Река Янцзы — спасательный круг Чжэньцзяна и постоянная угроза. Чтобы подготовиться к наводнениям, местные власти составили одну очень большую карту дронов.
Чжэньцзян — один из самых загруженных портов Китая. Только в 2013 году через внутренний речной порт прошло более 140 млн тонн грузов. Из-за близости к реке Янцзы и Гранд-каналу Чжэньцзян на протяжении веков был важным транспортным узлом.
Но водные пути, которые приносят столько процветания префектуре, иногда переполняются.
Чтобы лучше понять риски наводнений, укрепить и сохранить экологию берега реки, а также понять, как берег реки разрабатывается и используется, Народное муниципальное правительство Чжэньцзяна заказало ортофотоснимок с высоким разрешением. На карту нанесено более 400 квадратных километров. ММС дрон и Pix4Dmapper.
Муниципальное бюро по борьбе с наводнениями Чжэньцзяна находится в нескольких минутах ходьбы от реки Янцзы. В июле 2019 года сотрудники хорошо видели реку из офиса: не из окон, а на массивном ортофото, созданном из 21 000 изображений, представляющих собой 400 квадратных километров.
Масштабное картографирование дронами для масштабного проекта
У муниципального бюро по борьбе с наводнениями была четкая задача: сделать ортофотоснимки с высоким разрешением 100-километровой береговой линии реки Янцзы и 500 метров с каждой стороны. Район проекта простирается от реки Дадао в городе Джуронг на западе до города Силайцяо в городе Янчжун, включая несколько островов на реке.
Территория площадью 400 квадратных километров должна была быть нанесена на карту с расстоянием отбора проб земли всего 8 см.
Пока крупномасштабное картографирование дронами было достигнуто раньше, это большая проблема для любой команды. Муниципальное бюро по борьбе с наводнениями считало, что с дроном Griflion M8 у них есть правильный инструмент для работы.
Дроны с вертикальным взлетом и посадкой (СВВП) сочетают в себе преимущества дронов с неподвижным крылом и мультикоптеров. Как и мультироторные дроны, дроны с вертикальным взлетом и посадкой могут взлетать и приземляться практически в любом месте, но они имеют более высокую скорость полета и более длительный срок службы батареи, чем дроны с неподвижным крылом.
Команда выбрала MMC Грифлион М8 дрон, оснащенный камерой высокого разрешения и системой RTK/PPK для точного картографирования.
Предполетные проверки: обеспечение точных результатов
RTK/PPK удивительно точен, но для такого крупного и важного проекта команда хотела подтвердить точность своих результатов и способ проиллюстрировать успех проекта.
За два дня до начала полета проектная группа отметила дополнительные контрольные точки по всему району съемки. Следуя передовым методам проекта картографирования коридоров, наземные контрольные точки были аккуратно размещены в виде смещения или «зигзага». Были обследованы все наземные контрольные точки, поэтому команда могла быть абсолютно уверена в своих результатах. Готовый проект имел в общей сложности 160 наземных контрольно-пропускных пунктов.
Претворение плана в жизнь
Ранним утром дрон загудел. Его оранжевые крылья растянулись на два с половиной метра, выделяясь на фоне неба.
Перед взлетом пилот загружал в дрон заранее спланированный маршрут. Чтобы обеспечить точную реконструкцию и достичь требуемого GSD 8 см, команда установила 75% фронтального и 70% бокового перекрытия.
Команда отследила беспилотник, когда он совершил первый из 41 полета, необходимых для проекта. Через час после запуска Griflion благополучно вернулся: помимо обеспечения точности его базовая станция RTK помогла ему найти дорогу домой.
После беглого осмотра пилот упаковал дрон в машину и поехал к следующей точке запуска. В последующие дни процесс повторялся еще 40 раз.
Ежедневная обработка данных
Полеты дронов растянулись на 15 дней, но в офисе сотрудники не ждали завершения полетов, прежде чем приступить к работе.
Миньи Пан из Pix4D объясняет: «Из-за масштаба этого проекта было особенно важно начать обработку как можно раньше. Возвращаться в зону полета, которая уже была покрыта, чтобы повторно сделать недостающие изображения, было бы пустой тратой времени и энергии. Раннее обнаружение любых потенциальных проблем может сэкономить команде много времени».
Члены команды импортировали данные в Pix4Dmapper и проверили наложение изображений. Опция быстрой обработки Pix4Dmapper позволила команде быстро просматривать даже большие наборы данных, а отчет о качестве подтвердил достоверность результатов. Для крупномасштабного долгосрочного проекта погода была проблемой. По мере того, как свет менялся от одного дня к другому, менялась и яркость изображений, что вызывало появление полос на объединенных выходных данных.
«Иногда в одну секунду стояла ясная погода, а в следующую — шторм», — продолжает миссис Пэн. «В этой части Китая нередки ветры шестой или седьмой категории. Однако, несмотря на плохую погоду и другие трудности, мы остались очень довольны результатами».
После 15 дней полета, команда ММС охватила 400 квадратных километров и сделала более 21 000 высококачественных изображений с дронов с разрешением 42 миллиона пикселей. После того, как команда проверила быстро обработанные данные, они были повторно обработаны на более высоком уровне.
Простой рабочий процесс, точные результаты
В неофициальном опросе большинство наших пользователей согласились, что «большой» проект — это более 10 000 изображений.
Проект «Река Янцзы» состоял из более чем 21 000 изображений с разрешением 42 мегапикселя каждое.
Однако, несмотря на размер проекта, обработка в Pix4Dmapper была простой.
Благодаря RTK/PPK и наземным пунктам управления команда смогла использовать стандартный рабочий процесс. «Классический «трехэтапный рабочий процесс» отдает большую часть работы компьютеру!» добавляет миссис Пэн. Изображения были сшиты в непрерывное, неискаженное и измеримое изображение: ортофото.
Команда добилась отличных результатов со стандартными настройками и обнаружила, что хотя Pix4Dmapper потребовалось некоторое время для обработки такого большого набора данных, вмешательство человека было минимальным.
Команда опиралась на rayCloud, чтобы отметить наземные контрольные точки. После ручной отметки пары связующих точек программа берет на себя и автоматически отмечает остальные точки. Хотя может потребоваться небольшая ручная настройка, команда сообщила, что эта функция «очень удобна и практична!»
Результаты были проверены в отчете о качестве, чтобы убедиться, что они соответствуют требованиям проекта.
Зачем использовать дроны для крупномасштабного картографирования?
Дроны могут показаться необычным выбором для проекта такого масштаба. Но легкие самолеты непомерно дороги в эксплуатации и сложны с точки зрения логистики. Спутниковые снимки могут показаться ответом, но они просто не имеют необходимого разрешения.
В то время как наше небо заполнено спутниками, доступные изображения не всегда актуальны. Одним из ярких примеров является баскетбольная площадка, которая не была достроена на момент съемки спутниковых снимков, но ее легко увидеть на ортофото.
У ортофото есть еще одно преимущество перед сшитыми спутниковыми снимками: точность. За исключением редких областей, где местность идеально ровная, сшивка изображений приводит к появлению артефактов там, где фотографии смещены. Исправленные ортофотоснимки учитывают высоту местности через DSM (цифровую модель поверхности), чтобы учесть это. Ортофотоснимки, сделанные с помощью снимков дронов, более точны.
Команда была более чем удовлетворена естественными цветами ортофотоснимков, а хорошее перекрытие означало, что пробелов было очень мало.
Воду очень трудно реконструировать как ортомозаику. В реке появилось несколько «трещин», но команда смогла закрыть дыры с помощью инструмента Surface в rayCloud, что значительно улучшило внешний вид готовой модели.
Окончательный результат был получен всего через месяц после первого полета дрона.
«Для аннотации данных точность и разрешение этих ортофотопланов намного превосходят наши потребности», — прокомментировал глава муниципального бюро по борьбе с наводнениями. «Pix4D не только мощен, но и прост в эксплуатации, быстро запускается и не требует особых профессиональных знаний».
Он продолжил: «Обычно мы используем небольшие дроны для фотографирования небольших рек и озер, нашей собственной работы. Персонал может выполнять обработку данных для получения высокоточных ортофотопланов. Этот проект с использованием Pix4D для обработки сотен квадратных километров данных оказался успешным, что добавило нам уверенности в способности обработки больших площадей».
Результаты есть, но проект продолжается. Муниципальное бюро по борьбе с наводнениями города Чжэньцзян планирует регулярно обновлять ортофотоснимок реки Янцзы и распространять технологию на большее количество рек и озер в Чжэньцзяне. Используя этот проект в качестве примера, команда надеется, что больше городов начнут аналогичные программы с использованием дронов. Помимо повышения устойчивости района к наводнениям, это может означать, что в конечном итоге все 6300 километров реки Янцзы будут нанесены на карту.
