correzioni. In SW Maps, apri il menu principale e tocca GNSS Stato dell'ordineSelezionare il tipo di correzione: per la massima precisione, dovrebbe essere visualizzata la correzione RTK.
- Posizionare il kit RTK sul primo GCP, assicurandosi che la bolla sul palo sia centrata all'interno del cerchio. Questo conferma che il palo è perfettamente verticale per un posizionamento accurato.
- Prima di effettuare misurazioni sul campo, assicurarsi che il kit RTK sia collegato al smartphone e ricevere correzioni. In SW Maps, apri il menu principale e tocca Stato GNSSSelezionare il tipo di correzione: per la massima precisione, dovrebbe essere visualizzata la correzione RTK.
- Tocca il menu laterale, tocca Funzionalità->Crea livello.
- Inserisci il nome del layer, seleziona Punto come tipo di geometria e scegli un simbolo geometrico. In questa fase puoi anche impostare il colore del layer.
- Seleziona Satellitare come mappa di sfondo. Abilita Tracciati/Pistee sotto Filtro, scegli Livelli di funzionalità.
- Stampa Aggiungi livello e tocca Funzione GNSS registrata.
- Imposta il nome del livelloscegli POINT come tipo di geometria e seleziona un simbolo geometrico. stampa Aggiungi.
- Apparirà il nuovo livello. Premi Chiudi.
- Stampa Rec icona e tocca Funzione di registrazione.
- Nel Commento campo, immettere il nome del punto di terra, ad esempio GCP 1. Si consiglia di controllare il Una media di casella per consentire al kit di calcolare una posizione media (assicurarsi di mantenere il palo statico durante questo processo). Il tipo di correzione dovrebbe rimanere RTK Fix per ottenere una buona precisione delle misurazioni. Quindi premere '+per registrare la posizione. Vedrai un messaggio che dice "Punto registrato!".
- Procedere al Punto di Controllo a Terra n. 2 ed effettuare la misurazione come spiegato nel Passaggio 15. Ripetere questo processo per tutti i punti di controllo a terra (nel nostro tutorial, abbiamo utilizzato 6 GCP).
Una volta completata l'operazione, vedrai una mappa che mostra tutte le funzionalità registrate.
- Per esportare il tuo progetto, tocca il menu principale di SW Maps, premi Esporta progetto.
- Scegli Foglio di calcolo formato di esportazione. Seleziona XLS in Impostazioni del foglio di calcolo e premere Esportare.
Cattura immagini con drone
- Avvia l'app DroneLink sul tuo smartphone.
- Accendi il tuo drone e il radiocomando. Collega il tuo smartphone al controllore.
- Attendi che DroneLink rilevi il drone e confermi il blocco GPS
- Tocca "+" per creare una nuova missione di volo. Scegli Mappatura modello.
- Per definire i punti di confine, decolla il drone e posizionalo sopra il primo GCP. Tieni presente che il primo punto indica l'altitudine di volo se hai la versione a pagamento di Dronelink.
- Tocca Record per salvare le coordinate di 1 GCP.
- Guida il tuo drone verso il GCP successivo e salva le coordinate. Ripeti l'operazione per tutti i GCP che possiedi e premi Avanti.
- Seleziona Foto come tipo di file multimediale da acquisire e premi Avanti.
- Non personalizzare le impostazioni avanzate se non sei un utente avanzato e premi Avanti.
- Non personalizzare le impostazioni avanzate se non sei un utente avanzato e premi Avanti.
- Impostare il velocità del volo e premere Avanti.
- Impostato Sovrapposizione frontale e premere Avanti.
- Impostato Sovrapposizione laterale e premere Avanti.
- Scegli Griglia come modello e premi Avanti.
- Nel Direzione di mappatura Nelle impostazioni, puoi scegliere la direzione preferita, ma nel nostro caso abbiamo usato l'opzione predefinita. Premi Avanti.
- Impostato Passo del giunto cardanico della telecamera del drone in gradi e premere Avanti.
- Inserisci il nome del piano di missione e premi Avanti.
- Verrà visualizzato il riepilogo della missione. Premere Continua.
- La missione verrà calcolata. Premere Giocare per lanciarlo.
- Il drone navigherà verso il punto di partenza e poi lancerà la missione. Il drone volerà automaticamente: non è necessario alcun controllo manuale durante il volo. È possibile monitorare l'avanzamento della missione tramite la dashboard di volo dell'app.
- Una volta completata la missione, vedrai una notifica nell'app.
- Ora hai raccolto tutte le misurazioni sul campo necessarie per creare un modello 3D.
Elaborare le immagini e costruire il modello 3D del terreno
- Una volta tornati al PC dell'ufficio, trasferite il file esportato da SW Maps al passaggio 5 sul vostro PC. Utilizzeremo questo file, contenente le coordinate GCP, in seguito durante il processo di allineamento delle foto in WebODM per migliorare la precisione del modello 3D.
- Se stai usando Android, collega il telefono al PC tramite USB, seleziona File Transfer modalità e copiare il file esportato dal SW_Maps cartella.
- In alternativa, puoi inviare il file via email a te stesso o caricarlo su un servizio cloud (ad esempio Google Drive, Dropbox) e scaricarlo sul tuo PC.
- Scarica tutte le foto scattate dal drone. Puoi farlo collegando il drone direttamente al computer o rimuovendo la scheda SD dal drone e inserendola nel PC.
- Tra tutte le immagini scattate, trova quelle in cui è visibile GCP e salvale in una cartella separata.
- Apri WebODM. Fai clic Aggiungi un progetto, assegnagli un nome, aggiungi una descrizione se necessario e premi Creare.
- Vai Interfaccia GCP, clicca Carica il file del punto di controllo esistente.
- Seleziona il file che hai esportato da SW Maps e premi Apri.
- Apparirà un'anteprima del file Ground Control Point (GCP), che mostra le coordinate precise di ciascun punto. Fai clic Caricare per importare i GCP.
- Stampa Fornitore di mappe e fare clic su Satellitare alla vista satellitare per visualizzare i GCP sulla mappa.
- Stampa Scegli le immagini.
- Vai alla cartella con le immagini GCP che hai preparato al passaggio n. 38, selezionale tutte per importarle in WebODM e premi Apri.
- Verranno caricate le immagini con GCP. Ora abbineremo ogni coordinata GCP a un'immagine ripresa da un drone che mostra il target corrispondente. Clicca sulla prima immagine.
- Premere per eliminare le coordinate preimpostate nella finestra dei punti di controllo a terra e nella finestra di visualizzazione della mappa.
- Fai clic sul pulsante "+”, quindi fai clic sul centro del punto di controllo nell'immagine. Quindi, abbinalo al punto corrispondente nella vista Satellite cliccando sulla stessa posizione. Puoi identificare quale GCP è controllando il numero indicato nella foto: dovrebbe corrispondere al nome visibile nella finestra Satellite.
- Stampa Di ritorno e ripetere i passaggi 46-48 per ciascuna immagine GCP rimanente per collegare ogni foto alla coordinata corrispondente. Un GCP può essere collegato a più immagini contenenti lo stesso punto. Questi passaggi sono importanti, poiché il file generato associa ciascun GCP a specifici valori di pixel (X, Y, Z) all'interno dell'immagine, che vengono utilizzati per migliorare la precisione della georeferenziazione.
- Quando tutte le immagini GCP sono collegate alle coordinate precise di GCP, premere Esporta file e premere RisparmiQuesto file di esportazione Ground Control aiuta ad allineare accuratamente la mappa per un'ulteriore post-elaborazione in WebODM.
- Rinomina il file in GCP_file.txt e spostalo nella stessa cartella in cui sono archiviate tutte le immagini dei tuoi droni.
- Ora importiamo tutte le foto del terreno. Andiamo a Dashboard e fare clic su Seleziona immagini e file GPS.
- Seleziona tutte le immagini del drone insieme al file GCP_file.txt, quindi fai clic ApriAttendi qualche secondo affinché i dati vengano rappresentati sulla mappa.
- Abilita la vista satellitare o la vista della mappa di Google in Mappe di base.
- Scegli Opzione di elaborazione in base alle vostre esigenze. Utilizzeremo Alta risoluzioneOttimizza le impostazioni per generare ortofoto e modelli 3D di altissima qualità. Usalo se desideri il miglior dettaglio visivo, ma tieni presente che richiede più tempo di elaborazione e memoria. Premi Convalidare.
- Stampa Inizia l'elaborazioneL'elaborazione potrebbe richiedere alcuni minuti.
- Premendo Visualizzazione delle tracce Puoi controllare l'avanzamento. Nel nostro caso ci sono voluti 22 minuti per l'elaborazione.
- Una volta terminato, apparirà l'anteprima della mappa fotogrammetrica. Premere Mostra la mappa per visualizzare il tuo modello 2D.
- Ora puoi vedere il tuo modello fotogrammetrico del terreno in 2D sovrapposto su Google Maps.
- Fare clic sul pulsante 3D nell'angolo in basso a destra per passare alla vista 3D.
- Il tuo modello 3D verrà ora visualizzato per un'esplorazione interattiva.
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