Jak vytvořit přesné 3D fotogrammetrické mapy pomocí GCP a dronu bez RTK?

Tento tutoriál je určen pro profesionály i amatéry, kteří potřebují přesné 3D terénní mapy nebo mapy lokality, ale nevlastní drahý dron s RTK modulem. Tato příručka vám ukáže, jak získat mapy s centimetrovou přesností pomocí standardního dronu (bez RTK), pozemních kontrolních bodů (GCP) a fotogrammetrického softwaru.

Na rozdíl od dronů s podporou RTK, které vkládají georeferencovaná data s centimetrovou přesností přímo do každé fotografie, se drony bez podpory RTK spoléhají na standardní GPS, který může způsobit poziční chyby až o několik metrů. Abychom toto omezení překonali, používáme fyzické značky GCP, jejichž přesné souřadnice se měří pomocí... RTK Calibrated Surveyor KitTyto slouží jako referenční body ve fotogrammetrickém pracovním postupu. S pečlivým plánováním a zpracováním můžete dosáhnout přesnosti na úrovni geodetického měření i při použití standardního dronu.

Ujistěte se, že máte přístup a přihlašovací údaje pro NTRIP služba. Potřebujete-li pomoc s nalezením opravné služby, obraťte se na naši Seznam NTRIP opravné služby ve vaší zemi.

Požadovaný hardware:

RTK Calibrated Surveyor Kit
Pozemní kontrolní body (GCP) pro drony
dron s kamerou a vloženou SD kartou
a smartphone
počítač

Požadovaný software:

SW mapy
Dronelink
WebODM (jedná se o open-source nástroj pro fotogrammetrii s volitelnými placenými funkcemi, jako je cloudová služba, technická podpora atd. Pokud jste technický uživatel a nevadí vám praktické nastavení, můžete si jej zdarma nainstalovat z GitHubu. V našem tutoriálu používáme placenou cloudovou verzi WebODM)

Jak vytvořit přesné 3D mapy s drony a pozemními kontrolními body?

Umístěte GCP a změřte jejich přesné souřadnice pomocí sady RTK

Umístěte pozemní kontrolní body (GCP) na mapované oblasti. Abyste zajistili přesnost výsledného 3D modelu, dodržujte tato pravidla:
- Umístěte GCP poblíž každého rohu zaměření a alespoň jeden do středu.
- Udržujte GCP od sebe vzdálené 50–100 metrů; v případě potřeby přidejte další podél delších hran.
- Zajistěte, aby GCP byly jasně viditelné z ptačí perspektivy a nebyly zastíněny stromy ani jinými předměty.
- Pokud je terén nerovný, umístěte GCP do nejvyšších i nejnižších bodů.

Připojte sadu RTK k vašemu smartphone přes USB nebo Bluetooth. V tomto tutoriálu použijeme připojení USB.
Otevřete aplikaci SW Maps, připojte se k sadě RTK a poté se připojte k NTRIP službu podle kroků uvedených v Jak používat RTK Calibrated Surveyor Kit s mapami jihozápadu části uživatelské příručky.
Ujistěte se, že výška přístroje odpovídá výšce vaší geodetické tyče. To je zásadní pro přesné měření polohy na úrovni terénu.

Před prováděním měření v terénu se ujistěte, že je sada RTK připojena k vašemu smartphone a přijímání oprav. V aplikaci SW Maps otevřete hlavní nabídku a klepněte na GNSS StatusZkontrolujte typ fixace – pro dosažení nejlepší přesnosti by se měla zobrazovat fixace RTK.

Umístěte sadu RTK na první GCP a ujistěte se, že bublina na tyči je vystředěna v kruhu. Tím se potvrdí, že tyč je dokonale svislá pro přesné umístění.

Před prováděním měření v terénu se ujistěte, že je sada RTK připojena k vašemu smartphone a přijímání oprav. V aplikaci SW Maps otevřete hlavní nabídku a klepněte na Stav GNSSZkontrolujte typ fixace – pro dosažení nejlepší přesnosti by se měla zobrazovat fixace RTK.

Klepněte na boční menu, klepněte na Prvek->Vytvořit vrstvu.

Zadejte název vrstvy, jako typ geometrie vyberte Bod a zvolte geometrický symbol. V této fázi můžete také nastavit barvu vrstvy.

vybrat Satelit jako mapu pozadí. Povolit Dráhya v části Filtr zvolte Vrstvy prvků.

Stisknout Přidat vrstvu a klepněte na tlačítko Zaznamenaný prvek GNSS.

Nastavte název vrstvyzvolte BOD jako typ geometrie a vyberte symbol geometrie. lis přidat.

Objeví se nová vrstva. Stiskněte Zavřít.

Stisknout Rec ikonu a klepněte na Funkce záznamu.

v Poznámky zadejte název bodu terénu – například GCP 1. Doporučujeme zaškrtnout políčko Průměrování pole, aby sada mohla vypočítat průměrnou polohu (během tohoto procesu se ujistěte, že tyč zůstává statická). Typ fixace by měl zůstat RTK Fix, aby bylo dosaženo dobré přesnosti měření. Poté stiskněte '+' pro zaznamenání polohy. Zobrazí se zpráva s textem „Bod zaznamenán!".

Pokračujte k bodu GCP č. 2 a proveďte měření, jak je popsáno v kroku 15. Tento postup opakujte pro všechny body GCP (v našem tutoriálu jsme použili 6 GCP).
Po dokončení se zobrazí mapa zobrazující všechny zaznamenané objekty.

Chcete-li exportovat projekt, klepněte na hlavní nabídku SW Maps a stiskněte Exportní projekt.

Vybrat Tabulka exportní formát. Vyberte XLS in Nastavení tabulky a stiskněte Vývoz.

Pořizování snímků z dronu

Spusťte aplikaci DroneLink na svém smartphone.
Zapněte dron a dálkový ovladač. Připojte smartphone do ovladače.
Počkejte, až DroneLink detekuje dron a potvrdí GPS zámek.
Klepnutím na „+“ vytvoříte novou letovou misi. Vyberte Mapování šablona.
Pro definování hraničních bodů sundejte dron a přemístěte ho nad první GCP. Upozorňujeme, že první bod označuje výšku letu vaší placené verze Dronelinku.
Využít Záznam pro uložení souřadnic 1 GCP.

Navigujte dron k dalšímu GCP a uložte souřadnice. Opakujte tento postup pro všechny GCP, které máte, a stiskněte další.

Jako typ média vyberte soubor Fotografie a stiskněte další.

Pokud nejste pokročilý uživatel, neupravujte pokročilá nastavení a stiskněte další.

Pokud nejste pokročilý uživatel, neupravujte pokročilá nastavení a stiskněte další.

Nastav rychlost letu a stiskněte další.

sada Přední překrytí a stiskněte další.

sada Boční překrytí a stiskněte další.

Vyberte mřížku jako vzor a stiskněte další.

v Směr mapování nastavení si můžete zvolit preferovaný směr, ale v našem případě jsme použili výchozí možnost. Stiskněte tlačítko Další.

sada Gimbal Pitch kamery dronu ve stupních a stiskněte další.

Vyplňte název plánu mise a stiskněte další.

Zobrazí se shrnutí mise. Stiskněte Pokračovat.

Mise bude vypočítána. Stiskněte Hrát spustit to.

Dron se naviguje do výchozího bodu a poté spustí misi. Dron poletí automaticky – během letu není potřeba žádné ruční ovládání. Průběh mise můžete sledovat prostřednictvím palubní desky aplikace.

Jakmile bude mise dokončena, zobrazí se vám v aplikaci oznámení.

Nyní jste shromáždili všechna terénní měření potřebná k vytvoření 3D modelu.

Zpracování obrázků a vytvoření 3D modelu terénu

Až se vrátíte k počítači v kanceláři, přeneste soubor exportovaný z aplikace SW Maps v kroku 5 do počítače. Tento soubor – obsahující souřadnice GCP – použijeme později během procesu zarovnání fotografií ve WebODM ke zlepšení přesnosti 3D modelu.
- Pokud používáte Android, připojte telefon k počítači přes USB, vyberte File Transfer režimu a zkopírujte exportovaný soubor z SW_Mapy složka.
- Případně si můžete soubor poslat e-mailem nebo jej nahrát do cloudové služby (např. Disk Google, Dropbox) a stáhnout si ho do počítače.

Stáhněte si všechny fotografie pořízené dronem. Můžete to provést přímým připojením dronu k počítači nebo vyjmutím SD karty z dronu a jejím vložením do počítače.
Ze všech pořízených snímků vyhledejte ty, na kterých je viditelný GCP, a uložte je do samostatné složky.
Otevřete WebODM. Klikněte Přidat projekt, zadejte název, v případě potřeby přidejte popis a stiskněte Vytvořit.

Přejít na Rozhraní GCP, cvaknutí Načíst existující soubor kontrolních bodů.

Vyberte soubor, který jste exportovali z aplikace SW Maps, a stiskněte Otevřená.

Zobrazí se náhled souboru s pozemními kontrolními body (GCP) s přesnými souřadnicemi každého bodu. Klikněte na Zatížení importovat GCP.

Stisknout Poskytovatel map a klepněte na tlačítko Satelit do satelitního zobrazení pro zobrazení GCP na mapě.

Stisknout Vyberte obrázky.

Přejděte do složky s obrázky GCP, které jste připravili v kroku č. 38, vyberte je všechny k importu do WebODM a stiskněte Otevřená.

Načtou se obrázky s GCP. Nyní přiřadíme každou souřadnici GCP k snímku z dronu zobrazujícímu odpovídající cíl. Klikněte na první obrázek.

Stiskněte tlačítko Smazat přednastavené souřadnice v okně Body pozemní kontroly a okně Zobrazení mapy.

Klikněte na tlačítko "+„“ a poté klikněte na střed kontrolního bodu na obrázku. Poté jej přiřaďte k odpovídajícímu bodu v satelitním zobrazení kliknutím na stejné místo. Který GCP je který, poznáte podle čísla uvedeného na fotografii – mělo by se shodovat s názvem viditelným v okně Satelit.

Stisknout Zpět a opakujte kroky 46–48 pro každý zbývající snímek GCP, abyste propojili každou fotografii s odpovídající souřadnicí. Jeden GCP lze propojit s několika snímky obsahujícími stejný bod. Tyto kroky jsou důležité, protože vygenerovaný soubor přiřazuje každý GCP ke specifickým hodnotám pixelů (X, Y, Z) v rámci snímku, které se používají ke zlepšení přesnosti georeferencování.

Jakmile jsou všechny snímky GCP propojeny s přesnými souřadnicemi GCP, stiskněte Exportovat soubor a stiskněte UložitTento exportní soubor pro Ground Control pomáhá přesně zarovnat mapu pro další zpracování ve WebODM.

Přejmenujte soubor na GCP_file.txt a přesuňte ho do stejné složky, kde jsou uloženy všechny vaše snímky z dronu.

Nyní importujme všechny fotografie terénu. Přejděte na Hlavní obrazovka a klepněte na tlačítko Vyberte snímky a soubory GPS.

Vyberte všechny snímky z dronu spolu se souborem GCP_file.txt a poté klikněte na OtevřenáPočkejte několik sekund, než se data zobrazí na mapě.

Povolit satelitní zobrazení nebo zobrazení mapy Google v Základní mapy.

Vybrat Možnost zpracování podle vašich potřeb. Použijeme Vysoké rozlišeníOptimalizuje nastavení pro generování ortofoto snímků a 3D modelů nejvyšší kvality. Použijte tuto funkci, pokud chcete dosáhnout nejlepších vizuálních detailů, ale mějte na paměti, že vyžaduje více času na zpracování a paměti. Stiskněte potvrdit.