Ana sayfa İHA - UAV Drone Lidar mı? Fotogrametri mi? İşte Bilmeniz Gereken Her Şey

Drone Lidar mı? Fotogrametri mi? İşte Bilmeniz Gereken Her Şey

0
Görsel, www.geoawesomemess.com 'dan alınmıştır.

“İnsansız hava araçları ile ölçme” konusundaki son gelişmelerle birlikte  LiDAR ve Fotogrametri yöntemleri hakkında hiç olmadığı kadar efsane ortalıkta dolaşmaya başladı.  Hal böyleyken bu iki yöntemi karşılaştırmak artık kaçınılmaz oldu. Aslında bu iki teknolojinin benzerlikleri olduğu kadar farklılıkları da vardır. Bu nedenle başlangıçta, önemli ölçüde farklı ürünler sunduklarını, farklı çıktılar ürettiklerini ve farklı koşulları gerektireceklerini anlamak önemlidir.
Geleneksel arazi ölçme yöntemlerine kıyasla şüphe yoktur ki, her iki teknoloji de ; sonuçları daha hızlı ve çok daha yüksek bir veri yoğunluğu ile sunar (her iki yöntem de tüm nesneleri enterpolasyonsuz ölçer). Bununla birlikte, projeniz için en iyi teknolojinin seçimi, kullanım şekline, çevresel koşullara, teslimat koşullarına ve diğer faktörlerin yanı sıra tabii ki bütçenize de bağlıdır.
Bu Teknolojiler Nasıl Çalışır?
LiDAR, lazer ışınlarına dayanan bir teknolojidir. Lazeri dışarı atar ve ışığın geri dönmesi için gereken süreyi ölçer.
Öteki taraftan fotogrametri ise fotoğrafların 2D’den 3D kartometrik modellere dönüştürülmesine dayanan pasif bir algılama sistemidir. Kullanıcıların üç boyutlu nesneleri görüntülemesine ve ölçmesine olanak tanıyan, bir derinlik algılaması oluşturmak için insan gözleri veya 3D videoların çalışma prensibini kullanır. Fotogrametrinin kısıtlılığı, yalnızca kamera sensörünün ortam ışığıyla aydınlattığı şeyleri temel alarak nokta üretebilmesidir.
Özetlemek gerekirse, LiDAR, ölçüm yapmak için lazerler kullanırken, fotogrametri işlenebilir ve birleştirilebilir görüntüler yardımıyla ölçüm yapar.
Lidar ve Fotogrametri Ölçümlerinin Çıktıları
LiDAR ölçümlerinin ana ürünü bir 3D nokta bulutudur. Nokta bulut yoğunluğu, uçuş parametreleriyle birlikte sensör özelliklerine de (tarama frekansı ve tekrarlama oranı) bağlıdır. Tarayıcının sabit bir oranda titreşip salındığını varsayarsak, nokta bulutu yoğunluğu uçağın uçuş yüksekliğine ve hızına bağlıdır.
Çeşitli kullanım örnekleri farklı nokta bulutu parametrelerini gerektirebilir, örneğin, kırsal alanın Dijital Arazi Modeli oluşturmak için 10 nokta / m2 bulut yeterince iyiyken, enerji hattı modellmesi için metre kare başına 100’den fazla nokta ile yoğun bulut bulutu oluşturmak isteyebilirsiniz.
Diğer yandan fotogrametri görselleştirmesi ve yorumlanması LİDAR’dan daha kolay olan yeryüzünün tam renkli 2D ve 3D modellerini üretir. Fotogrametrinin ana çıktısı işlenmemiş görüntüler, ortofoto haritalar, Sayısal Yüzey Modeli ve yüzlerce veya binlerce görüntünün işlenmesi ve ilmeklenmesi ile oluşturulan 3D nokta bulutlarıdır. Çıktılar 1 cm’nin altında piksel boyutlarında veya yer örnekleme aralığında görüntülenebilir.
Bu bilgiler göz önüne alındığında, fotogrametri, görsel değerlendirmenin gerekli olduğu kullanım örnekleri için (örneğin yapım denetimleri, varlık yönetimi, tarım) tercih edilebilecek bir teknolojidir. LİDAR ise dar ve kötü görünen nesneleri tanımlayabileceğinden güç hatları veya telekom kuleleri gibi dar nesnelerin modellenmesi, ışığın zayıf olduğu veya gece ölçümleri gereken örnekler için tercih edilebilir.
Doğruluk
Ölçümlemede doğruluk daima iki boyuta sahiptir: bağıl ve mutlak. Bağıl doğruluk, cisimlerin birbirlerine göre nasıl konumlandırıldığının ölçümüdür. Mutlak doğruluk, cisimlerin yerleri ve Dünya’daki gerçek konumları arasındaki farkı ifade eder (bu nedenle herhangi bir ölçümün bağıl doğruluğu yüksek ancak mutlak doğruluğu düşük olabilir).
LİDAR en doğru sonuç veren ölçüm teknolojilerinden biridir. Yersel platformlu lazerlerle jeodezik yöntemler kullanılarak santimetre düzeyinde doğruluk elde edilebilir. Ancak hava platformlu LİDAR’larda sensör hareket halinde olduğundan yüksek doğruluk elde etmek çok daha zordur. Bu nedenle hava platformlarında sensör, konum, dönüş ve hareket hakkında bilgi sağlayan IMU (atalet hareket ünitesi) ve GNSS alıcısı ile daima bağlantılıdır. Bütün bu veriler anında bir araya getirilir ve yüksek bağıl doğruluk (1-3 cm) elde edilmesini sağlar. Yüksek mutlak doğruluklara ulaşmak için, doğrulama amacıyla 1-2 Yer Kontrol Noktası (YKN) ve birkaç kontrol noktası eklenmelidir. Bazı durumlarda, ek GNSS konumlandırma doğruluğuna ihtiyaç duyulduğunda, gelişmiş RTK konumlandırma sistemleri kullanılabilir.
Fotogrametride de 1-3 cm düzeyinde doğruluk elde edilebilir ancak bunun için uygun donanımı, uçuş parametrelerini seçmek ve veriyi uygun şekilde işlemek için önemli deneyime sahip olmak gerekir. Yüksek mutlak doğruluğa ulaşmak için RTK ve ek Yer Kontrol Noktaları (YKN) kullanılmalıdır. Bununla birlikte orta maliyetli bir drone ve birkaç YKN ile 5-10 cm mutlak doğruluğa erişmek mümkündür.
Veri Toplama, İşleme ve Verimlilik
İki teknoloji arasındaki veri toplama hızında önemli farklılıklar vardır. Fotogrametride verileri doğru bir şekilde işlemek için gereken kritik parametrelerden biri, alanın yapısına ve uygulanan donanıma bağlı olarak fotoğrafların %60-90 oranında ön ve yan çakışmasıdır. Tipik LiDAR ölçümünde ise, uçuş hatları arasında sadece %20-30 oranında çakışmayı gerektirir ve bu da veri toplama işlemlerini çok daha hızlı hale getirir.
Ek olarak LİDAR seviyesinde doğruluğa erişmek için fotogrametride daha çok YKN kullanılması gerekir. Bu da YKN ölçmek için daha fazla zaman ve maliyet anlamına gelir.
Dahası LİDAR verilerini işlemek oldukça hızlıdır. Ham veriden sonuç ürünü elde etmek için yalnızca 5-30 dk süren kalibrasyon işlemi yeterlidir. Fotogrametride, veri işleme, genel işlemin en çok zaman harcayan kısmıdır. Buna ek olarak, yüksek verili görüntülerde işlemleri gerçekleştirebilecek güçlü bilgisayarlar gerekir. İşlem, sahadaki veri ediniminden ortalama 5 ila 10 kat daha uzun sürmektedir.
Öte yandan, elektrik hattı denetimleri gibi pek çok kullanım durumu için LiDAR nokta bulutları çoğu zaman TerraScan gibi pahalı yazılımlara ihtiyaç duyan ek sınıflandırma işlemleri gerektirir.
Maliyet
LiDAR ve fotogrametri araştırmalarının genel maliyetine baktığımızda, dikkate alınması gereken çoklu maliyet unsurları vardır. Bunların ilki donanımdır. İHA LiDAR sensör setleri (tarayıcı, IMU ve GNSS) maliyeti 50.000-300.000$ arasındadır ve uygun İHA platformu için ek 25.000-50.000$ harcamak gerekir. Bu da, tek bir ölçüm seti için maks. 350.000$ bulan maliyetler demektir.
Fotogrametri için ise tek ihtiyacınız kamera donanımlı bir dronedur ve bunlar çok daha az maliyetli (2.000-5.000$) ürünlerdir. Maliyeti etkileyen bir başka önemli faktör emek ve zamandır. Burada LiDAR, fotogrametriye göre önemli bir avantaja sahiptir çünkü verilerin işlenmesi daha az zaman alır. Aynı zamanda YKN yerleştirmeye ve işaretlemeye gerek yoktur.
Genel olarak, kullanım vakasına ve iş modeline bağlı olarak fotogrametri hizmetleri, donanım yatırımının amorti edilmesi nedeniyle LiDAR’dan daha ucuzdur. Bununla birlikte, bazı durumlarda ise LiDAR ile gelen verimlilik kazanımları sayesinde sensör maliyetini telafi edebilir.
Sonuçlar
LiDAR, elektrik hatları veya telekomünikasyon kuleleri gibi dar yapıların araştırılması ve ağaç gölgelik alanlarının altında haritalama yapılması gibi işlerde daha kullanışlıyken, fotogrametri, inşaat denetimleri, varlık yönetimi, tarım gibi görsel veriler gerektiren projeler için en iyi seçenek olacaktır.
Doğru şekilde kullanıldığında LiDAR ve fotogrametri her ikisi de güçlü teknolojilerdir. Donanım ve yazılım fiyatlarındaki düşüş ile giderek daha fazla kullanılabilir hale gelecektir. Her iki teknoloji de İHA uygulamaları söz konusu olduğunda hala ilk günlerinde sayılır ve sonraki yıllarda şüphesiz özellikle donanım fiyatları ve makine öğrenimi yazılım otomasyonu sayesinde çok daha fazla kullanılabilecektir.

Kaynak:Geoawesomeness, Aleks Buczkowski

BİR CEVAP BIRAK

Leave the field below empty!