A topografia aérea ficou mais inteligente

Topografia aérea

A Smart Oblique Capture da Zenmuse P1 está revolucionando a fotografia aérea oblíqua e o mapeamento 3d

Os topógrafos e profissionais de GIS têm os mais altos padrões no que diz respeito a suas ferramentas e serviços. Não é de se admirar que muitos topógrafos estejam recorrendo a drones para suas necessidades de mapeamento e modelagem 3D. Os drones alcançam resultados que atendem aos padrões de precisão para levantamentos topográficos e, em comparação com as técnicas tradicionais, os drones reduzem drasticamente o tempo, o custo e os esforços necessários.

Mapeamentos com drones é mais complicado do que tirar algumas fotos durante o voo. Existem várias etapas necessárias, desde a preparação de pontos de controle terrestre até o planejamento da missão e o processamento das imagens capturadas com o software de levantamento.

Frequentemente, os topógrafos são contratados para produzir ortomosaicos de alta resolução, construídos com técnicas de fotogrametria ou modelos 3D criados com câmeras oblíquas e técnicas de levantamento 3D.

Com a mais recente combinação de topografia da DJI, o Matrice 300 RTK (M300 RTK) e a câmera Zenmuse P1, os topógrafos têm na ponta dos dedos a melhor solução de topografia do mercado em termos de precisão e eficiência. Graças ao recurso Smart Oblique Capture (SOC) da P1, os topógrafos podem agora capturar e criar modelos 3D de seus alvos com mais eficiência do que nunca.

O que é fotografia oblíqua ?

Quando se fala em topografia com drones, uma técnica que tem tido sucesso na modelagem 3D é o uso da fotogrametria oblíqua, onde as imagens são capturadas por várias lentes. Essas lentes múltiplas são montadas juntas em uma matriz com ângulos de eixo fixos. As imagens resultantes revelam detalhes que às vezes são perdidos ao capturar apenas fotografias verticais, como alguns elementos obstruídos por vegetação ou estruturas altas.

Os sistemas de câmera oblíqua tradicionalmente usam um equipamento mecânico com cinco câmeras em posições fixas em uma configuração cruzada; uma câmera no centro é cercada por quatro outras câmeras, na frente, atrás, esquerda e direita, igualmente distanciadas em intervalos de 90 graus. Este sistema coloca a câmera central em um ângulo oblíquo onde o ângulo “nadir” (o ponto diretamente abaixo da câmera no nível do solo) está em um ponto fixo conhecido na imagem.

Benefícios da fotografia oblíqua

Os requisitos para modelos 3D precisos são cada vez maiores. Por exemplo, no mapeamento urbano, os modelos 3D são usados ​​para gerenciamento de espaço, análise de requisitos de energia, monitoramento de tráfego e poluição e gerenciamento de desastres. No levantamento, um modelo 3D preciso pode identificar problemas potenciais no início do cronograma de um projeto.

Quando comparada com a fotografia aérea vertical, a fotografia oblíqua tem muitos benefícios. Embora um ângulo vertical possa ajudar a mostrar o posicionamento de estruturas como edifícios, ruas ou espaços abertos em relação uns aos outros, as fotos aéreas oblíquas são melhores para dar uma perspectiva da aparência de estruturas que se erguem do solo, como edifícios, topografia, folhagem, etc em relação ao solo e ao horizonte.

Alguns outros benefícios da fotografia oblíqua incluem:

• Imagens capturadas com uma câmera oblíqua revelam detalhes que podem ser obstruídos na visão vertical por folhagens ou edifícios altos.
•  A fotografia oblíqua torna mais fácil determinar com precisão a elevação de estruturas, quando comparada com as fotografias aéreas verticais.
• Ao contrário de uma configuração ortográfica, onde a câmera central olha diretamente para baixo, o sistema oblíquo captura muito mais dos dados de altura relativa à sua frente. Isso também anula qualquer distorção da lente em todas as direções ao redor do ponto focal, que o método ortográfico pode frequentemente sofrer.
• Usando vários disparos em intervalos controlados, as informações de posição e altura relativa coletadas de cada conjunto de dados podem ser comparadas, contrastadas e, em seguida, amalgamadas para fornecer as informações de altura relativa entre os elementos na área alvo, produzindo um mapa de dados de posição e altura, que pode ser considerado como um mapa 3D da área levantada.

Limitações das câmeras oblíquas

No entanto, existem desvantagens associadas às matrizes de câmeras oblíquas tradicionais. Devido ao número de lentes, o equipamento pode ser muito pesado e caro. Uma câmera mais pesada significa tempos de voo mais curtos e mais tempo gasto trocando baterias de drones, especialmente para missões de levantamento em larga escala.

Por outro lado, com fotogrametria oblíqua ou modelagem 3D com uma única câmera, são necessários cinco voos (Nadir, FBLR), o que leva muito mais tempo.

O que é Smart Oblique Capture?

Smart Oblique Capture (SOC) é um novo processo alternativo, exclusivo para o P1 e o M300, que usa uma única câmera montada em um gimbal para funcionar como todas as cinco câmeras em um sistema de câmera oblíqua. A P1 é uma câmera “tradicional” (não uma câmera oblíqua) com uma única lente, mas pode produzir os mesmos resultados graças a um software de ponta.

Ao desenhar a área de mapeamento no aplicativo DJI Pilot (durante o planejamento da missão), o SOC divide automaticamente a área de levantamento alvo em diferentes “seções”. Essas seções indicam quantos ângulos de fotos são capturados nesta área. Por exemplo, as seções no centro da área de levantamento obtêm cinco fotos, uma em cada ângulo (nadir, frente, trás, esquerda e direita). As seções na periferia da área de levantamento requerem menos fotos.

Com a Smart Oblique Capture, como as fotos em cada “conjunto” não são tiradas simultaneamente, os dados de posição, velocidade do drone e direção do gimbal são incorporados aos metadados de cada foto para compensar a mudança de posição e perspectiva; semelhante aos cálculos matemáticos usados ​​para combinar as capturas consecutivas em uma matriz de câmera oblíqua.

Assim que seu levantamento for concluído, você pode utilizar um software de pós-processamento, como o DJI Terra, para agrupar todos os dados e produzir os modelos 3D necessários; o cartão SD pode simplesmente ser conectado a um Notebook para importar as imagens para processamento.

Cada conjunto de dados de fotos (Nadir, FBLR) é comparado entre si, onde as fotos em nadir são usadas para criar um mapa 2D de cima para baixo. Os disparos direcionais de cada posição são comparados para designar informações de altura relativa para esses elementos no mapa 2D.

Suas missões de levantamento capturadas com o M300 RTK e P1 podem ser processadas nativamente usando DJI Terra, nosso software de levantamento de drones tudo-em-um usado para planejar, visualizar, processar e analisar fotografias aéreas. O aplicativo permite que o usuário carregue e visualize rapidamente os dados em tempo real.

Vantagens da captura oblíqua inteligente

• O P1 é uma câmera que substitui a necessidade de um sistema oblíquo com várias câmeras. Isso reduz o peso e aumenta a capacidade de manobra e flexibilidade de implantação; estar conectado a um drone, em vez de estar conectado a fuselagem de uma aeronave maior, é um grande benefício.
• SOC reduz o número de fotos desnecessárias capturadas. Isso significa que não há perda de tempo tirando fotos na periferia do alvo de levantamento, bem como menos espaço e memória usados, resultando em um tempo de processamento mais rápido.
• Com lentes de câmera intercambiáveis, ​​a P1 permitem a troca de acordo com as necessidades do projeto. Isso não é possível com uma câmera oblíqua tradicional.
• Além dos módulos RTK do M300, o SOC pode aproveitar todas as vantagens da cinemática de pós-processamento. Em situações onde o RTK não está disponível, o PPK está disponível porque os arquivos da missão são armazenados com observações originais do GNSS e arquivos TimeStamps.MRK.

Um pouco mais sobre o Zenmuse P1

A P1 é o carro-chefe da DJI em fotogrametria e câmera de topografia. Com um sensor full-frame de 45 MP, baixo ruído e alta sensibilidade com lentes intercambiáveis ​​de foco fixo 24/35/50mm, em um gimbal estabilizado de 3 eixos, esta é nossa câmera topográfica mais poderosa até hoje. O P1 pode tirar uma foto a cada 0,7 segundos (com velocidades do obturador de até 1/2000 de segundo) e pode cobrir 3 km² em um único voo.

O P1 é compatível com o Matrice 300 RTK da DJI, nossa mais recente plataforma comercial de drones. Com  sensoriamentos direcionais e posicionamentos, 55 minutos de tempo de voo e um alcance de 15Km, o M300 é uma adição bem-vinda a qualquer frota de drones.

Vá em frente, fique esperto

Ao reduzir o número de imagens obtidas, o SOC reduz efetivamente o tempo no ar de uma missão e, portanto, o tempo total de levantamento e mapeamento. Isso tem o

benefício adicional de uma redução subsequente de 20% a 50% do tempo de pós-processamento.

Com o aumento do uso de drones em topografia, mapeamento e construção, há uma necessidade constante de sua utilização se tornar mais simples e econômica em termos de tempo e custo. A Smart Oblique Capture é uma inovação que atende a essas exigências.