Zespół UAV GeoLab z Politechniki Warszawskiej wraz z drony.net we współpracy z firmą Skysnap przeprowadził serię lotów testowych ze skanerem laserowym DJI Zenmuse L1. Loty testowe odbywały się na dwóch różnych obszarach. Pierwszym obszarem było składowisko kruszywa przy nowo budowanej drodze w okolicach Mławy w czerwcu 2021 roku. Dodatkowo 9 sierpnia przeprowadzono loty nad polem testowym dla systemów lidar UAV pod Warszawą. Obiekty miały różny charakter, pierwszy obszar miał charakter odkryty, występowały na nim przede wszystkim składowiska kruszyw oraz linie niskiego napięcia. Na drugim obiekcie występowały drzewa oraz niskie zabudowania i elementy pola testowego.
Po pozyskaniu danych w programie DJI Terra wygenerowane zostały chmury punktów. Program DJI Terra jest intuicyjnym programem, który wymaga wskazania ścieżki do folderu z danymi wejściowymi, wskazania wynikowego układu współrzędnych oraz wyboru parametrów przetworzenia danych.
W kolejnym kroku po przetworzeniu danych z nalotów zespół UAV GeoLab przeprowadził szereg eksperymentów i analiz w oparciu o pozyskane dane i posiadane geodezyjne pomiary terenowe. Przykładowe analizy to: gęstość chmury punktów w zależności od wysokości lotu, prędkości, częstotliwości i wzoru skanowania, analiza dokładności chmury punktów w oparciu o punkty o znanych współrzędnych, różnice wysokości pomiędzy sąsiednimi szeregami (pasami skanowania), odchylenie standardowe rozkładu punktów na płaskiej powierzchni np. na drodze. Na podstawie danych wykonano również wizualizacje składowisk kruszyw, które mogą później posłużyć do pomiaru objętości.
Na obszarze składowania kruszyw występowały linie niskiego napięcia. Dzięki dużej gęstości danych ze skanera L1 na liniach również zostały zarejestrowane punkty, co zostało pokazane na wizualizacji poniżej.
Skaner DJI Zenmuse L1 umożliwia rejestrację danych w dwóch trybach skanowania: w trybie okrągłym (non-repetitive, [a]) i trybie liniowym (repetitive, [b]).
Chmura punktów charakteryzuje się innym rozkładem gęstości punktów, w zależności od wyboru trybu skanowania. W przypadku skanowania w trybie okrągłym gęstość chmury punktów spada wraz z oddalaniem się od środka pasa skanowania. W trybie liniowym natomiast gęstość chmury jest bardziej stała w całym szeregu, na krańcach występuje wyższa gęstość chmury.
W programie DJI Terra można wybrać parametry przetwarzania danych – Optimize point cloud accuracy. Po wybraniu tej opcji oczekuje się, że dokładność chmury punktów będzie większa. Wykonano porównanie modeli wysokościowych wygenerowanych dwóch chmur punktów: z i bez wykorzystania funkcji Optimize point cloud accuracy. Różnice między modelami wysokościowymi dla obszarów płaskich i hałd są w zakresie -/+ 10 cm.
Na podstawie danych pozyskanych nad polem testowym w Józefosławiu pod Warszawą można było przeanalizować m.in. przechodzenie wiązki lasera przez drzewa w przypadku trzech różnych częstotliwości skanera, które różnią się też liczbą zarejestrowanych odbić (rejestracja odpowiednio maksymalnie 1, 2 i 3 odbić wiązki). W tym celu wykonano przekroje przez chmury punktów o szerokości 1 m. Wszystkie chmury zostały pozyskane z wysokości 50 m AGL.
Przekroje pokazują, że korony drzew odwzorowują się podobnie niezależnie od częstotliwości skanowania. Natomiast im więcej odbić wiązki jest rejestrowanych, tym więcej punktów w dolnych partiach drzew i na gruncie jest widocznych.
Ponadto wykonano analizy na podstawie obiektów na polu testowym. Wyniki pokazują, że dla większości obiektów błędy wahają się w granicy 5 cm. Dla 4 płaszczyzn błędy te były większe i dochodziły do 20 cm.
Podsumowanie
Uzyskane wyniki wykazały, że dokładność pomiaru z użyciem DJI Zenmuse L1 jest akceptowalna. Podczas porównania chmury punktów z pomiarami referencyjnymi uzyskano różnice rzędu 5-10 cm. Chmury punktów ze skanera laserowego L1 charakteryzują się większym szumem w porównaniu do innych dostępnych na rynku skanerów laserowych UAV, które charakteryzują się też wyższą ceną. Warto zwrócić uwagę, że skaner DJI Zenmuse L1 jest 2-3 krotnie tańszy od swoich konkurentów, stąd szumy mogą być trochę większe. Oznacza to, że istnieje większe odchylenie standardowe rozkładu punktów na powierzchniach płaskich. Różnice dla chmur punktów w obszarach nakładania się sąsiednich pasów wynoszą również od 5 do 10 cm.