Autor: prof. univ. habil. dr. ing. Valeria-Ersilia ONIGA

Fotogrametria cu vehicule aeriene fără pilot (Unmanned Aerial System -UAS), este un instrument pivotal care susține activitățile de cartografiere pentru cadastru, monitorizare, arhitectură și aplicații de inginerie civilă. Sistemele UAS sunt platforme versatile, care, în comparație cu fotogrametria de la mică distanță, pot prelua imagini în zone inaccesibile, sub diferite unghiuri de preluare.

Deși există multe avantaje în utilizarea acestei tehnici de achiziție a datelor, eficacitatea ei variază considerabil, atât din cauza condițiilor diferite de preluare, cum ar fi caracteristicile terenului, care variază de la plan, la teren muntos, de la medii urbane, la medii naturale, planuri de zbor diferite și diferite dimensiuni pentru un pixel la sol (Ground Sample Distance - GSD), care depind de distanța focală a camerei și altitudinea de zbor. În mod general, în cadrul procesului de compensare în bloc, centrul de preluare al imaginii, ale cărui coordinate au fost determinate prin tehnologie GNSS RTK/PPK, are rol de constrângere suplimentară, eliminând nevoia utilizării punctelor de sprijin la sol (Ground Control Point-GCP).

Fluxul de lucru aplicat pentru această zonă de studiu poate fi structurat în următoarele părți: lucrări de teren cu observații în mod relativ static pentru rețeaua GNSS și măsurători cu stație totală pentru toate detaliile topografice, materializarea pe teren a punctelor de sprijin și a punctelor de control prin buloane metalice, materializarea pe teren a punctelor de sprijin și a punctelor de control înainte de zboruri cu vopsea și prin plasarea țintelor din plexiglas, lucrări de birou cu compensarea rețelei GNSS și a celei geodezice, respectiv, prelucrarea măsurătorilor topografice pentru crearea planului topografic al zonei de studiu, planificarea și efectuarea zborurilor UAS, prelucrarea imaginilor UAS, evaluarea preciziei procesului de compensare în bloc, generarea norilor de puncte și a ortofotoplanurilor pentru scenariile fără GCP, digitizarea manuală a detaliilor cadastrale pe baza ortofotoplanurilor și evaluarea preciziei elementelor digitizate în raport cu măsurătorile efectuate cu stația totală.

Zona de studiu este o zonă rezidențială de 7.2 ha din Iași, România. Include 23 de case înconjurate de garduri naturale și artificiale, 2 blocuri, drumuri private și un cimitir privat.

Pentru acest studiu de caz, pe sistemul DJI Phantom 4 Pro v2 UAS a fost instalat modulul TeoKIT L1/L2, oferind o soluție PPK rentabilă pentru sistemele UAS.

DJI Phantom 4 Pro v2 integrează o cameră digitală FC6310S cu o distanță focală de 8.8 mm/24 mm (echivalent format 35 mm) f/2.8-f/11 focalizare automată la 1 m-∞, dimensiunea imaginii este 5472×3648 pixeli, iar dimensiunea pixelului de 2.41 μm. Misiunile de zbor au fost planificate folosind aplicația dedicată Teofly, disponibilă la (https://fly.teofly.com/app/).

                                                                                        TEOKIT-PPK module                                           TEODRONE 

În timpul zborurilor, receptorul GNSS Emlid Reach RS2 a fost setat ca bază pentru înregistrarea observațiilor GNSS.

Prelucrarea PPK a fost realizată folosind software Teobox PPK, iar prelucrarea imaginilor folosind software 3DF Zephyr.

Erorile reziduale (în cm) calculate pentru 64 puncte de control

Aceste rezultate demonstrează că este într-adevăr fezabil să se obțină o georeferențiere direct precisă a blocului fotogrametric, folosind ca și contrângeri în procesul de compensare în bloc, exclusiv centrele de preluare a imaginilor determinate PPK.

Pentru a compara rezultatele obținute cu un sistem UAS cu costuri reduse, a fost aleasă o cameră digitală oblică „Share UAV PSDK 102S”. Prin montarea mai multor senzori pe aceeași platformă de zbor, se vor obține imagini din diferite unghiuri de preluare, nadir și oblic, putând fi extrase mai multe detalii ale spațiului înconjurător.

Camera SHARE

 Ortofotoplanurile pentru zona de studiu au fost create pentru fiecare set de date, cu o rezoluție de 1.5 cm per pixel pentru zborurile la 60 m și o rezoluție de 5.0 cm per pixel pentru zborurile la 100 m. Aceste ortofotoplanuri au servit ca bază pentru digitizarea manuală a detaliilor cadastrale, inclusiv a gardurilor naturale și artificiale, precum și a drumurilor. Acest proces de digitizare a fost realizat folosind AutoCAD Map 3D.

Pentru a compara automat detaliile cadastrale extrase, cum ar fi drumurile și gardurile, cu măsurătorile efectuate cu stația totală, ne bazăm pe comparația a două polilinii, pentru a obține abaterea standard a distanțelor dintre ele și completitudinea. Compararea a două polilinii poate fi utilă în diverse aplicații, cum ar fi prelucrarea imaginilor, grafica pe calculator și GIS.

Pentru completitudinea poliliniilor digitizate manual pe baza ortofotoplanurilor, soluția a fost de a calcula diferența dintre lungimile poliliniilor, folosind software-ul ArcGIS Pro. Mai întâi, lungimea fiecărei polilinii a fost calculată folosind instrumentul "Calculate Geometry" pentru a adăuga atribute de lungime în tabelele de atribute ale poliliniilor reprezentând drumuri și garduri. Prin scăderea lungimii poliliniei digitizate pe ortofotoplan, din lungimea poliliniei măsurată pe teren, am calculat valoarea absolută a diferențelor și completitudinea detaliilor cadastrale digitizate.

Erori reziduale obținute pentru detaliile cadastrale digitizate manual pe baza ortofotoplanurilor UAS, pentru scenariul fără GCP

Valeria-Ersilia ONIGA a absolvit cursurile secției de Cadastru a Facultății de Hidrotehnica din cadrul Universității Tehnice „Gheorghe Asachi” din Iași în anul 2007. Este abilitată în domeniul Inginerie Geodezica din anul 2021 și a publicat 8 cărți de specialitate și peste 60 de lucrări științifice în țară și străinătate. În prezent, este profesor la Departamentul de Măsurători Terestre și Cadastru, Facultatea de Hidrotehnica, Geodezie și Ingineria Mediului, Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași.