Technologien

Gerne erklären wir Ihnen, was wir unter den verschiendenen INSPAiR-Technologien verstehen und welche Resultate erreichbar sind.

Inspektion
Bei der Inspektion mit Drohnen werden Details oder Anordnungen von Gegebenheiten (Geräte, Bauten, Umweltmerkmale) angeschaut und als Foto oder Video festgehalten. Interessant sind Situationen, auf welche man von der Erde keinen Einblick hat, wie z. B. Starkstrom-Mast Oberseite.
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Photogammetrie
Bei der Photogrammetrie wird ein Objekt mit einem vorprogrammierten Flugplan überflogen, während dem zahlreiche Fotoaufnahmen erstellt werden. Diese können in einer Photogrammetrie-Software (z. B. AGISoft Metashape) zu einer Punktwolke, Oberflächenmodell, Orthobild usw. umgerechnet werden. Die Umrechnung fordert grosse Rechenleistung und kann von 1h bis zu mehreren Tagen dauern.
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Thermografie
Miniaturisierte Thermografiekameras für den Einsatz an Drohnen sind sehr aufwändig in der Herstellung und desshalb kostspielig.
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Inspektion

Anfoderungen an unterschiedliche Inspektionen:

Elektromast

Anforderungen:

  • Zoom (optisch)
  • Kamerastabilität
  • Drohne unsensibel auf äussere Einwirkung (Magnetfeld)
  • Bild und/oder Bildziel georeferenziert
  • Systemkompatibilität mit Wegpunktplanungs-Software

Anforderungen:

  • Zoom (Optisch)
  • Kamerastabilisierung
  • Drohne unempfindlich auf elektromagnetische Strahlung
  • Bilder Georeferenziert

Anforderungen:

  • Zoom (Optisch)
  • Kamerastabilisierung
  • Drohne mit guter Hindernis-Erkennung
  • Bilder Georeferenziert

Photogrammetrie

Bei Anwendung geeigneter Mittel sind die Erzeugnisse nicht nur in sich massgenau (= relative Genauigkeit), sondern auch im Koordinatensystem (Schweiz / Welt) am richtigen Ort (= absolute Genauigkeit).

Ein wichtiges Mass der photogrammetrischen Auflösung ist die “Ground Sampling Distanz”, welche durch die verwendete Fotokamera sowie den Abstand der Drohne zum Objekt entsteht. GSDs von 1 – 20mm sind für die meisten Anwendungen üblich.

Mit Photogrammetrie sind sehr präzise “digitale Zwillinge” mit hoher Vermassungsgüte und Oberflächenqualität erstellbar. Der Aufwand und das notwendige Know-How für die Erstellung und Berechnung ist allerdings nicht zu unterschätzen.

Beispiele für die Anwendung von Photogammetrie

Flugplanung

Bei der Flugplanung berechnet die Software (z. B. UGcS) die Route so, dass eine genügende Bildüberlappung entsteht. In Hanglagen oder über Gebäuden kann mit Hilfe eines zuvor definierten Oberflächenmodelles geplant werden.

Weitere Flugplanungs-Apps für Photogrammetrie:

  •   DJI Pilot (bei DJI Enterprise Drohnen enthalten)
  •   Drone Harmony

 

Anforderungen:

  • Zoom (Optisch)
  • Kamerastabilisierung
  • Drohne unempfindlich auf elektromagnetische Strahlung
  • Bilder Georeferenziert

Beispiel Links: ~800Mio Punkte, xyz-Vermasst in LV95, coloriert

    Ausschnitt aus der Punktwolke.

    So sind die einzelnen Punkte sichtbar.

    Je nach GSD werden feinere Details abgebildet

    Die “digitalen Zwillinge” können mit geeigneten Tools vermessen werden.

    Möglichkeiten:

    • Vektorisierung, Übernahme in CAD-Systeme
    • Messen von Distanzen, Höhen, Flächen, Volumen
    • Erhebung von Umwelt-Daten und Ereignis-Parameter
    • Visualisierung von Situationen und Ereignissen

    Beispiel Links: Dachvermessung mit Kopa RSM

    Lidar

    Durch verschiedene Ungenauigkeiten beim Erfassungsvorgang entsteht Rauschen, also Abweichungen der Punkte von Ihrer Soll-Position.

    Die Punktdichte im 3D-Abbild kann mit “Punkten pro Quadratmeter” qualifiziert werden, wobei eine höhere Punktezahl nicht unbedingt zu mehr Qualität führt, sondern ab einer gewissen Stufe nur noch zu mehr rauschen.

    Bei der Flugplanung einiger Lidar-Sensoren ist zu beachten, dass vor und nach der Messung ein Kalibrierungsvorgang notwendig ist, welcher die hochsensiblen Lagesensoren einmisst.

    Geräte und Beispiele für Lidar

    DJI Zenmuse L1 Sensor

    Das DJI Zenmuse L1 Lidar ist eine Plug-and-Play-Lösung für die Matrice 300.

    Mit der Software Terra können die Punktwolkenfiles in ein Koordinatensystem und Dateiformat konvertiert werden.

    Erfassungsgeschwindigkeit: bis zu 480’000 Punkte pro Sekunde

    Rauschen: max. +- 8cm

    Die neue Zenmuse L1

    Der BLK2FLY von Leica verfügt über eine spezielle Flugintelligenz, welche ohne manuelle Fernsteuerung auskommt.

    Mit der Cyclone Software Suite und der HxDR Cloud-Lösung werden die Punktwolken nach Leica Qualitätsverständnis konvertiert und bearbeitet. So können die Messresultate verschiedener Leica-Geräte zusammengeführt werden.

    Der Laserscanner erfasst bis 420’000 Punkte pro Sekunde, zusätzliche optische Kameras erfassen die Farbinformationen.

    Rauschen: +- ca. 4cm

    Punktwolke, erfasst mit DJI Zenmuse L1.

    Anzahl Punkte: 125Mio

    Dauer von Start Messflug bis zum Punktwolkenfile .las in LV95: 45min

    Ausschnitt aus der Punktwolke mit sichtbaren Einzelpunkten.

    Auf geraden Flächen und Kanten wird das Rauschen sichtbar.

    Thermografie

    Die Erfassung erfolgt ähnlich wie bei der digitalen Fotografie, es wird aber die nicht sichtbare Infrarotstrahlung gemessen und pro Pixel als Temperaturmesswert festgehalten. Je nach Funktionsumfang der Kamera können die Temperaturen mit Farbskalen angezeigt werden und zusätzlich mit Echtzeitalgorithmen verarbeitet werden.

    Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Oberflächen können sehr fein unterschieden werden, typischerweise ist die minimal auswertbare Differenz 0.05°. Die Präzision der echten Temperaturangabe ist – sofern unkalibriert – wesentlich ungenauer, da dieser Messwert von der Oberflächenreflexion, der Luft zwischen Oberfläche und Sensor sowie von zahlreichen weiteren Faktoren beeinflusst wird.

    Für die Erkennung kleiner Objekte auf grosse Distanz ist eine hohe Auflösung des Sensors erforderlich.

    Geräte und Beispiele für die Thermografie Technologie

    DJI H20T Kamera

    Die DJI Zenmuse H20 T ist eine hochsensible Kombi-Kamera mit hoher thermografischer Auflösung.

    Die Parameter für Echt-Temperaturmessungen können via Pilot-App eingegeben werden.

    Nebst Thermografie-Sensor ist in der Kamera ein optischer Zoom- und Weitwinkelsensor sowie ein Laser Rangefinder eingebaut.

    Die DJI-Kameras bestechen immer durch eine hohe Software-Integration. Alle Kamerafunktionen können direkt via Smartcontroller gesteuert und konfiguriert werden. Oft benötigte Features können auf Funktionstasten oder den Joystick programmiert werden.

    In der DJI Mavic 2 Enterprise Advanced ist eine hochauflösende Wärmebildkamera fix verbaut.

    Das System überzeugt durch seine Handlichkeit im kleinen Format für Suchmissionen, Feuerwehr und BORS-Einsatzkräfte.

    Die Möglichkeiten zur Echttemperatur-Messung sind limitiert.

    DJI Mavic 2 Enterprise Advanced

    Erfasst mit DJI Zenmuse XT, 640 x 512 Temperaturpunkte, Darstellungsart “Rainbow”.

    Interessant: Auch in der Bodenstruktur und den Bäumen detektiert die Kamera feine Temperaturunterschiede.

    Für die Suche von Personen und Tieren im Gelände setzen BORS-Organisationen Thermografiekameras ein. Die Körperwärme kann einfach und auf grosse Distanzen detektiert werden – passendes Equipment vorausgesetzt.

    Anwendungsbereiche: Polizei, Bergrettung, Rehkitz-Suche, Wildtier-Management

    Multispektral-Analyse

    Die Methode bedingt spezialisierte Sensoren, welche auf diesen vorgegebenen Wellenlängen die Einstrahlung und Reflexion messen können, sowie eine Berechnungssoftware, welche pro Bildpixel die gewünschte Berechnung übernimmt. Damit die Messresultate bei verschiedenen Sonnenständen und Umgebungstemperaturen vergleichbar werden, kann eine Messung per kalibrierter Messplatte normalisiert werden. Resultat sind Vegetations-Indizes wie z. B. der NDVI (Normalized Difference Vegetation Index).

    Die Messung erfolgt ähnlich der Fotogrammetrie: Es werden überlappende Einzelfotos gemacht, wobei die benötigten Wellenlängen (z. B. Rot / Grün / Blau / Red-Edge / Near-Infrared) als einzelne Bilder erfasst werden.

    Geräte und Beispiele für die Thermografie Technologie

    DJI Mavic 3 Multispectral

    Die Mavic 3 M(ultispectral) verfügt die über zwei Kameratechnologien. Sie kombiniert eine RGB-Kamera mit einer Multispektralkamera, um das Pflanzenwachstum aufzunehmen und zu analysieren. 

    Micasense ist einer der führenden Hersteller von hochqualitativen Multispektral-Sensoren. Die Produktreihen Altum und Rededge unterscheiden sich in den Wellenlängen, Auflösung und Brennweite. Sie können bei Remote Vision bezogen werden inkl. Integrationskit an die Matrice 200- und 300er-Reihe.

    Matrice_350RTK_Beitragsbild

    Der Normaliced Difference Vegetation Index ist der wohl gebräuchlichste Vegetations-Index, welcher aus Multispektral-Aufnahmen abgeleitet wird. Jeder Pixel erhält einen Wert zwischen -1 (tiefe Aktivität) bis +1 (hohe Aktivität) welcher mit einer Farbskala illustriert wird.