С технологией LiDAR сегодня знакомы многие профессионалы. Нередко, говоря о методе 3D-облака точек, подразумевают как раз именно эту технологию. В последние годы отмечается бурный рост исследований на основе или с дополнением в виде технологии LiDAR. Множество научных исследований и промышленных проектов с успехом применяют ее для достижения точных результатов и получения новых данных.
В геодезических исследованиях сегодня пользуются популярностью 4 платформы для создания моделей из облака точек (с помощью LiDAR): 1) платформы воздушного базирования (самолеты и беспилотники), 2) мобильные наземные/надводные платформы (на автомобильном, железнодорожном и водном транспорте), 3) статические наземные платформы (лидары на штативе), и 4) портативные ручные лидары с малым радиусом действия на основе технологии SLAM.
Каждая платформа играет важную роль в создании моделей из облаков точек с помощью LiDAR. Каждая из них предлагает уникальный взгляд на мир, но нас интересуют модели, которые можно создавать с помощью лидаров воздушного базирования, причем исключительно на базе беспилотников (преимущественно от компании DJI).
Лидары воздушного базирования
LiDAR воздушного базирования приобрел популярность относительно недавно. Существует два варианта базирования таких устройств: на пилотируемых и беспилотных летательных аппаратах. При этом обращается на себя внимание сравнительно быстрый прогресс в создании легких лидаров для дронов и почти одновременно происходящий процесс совершенствования систем обработки и хранения данных, полученных с таких аппаратов.
Развитие этого направления – лидаров на борту дронов – потребовало значительных инвестиций в создание аппаратного и программного обеспечения, совершенствования облачных технологий и создания целых экосистем. Благодаря усилиям различных компаний, включая компанию DJI, сегодня пользователи LiDAR-технологий могут оперативно получать в свое распоряжение точные данные.
Сейчас почти у всех производителей оборудования уровень максимальной плотности точек более или менее стабильный. На дальнейшее развитие и совершенствование технологии оказывает большое влияние и потребительский фактор, запросы клиентов. И в этом смысле можно наблюдать интересную тенденцию: вместо старого подхода к получению как можно большего количества деталей приходит подход, который ценит только то количество данных (деталей), которые необходимы для проекта. Это напоминает схожую тенденцию в Data Science. Кроме того, потребители стали более осведомленными в плане технических возможностей оборудования LiDAR.
Преимущества лидаров воздушного базирования
У оборудования такого класса есть ряд преимуществ. Однако при этом следует учитывать разницу при эксплуатации систем на основе беспилотных и пилотируемых летательных аппаратов. И тут стоит отметить, что в последние годы специалисты все чаще отдают предпочтение беспилотникам, а не самолетам или вертолетам.
Причин такого перехода от пилотируемых систем к беспилотным много. Одна из них, и немаловажная, – общая стоимость затрат на покупку, содержание и эксплуатацию оборудования. Современная практика показала, что даже при использовании самых дорогих беспилотных систем и полезной нагрузки в виде LiDAR-модулей, ваши затраты будут значительно ниже, чем если бы вы решили задействовать в проекте самолет с установленным на борту сканером.
Дешевле также обходится подготовка пилота (или пилотов) и его работа. Причем речь идет не только о финансовых, но и временных затратах. Это особенно важно для небольших компаний или государственных организаций, которые ограничены в бюджетных расходах и штате квалифицированных сотрудников. В таких случаях можно быстро и сравнительно недорого обучить своего сотрудника. Помощь в этом, например, может оказать официальный дистрибьютор беспилотных систем DJI в России – компания 4vision. Здесь же можно получить советы и другую техническую помощь для решения задач по эксплуатации и обслуживанию беспилотных систем с LiDAR.
Другим преимуществом LiDAR на базе беспилотников можно смело считать их меньшую зависимость от погодных условий и возможность безопасно работать на малых высотах. В итоге, пользователь получает в свои руки почти всепогодный универсальный инструмент, который помогает решить множество достаточно сложных задач в самых разных отраслях деятельности: от научных исследований до реализации промышленных проектов.
И, наконец, несколько повторяясь, заметим, что в отличие от лидаров, установленных на самолетах, модули беспилотных систем в сочетании с современным аппаратным и программным обеспечением помогают в случае необходимости получать пусть и предварительные, но очень важные, данные об изучаемом объекте не только после приземления, но и даже во время выполнения полетного задания. Если потребителю важен фактор оперативного получения данных, то лучше беспилотных систем, в частности на базе БПЛА компании DJI, ему не найти.
Обработка данных
По мнению экспертов, самые большие изменения за последний период произошли в области обработки данных, поступающих с LiDAR. По сравнению с тем, что было, сегодня мы наблюдаем быстрый рост автоматизации и оптимизации процессов, причем происходит это главным образом благодаря развитию облачной архитектуры и включает ручное редактирование и контроль качества (QA) в облаке.
Внедрение облачных технологий привело к значительному сокращению времени выполнения работ и большей гибкости, особенно если речь идет о взаимодействии между офисом и полевыми исследованиями. Данные проекта теперь можно загружать не только после посадки дрона, но и во время полетной миссии. При этом современные технологии позволяют переправить обработанные данные прямо в облако. Единственная проблема здесь – это скорость передачи данных и пропускные возможности применительно к облачным решениям.
Один из таких успешных примеров можно считать применение лидар-технологий в Австралии, где беспилотники и пилотируемые аппараты с соответствующим оборудование на борту начали использовать для охраны лесов, включая борьбу с лесными пожарами, а также для мониторинга городских пространств (с ежегодным обновлением данных). Именно LiDAR воздушного базирования помог создать высококачественные цифровые модели рельефа, которые легли в основу цифровых копий ландшафта и позволили получить высококачественные цифровые модели зданий. Важно также, что применение новых технологий обеспечило актуальность данных и превратилось в наиболее важный фактор для получения данных в целом.
Особенно высоко оценили применение LiDAR-технологий на базе беспилотников и самолетов специалисты по лесному хозяйству и пожарные, которые вместе вынуждены бороться с обострившейся в последнее время проблемой лесных пожаров в Австралии. В этом контексте дроны становятся еще более эффективным и наименее затратным инструментом мониторинга и выявления потенциальных очагов возгораний. Помимо лесного хозяйства беспилотники с лидарами используются для мониторинга береговой линии (степени ее эрозии) и отслеживания уровня моря.
Цифровые копии объектов и ландшафта
Хотя потребность в создании 3-мерных копий ландшафта и городских районов сегодня выросла, это привело к одной интересной тенденции: снижению спроса на полноволновые модели LiDAR. Причин несколько:
1) на рынке появилось много качественных и недорогих устройств,
2) теперь все больше данных хранится в облаке и все больше процессов обработки данных выполняется с помощью облачной архитектуры,
3) все больше используется потоковая передача, а форматы сжатия данных становятся все более эффективными.
Происходит одновременный процесс снижения цен на LiDAR-устройства и рост затрат на обработку и хранение больших объемов данных в облачных хранилищах. В результате, компании стараются рационально распределять ресурсы на получение того, что им нужно.
В последнее время наблюдается усиление взаимодействия между клиентами и поставщиками. Клиенты требуют больше информации о процессе обработки данных, а компании предоставляют более подробную информацию о своем подходе к обработке – автоматической, ручной или аутсорсинговой – включая свой подход к обеспечению качества и процессу постобработки.
***
Развитие технологий LiDAR-сканирования с помощью беспилотников – сравнительно новый тренд в научных исследованиях и в сферах промышленного применения. Ситуация здесь быстро меняется. И перемены затрагивают самые разные вопросы: летательные аппараты, полезную нагрузку в виде модулей для лазерного сканирования, другое аппаратное обеспечение, а также программные приложения. В следующих статьях мы постараемся рассказать о лучших актуальных платформах DJI для выполнения лазерного сканирования и 3D-моделирования, а также спектре актуального программного обеспечения.
Другие наши статьи о применении технологии LiDAR на беспилотниках DJI:
“Как использовать беспилотные платформы, оснащенные LIDAR?”
“Сравнение метода фотограмметрии и сканирования LiDAR в беспилотных технологиях”.
Добавить комментарий