Jeszcze kilka lat temu zaawansowane narzędzia pomiarowe były dostępne wyłącznie dla dużych korporacji dysponujących ogromnym kapitałem. Dziś, dzięki miniaturyzacji technologii oraz spadkowi kosztów sprzętu, pomiary dronem i tworzenie modeli 3D są dostępne również dla małych firm, a nawet pasjonatów technologii. Współczesne drony pozwalają w prosty sposób generować trójwymiarowe modele budynków, terenów czy infrastruktury. W praktyce wystarczy dron z kamerą oraz komputer z odpowiednim oprogramowaniem.
W tym artykule pokażę, jak działa modelowanie 3D z wykorzystaniem dronów, jakie narzędzia są potrzebne oraz gdzie można wykorzystać takie modele.
Tak! Do wygenerowania modelu 3D budynku, terenu lub obiektu infrastrukturalnego wystarczy dron wyposażony w kamerę oraz komputer do przetwarzania danych.
Każdy bezzałogowy statek powietrzny, który wykonuje zdjęcia, pozwala na zebranie materiału potrzebnego do fotogrametrii, czyli procesu przekształcania zdjęć w model 3D.
Nawet najtańsze drony z serii DJI umożliwiają wykonanie zdjęć lotniczych, które mogą zostać przetworzone w model przestrzenny.
Jednak wraz ze wzrostem wymagań projektowych różnice między dronami hobbystycznymi a profesjonalnymi stają się coraz bardziej widoczne.
Budżetowe drony, choć nie są projektowane z myślą o profesjonalnych pomiarach geodezyjnych, mogą być bardzo dobrym narzędziem do tworzenia podstawowych modeli 3D oraz wizualizacji terenu. Wiele popularnych modeli dostępnych na rynku posiada kamery o rozdzielczości 12–20 MP, stabilizację obrazu oraz system GPS, co w zupełności wystarcza do wykonania serii zdjęć potrzebnych w procesie fotogrametrii.
Dzięki temu nawet osoby rozpoczynające swoją przygodę z technologią dronową mogą stosunkowo łatwo wykonać nalot fotogrametryczny i wygenerować model 3D budynku, działki czy niewielkiego fragmentu terenu. Oczywiście należy pamiętać, że dokładność takich modeli będzie niższa niż w przypadku sprzętu profesjonalnego, jednak w wielu zastosowaniach nie jest to kluczowe.
Budżetowe drony świetnie sprawdzają się między innymi w:
prezentacji nieruchomości – model 3D działki lub budynku pozwala potencjalnym klientom lepiej zrozumieć układ przestrzenny inwestycji,
wizualizacjach terenu – modele mogą służyć do prezentacji koncepcji zagospodarowania działki, ogrodu czy małej inwestycji,
projektach edukacyjnych i naukowych – szkoły, uczelnie oraz pasjonaci technologii mogą wykorzystywać fotogrametrię do nauki modelowania przestrzennego i analizy terenu.
Dodatkową zaletą dronów hobbystycznych jest niski próg wejścia finansowego. Wiele modeli dostępnych na rynku kosztuje kilka tysięcy złotych, a ich obsługa jest bardzo intuicyjna. W połączeniu z darmowym oprogramowaniem do fotogrametrii pozwala to rozpocząć pracę z modelowaniem 3D praktycznie bez dużych inwestycji.
Choć takie rozwiązanie nie zastąpi profesjonalnych systemów pomiarowych wykorzystywanych w geodezji czy inżynierii, dla wielu zastosowań stanowi doskonały pierwszy krok w świecie fotogrametrii i modelowania 3D z dronów.
Zaawansowane modele dronów przekształcają urządzenie w precyzyjne narzędzie pomiarowe.
W profesjonalnych dronach stosuje się moduł RTK (Real-Time Kinematic), który koryguje pozycję drona w czasie rzeczywistym z dokładnością do kilku centymetrów.
Dzięki temu każde zdjęcie ma przypisane bardzo dokładne współrzędne geograficzne, co znacząco skraca czas obróbki danych.
Tańsze drony wykorzystują migawkę elektroniczną, która przy szybkim locie może powodować efekt rolling shutter, czyli deformację obrazu.
Profesjonalne modele, takie jak seria DJI Mavic 3 Enterprise, posiadają migawkę mechaniczną, która eliminuje ten problem i pozwala wykonywać ostre zdjęcia pomiarowe.
Im większa matryca kamery:
tym lepsza rozpiętość tonalna
mniej szumów w cieniach
łatwiejsze dopasowanie punktów przez oprogramowanie fotogrametryczne
Ma to szczególne znaczenie przy trudnych warunkach oświetleniowych.
Najbardziej zaawansowane drony wyposażone są w skanery LiDAR.
Technologia ta pozwala tworzyć modele 3D terenu nawet w gęstej roślinności, ponieważ wiązka laserowa przenika między liśćmi aż do powierzchni gruntu.
Aby zamienić zdjęcia wykonane dronem w model przestrzenny, wykorzystuje się proces zwany fotogrametrią. Polega on na analizie wielu zdjęć wykonanych z różnych perspektyw w celu odtworzenia geometrii obiektu.
Proces ten przebiega w kilku etapach.
Dron wykonuje serię zdjęć z dużym pokryciem (tzw. overlap).
Każdy fragment obiektu powinien znaleźć się na kilku lub kilkunastu fotografiach wykonanych pod różnymi kątami.
Oprogramowanie wyszukuje punkty wspólne na zdjęciach i oblicza ich położenie w przestrzeni.
Powstaje wtedy chmura punktów, która składa się z milionów punktów reprezentujących powierzchnię obiektu.
Na podstawie chmury punktów tworzona jest siatka trójkątów, która definiuje geometrię modelu.
Na siatkę geometryczną nakładane są zdjęcia, które nadają modelowi realistyczny wygląd.
Efektem jest fotorealistyczny model 3D.
Przetwarzanie zdjęć w model 3D wymaga odpowiedniego oprogramowania oraz wydajnego komputera.
Na rynku dostępne są zarówno darmowe narzędzia, jak i profesjonalne systemy fotogrametryczne.
Jedno z najlepszych darmowych narzędzi do fotogrametrii.
Wystarczy zaimportować zdjęcia i uruchomić proces generowania modelu.
Program najlepiej działa z kartami graficznymi NVIDIA.
Popularna aplikacja do generowania:
ortofotomap
modeli 3D
chmur punktów
Interfejs jest prosty i przejrzysty, co czyni go dobrym wyborem dla początkujących.
Jedno z najszybszych narzędzi do rekonstrukcji 3D.
Oferuje bardzo wysoką wydajność, ale wymaga mocnego komputera.
Kompletny ekosystem do pomiarów geodezyjnych i analizy danych z dronów.
Program jest szczególnie popularny w budownictwie i inżynierii.
.
Jeśli chcesz rozpocząć pracę z modelowaniem 3D i pomiarami z drona, warto zdobyć odpowiednie przygotowanie praktyczne. W DRON.edu.pl prowadzimy specjalistyczne szkolenia, podczas których pokazujemy cały proces – od planowania nalotu aż po przetwarzanie danych fotogrametrycznych.
Podczas kursów uczestnicy uczą się m.in.:
planowania misji fotogrametrycznych i przygotowania nalotu,
prawidłowego zbierania danych z drona,
tworzenia ortofotomap, chmur punktów oraz modeli 3D,
pracy z profesjonalnym oprogramowaniem do przetwarzania danych,
wykonywania podstawowych analiz i pomiarów na modelach przestrzennych.
Duży nacisk kładziemy na praktykę, ponieważ naszym zdaniem najlepszym sposobem nauki jest praca na realnych danych i scenariuszach projektowych. Dzięki temu uczestnicy po ukończeniu szkolenia wiedzą nie tylko jak obsługiwać drona, ale również jak wykorzystać zebrane dane w konkretnych branżach – np. w budownictwie, geodezji, energetyce czy planowaniu przestrzennym.
Szkolenia w DRON.edu.pl są skierowane zarówno do osób, które dopiero rozpoczynają swoją przygodę z dronami, jak i do operatorów chcących rozszerzyć swoje kompetencje o fotogrametrię i modelowanie 3D. W wielu przypadkach możliwe jest również skorzystanie z dofinansowania na szkolenie, które znacząco obniża koszt udziału w kursie.
