Съемка карьера. 3D модель

Съемка карьера. 3D модель
29.04.2016 Команда TheDrone.ru


Хочу поделиться опытом работы, результаты которой одновременно удивили и порадовали.

Перед нашей командой была поставлена задача — сделать съемку карьера общей площадью 4 кв. км. в Ивановской области (Рис.1) с целью оперативно и с минимальными затратами:

  1. Определить объемы выработки породы;
  2. Подсчитать объем склада готовой продукции;
  3. Получить поверхность для уточнения уровня гидроотвала;
  4. Получить 3D модель всей территории.

 

Основным критерием было выполнение вышеуказанных целей в сжатые сроки при помощи недорогого оборудования.

 Рис. 1 Карьер территории

Рис.1 Территория съемки.

Мы планировали осуществить работы в поле в течение одного светового дня при том, что поздней осенью темнеет достаточно рано.

Для выполнения вышеуказанных работ мы вооружились Квадрокоптером DJI Fantom 3 стоимостью 100 тыс. руб, 5 батареями, ноутбуком и GPS приемником для координации на местности.

Остановившись в г. Иваново накануне, построили полетное задание (Рис.2) для нашего Фантома и с рассветом, набросав примерные позиции координат для геодезистов, выехали на объект.

Рис.2 Полетное задание

Рис. 2 Полетное задание.

Для получения точной модели поверхности необходимо закоординировать местность. Для площади в 400 Га мы решили взять с запасом 24 точки, равномерно распределенные по площади. Точки брали специально с запасом на случай, если часть из них будет уничтожена карьерной техникой.

Встретившись с заказчиком на месте, мы получили новую вводную о приоритетах съемки, в связи с чем маршрут пришлось переделать, затратив дополнительно минут 40.

Итак, работа началась в 11 утра. Геодезисты получили на мобильный телефон сетку координат, погрузились в УАЗ 469, любезно предоставленный заказчиком, и умчались координировать точки. В качестве вооружения они получили пластиковые одноразовые тарелки и гвозди 110 мм для фиксации точек на местности.

Мы, в свою очередь, поехали поближе к первому маршруту. Надо отметить, что Фантом 3 имеет дальность полета от пульта управления не более 2км. Вот почему маршруты строились так, чтобы наш беспилотник не потерял сигнал и не прекратил полетное задание, поскольку это потеря времени и заряда батареи. На выполнение всех маршрутов мы потратили все 6 батарей с расходом порядка 50 %. Одну из батарей нам пришлось зарядить. Начав в 11:00 утра, геодезисты закончили свою работу по координированию 24 точек к 14 часам дня, а мы свои полеты (общей протяженностью 45 км., Рис.3) завершили в 15:15, таким образом, успев осуществить работы в поле за световой день и отсняв 27 Гб видео материала. Погода надо сказать была нелетная: сильный ветер порядка 10 м/с, снег после 12:00, что заставило нас сдвинуть свой обед до окончания работ.

Рис.3 Длина маршрутов

Рис.3. Общая длина маршрутов 45 км. (4,5 часа работы в поле).

Поблагодарив за прием на карьере и поддержку при осуществлении работ, в этот же день мы вернулись домой.

Следующим утром мы получили файл от геодезистов с координатами в WGS 84 и скачали 27Гб видеоматериала, сделанного фантомом.

Далее речь пойдет о камеральной работе (работа в офисе), а именно обработке фотографий в программе ведущего мирового производителя софта компании Bentley и продукта построения цифровой модели на основе фотографий Context Capture.

В программу Context Capture было загружено 27 Гб видео и координаты в системе WGS 84. Запустили процесс обработки видео и процесс аэротриангуляции. Затраченное время 2,5 часа. Далее был запущен процесс построения трехмерной модели. На нашем компьютере не высокой производительности данный процесс длился 28 часов. Машина обработала в итоге 1860 фотографий и построила трехмерную модель всего карьера (470Га). Из данной модели были получены необходимые нам форматы Las (облако точек), OBJ (текстурированная модель), FBX (трехмерная графика Рис.4) и ортофотоплан. На этом этап обработки фотоматериала закончился.

Рис.4 3Д модель

Рис. 4. Трехмерная закоординированная модель карьера. Результат обработки в Bentley Context Capture.

Файл с расширением Las (облако точек) размером 1,5 Гб был передан заказчику для сравнения результатов аэрофотосъемки и классического метода, применяемого на карьере. К сожалению, данный файл не получилось открыть, поскольку AutoCAD Civil 3D замер и не подавал признаков жизни. Было принято решение разрядить облако точек в 300 раз. Однако, неразряженное облако легко открывалось и крутилось в программе Bentley Power Civil, которая работает на платформе Microstation (Рис.5). Облака в десятки гигабайт ей нипочем, за что отдельно спасибо разработчику.

Что же мы увидели, когда сравнили результаты по участку готовой продукции, где измерения происходят каждую декаду месяца? Разница между работой маркшейдера с тахеометром и аэрофотосъемкой составили 0,5% при допуске в горном деле до 5% (по нормативу в зависимости от объема).Рис. 6,7.

Рис.6 сравнение

Рис.6. Сравнение двух 3D моделей классический замер и результат аэрофотосъемки.

На мой взгляд, точность аэрофотосъемки получается выше, поскольку модель строится по поверхности с миллионами точек, тогда как маркшейдер набирает их значительно меньше.

1

 

Рис.7. Сравнение продольного и поперечного разреза.

Какую цель мы преследовали, и что же в итоге получили?

Мы пришли к пониманию, что развитие беспилотной техники и софта Bentley Context Capture позволяет сделать всю работу по получению объемов выработки на территории, например, 470 Га за 3 дня, тогда как классическим методом на такой объект может уйти целый месяц. Важно отметить еще и тот факт, что съемка выполнялась квадрокоптером DJI Phantom 3. Это модель, устойчивей и проще в управлении которой я еще не встречал. Немаловажно, что стоит она сейчас 100 тыс. руб. Данная технология значительно удешевляет, ускоряет и одновременно упрощает производство маркшейдерских работ.

Ренат Ягудин,
ООО «Фотометр»

www.fotometr.com
www.thedrone.com

14 комментариев

  1. Александр 2 года назад

    Добрый вечер!
    Очень понравилась Ваша статья!
    Хотелось бы уточнить как получить ортофотоплан с помощью Context Capture (программа выдает не склеенные элементы плана). Что вы используете для склейки этих «пазлов»?
    Буду благодарен за вашу помощь.

    • Автор

      Здравствуйте, Александр!
      Дополнительный софт для сшивки не нужен. В программе Context Capture, в настройках, можно указать что бы оротофото формировался единым целым, без разделения на «пазлы». В комментариях неудобно объяснять, где именно это надо настроить, но мы с удовольствием, абсолютно бесплатно проконсультируем Вас, если вы отправите нам свои контакты на почту hello@TheDrone.ru.

  2. Данила 1 год назад

    Есть более подробные параметры полета? пролетели 45км за 5-6 аккумуляторов в 50% заряда, т.е. за час полета (по плану видно 6 вылетов)? С какой высоты производилась съемка, сильно ли заметен смаз на снимках, при такой скорости (судя по отчету ~45км/ч)?

    • Служба поддержки TheDrone.ru 11 месяцев назад

      Все верно по скорости и оставшемуся заряду где то в 50%. Каждый маршрут это один аккумулятор. Съемка производилась в режиме видео 4К. Программа нарезала видео на кадры и уже фотоматериал обрабатывался. Смазов не было, в любом случае смазанное фото можно спокойно удалить, поскольку из видео фотоматериалов предостаточно. Из за ветра скорость была от 30 до 60 км/ч.

  3. Пронькин Василий 1 год назад

    Здравствуйте!
    Очень позновательная статья, редкий и полезный для рунета материал. Я работаю в проектной организации и очень часто занимаюсь проектированием и планированием объектов открытых горных работ (карьеры, отваалы…). Хочу дабавить, что данный метод получения 3д модели, хорош ещё тем что есть возможность получить модель учаска недоступного для съемки традиционным тахиометром. Например в карьере где нарушенный или ослабленный борт и нахождение людей опасно. Подскажите пожалуйста при какой максимальной минусовой температуре можно использовать Фантом. Речь о температурном диапозоне -30 град. Что выдумаете о дроне фирмы xiomi mi drone, он подоцдет для нужд съемки карьера площадью 1.5 км2? Можно коротко узнать о масштабировании полученной модели и привязки к месным координатам (интересут чтобы понять можно обоцтись инструментом имеющимся у маркшейдерской службы предппиятия)? Еще раз спасибо за интересные материалы!

    • Служба поддержки TheDrone.ru 11 месяцев назад

      Добрый день Василий! Спасибо за вопросы. Приносим извинения за несвоевременный ответ. Касательно маркшейдерской съемки данная технология (дрон + софт Bentley Context Capture) действительно хорошо себя зарекомендовала. Максимальная температура при которой мы летали это -28С, но это была температура у земли. На высоте 100 метров еще на несколько градусов холоднее. Единственное, что надо — это достать дрон из теплового места (рюкзака или автомобиля), включить, откалибровать компас и взлетать. Батарея начинает греть беспилотник. Мы все время летаем (и в снег и дождь), как и наши клиенты! Слава богу Phantom 4 и 4 Pro очень стабильные модели. При этом надо понимать, что при температурах ниже -35С на горно-рудных предприятиях останавливают технику, чтобы не повредить оборудование. Здесь еще надо самому не замерзнуть, например наши пилоты при таких морозах садятся в автомобиль пока Phantom выполняет полетное задание. Касательно xiaomi mi drone, то если есть гораздо лучший по характеристикам Phantom 4 Pro, и мы его даже не рассматривали. Уж слишком много минусов у Xiaomi по сравнению с Phantom 4Pro. Но отснять карьер Вы сможете, надо только встать в середине. И потом надо будет знать параметры матрицы и объектива (кстати он широкоугольный, что изначально не очень хорошо для получения цифровой модели местности). Для получения модели в Вашей системе координат мы координируем так называемые опознаки (кресты, квадраты, круглые знаки) с помощью имеющегося геодезического инструмента (GPS, тахеометр). Можно построить модель без привязки по координатам центров фотографирования Phantom, тогда Вы получите модель в общемировой системе координат WGS 84.

  4. Сергей М 10 месяцев назад

    Здравствуйте.
    Очень интересная статья. Хотел уточнить в какой программе вы строили полетное задание для БЛА? Или она входит в комплекс Bentley Power Civil? Кроме того хотел уточнить в какой программе вы проводили вычисление объемов в той же самой в которой строили 3Д модель или это сторонний софт?

    • Служба поддержки TheDrone.ru 9 месяцев назад

      Добрый день! Программа Litchi.

  5. Степан Петрович 5 месяцев назад

    Здравствуйте.
    На какой высоте делаете съёмку? Какой шаг в полётном задании, чтоб было хорошее перекрытие? Какая скорость полёта? Какой интервал разбивки видеоматериала на фото?
    Спасибо.

    • Автор
      Команда TheDrone.ru 5 месяцев назад

      Добрый день! Высота съемки варьируется от 50 до 200 метров, зависит от размера пикселя, которого мы хотим достич. Перекрытие классическое 60% продольное и 40% поперечное, но мы делаем 80х60. Касательно скорости, то сократив интервалы между кадрами можно увеличить скорость полета, соответственно покрыть большую территорию. 7-15м/с. Когда мы загружаем видео в программу Bentley Context Capture, то программа нарезает кадры в автоматическом режиме. Если Вы видите, что на кадрах перекрытие все еще большое, можете дополнительно удалить материал. Стоит ли этим заниматься вручную? Это каждый определяет для себя самостоятельно.

  6. Алексей 4 месяца назад

    Подскажите, почему вы выбрали видеосьемку, а не интервальную съему каждые 2 с например? Ведь фото имеют большее разрешение, чем 4к видео.

    • Автор
      Команда TheDrone.ru 3 месяца назад

      Здравствуйте, Алексей! На данном объекте были некие ограничения по времени, планировалось отснять весь материал за 1 световой день, да и погодные условия не давали нам расслабляться, так что было принято решение снимать видео. К тому же для целей данной работы вполне хватало качества снимков, сделанных кадрированием видео.

  7. Владимир 1 неделя назад

    Здравствуйте!
    Подскажите пожалуйста, насколько отличаются возможности (летные характеристики по погодным условиям и т.д., качество фотоматериала) для выполнения аэрофотосъёмки площадных объектов с помощью модели квадрокоптера Mavic Pro от применяемого Вами Phantom 3? В сети для себя определил два ПО, позволяющих выполнять полёты квадрокоптеров по ранее построенным полётным заданиям: Drone Harmony и Litchi. Однако, если в первом ПО для автоматического построения маршрута полёта достаточно указать границы площади и параметры перекрытия с высотой — в Litchi необходимо выстраивать «точки интереса» самостоятельно. Или я не до конца разобрался с её функционалом?
    Рассматривалось ли Вашей комадной ПО для постобработки материала аэрофотосъёмок от Agisoft: Photoscan Pro? Если да, в нескольких словах поясните пожалуйста, в чём их качественные различия? Большое спасибо!

    • Автор

      Добрый день!
      По порядку:
      Мы не рассматриваем Mavic Pro как оборудование для работы по созданию цифровой модели местности. Данный аппарат очень легкий и свой заряд тратит на сопротивлению ветру, нежели на производство работ. Также имеет посредственный объектив при 12Мп камере. Мы сразу перешли на Phantom 4Pro с 20Мп камерой как только он появился и работаем двумя аппаратами Phantom 4Pro и Phantom 4 Advanced (там где нет препятствий, особенно для площадных работ). Мы выполняли работы при минус 26 по Цельсию, наши клиенты производили съемку на ГОКе под Мурманском при минус 30 по Цельсию. Главное достать Phantom теплым вместе с аккумулятором и оперативно отправить его на задание. Далее батарея начнет нагреваться и создавать тепло, и на разряд аккумулятора холод почти не влияет. При температуре ниже минус 30 по Цельсию примеров пока не было. Но надо отметить, что в такой минус останавливают работу техники, чтобы не повредить гидравлические системы, стоит ли говорить о сложном электронном устройстве. Для Севера существует DJI Matrice 210.
      Для полетов по маршруту работаем в GSP как рекомендуемое компанией DJI (можно просто указать границы, работает только на платформе Ios), так и в Litchi (все верно указали, необходимо создавать маршрут в ручную, но если у Вас постоянные объекты это надо проделать — один раз), последний софт не рекомендован DJI хотя и удобен. Если что то произойдет с аппаратом во время полета в Litchi, то в гарантии Вам будет отказано. Отсутствие Log файлов, также основание для отказа в гарантии.
      Безусловно тестировали разный софт. Приняли решение остановиться на Bentley ContextCapture именно из-за качества моделей. Context Capture детально прорабатывает мелочи. С разрешения правообладателей возможно разместим в будущем некоторые модели на сайте.

Оставьте отзыв

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*