Приложение DJI Terra для картографии и геодезических исследований

Одно из важных преимуществ беспилотных решений DJI профессионального назначения – наличие специально разработанных прикладных программ, позволяющих эффективно выполнять поставленные задачи. Реализация любых по уровню сложности проектов становится намного проще, быстрее и дешевле. По сути, потребитель, имеющий дело с профессиональными платформами DJI, получает в свои руки комплексную систему. А возможность работать с сервисами DJI SDK позволяет успешно интегрировать в экосистему DJI сторонние разработки. 

В этой статье мы хотим поговорить об одном из лучших программных решений DJI для профессионалов – приложении DJI Terra. Ее название уже подсказывает основное предназначение инструмента: обработка результатов воздушной съемки с дрона и составление цифровых карт и трехмерных моделей отдельных участков поверхности и/или объектов (строений, элементов инфраструктуры и т.п.). Но самое главное преимущество программы заключается в том, что она представляет собой комплексное решение, помогающее облегчить анализ данных, повысить производительность и ускорить процесс принятия решений.

В статье “Летающие платформы и программное обеспечение DJI для геодезических исследований” мы делали короткий обзор программных продуктов для геодезических исследований, включая DJI Terra. Но этого оказалось недостаточно, поэтому и появилась настоящая статья.

Основные преимущества DJI Terra

Получить даже самые точные данные с бортового оборудования дрона недостаточно. Для их эффективного использования понадобится обработка и анализ. А это уже вопрос наличия специальных приложений. Именно DJI Terra поможет вам не только в реальном времени получать необходимую информацию с воздуха, но и проводить ее обработку, анализ и визуализацию. В последнем случае речь идет о получении визуального образа исследуемой территории или объекта.

Фото- или видеосъемка с воздуха уже давно служит важным источником данных для частных и государственных организаций. Беспилотники помогают повысить качество и эффективность этого инструмента для нужд общественной безопасности, реализации частных и государственных проектов в области строительства, инфраструктуры, сельского хозяйства, охраны окружающей среды, включая охрану национальных парков и заповедников. Впрочем, довольно непросто перечислить все направления, где беспилотные технологии сегодня интегрированы в рабочие процессы.

Одновременно развиваются и пополняются новыми возможностями прикладные программы для беспилотных систем. В частности, это относится и к приложению DJI Terra. Сегодня без него уже сложно представить себе эффективную работу строителей, геодезистов, специалистов различных отраслей промышленности, фермеров и других специалистов. Приложение активно развивается и расширяет свой функционал. Например, весной 2020 года компания DJI сообщила о получении разрешения на использование своего программного инструмента для нужд электроэнергетики. В сочетании с совместимыми летающими платформами DJI Terra станет помогать специалистам моделировать проведение линий электропередач, проверять объекты инфраструктуры и выполнять другие важные работы разной степени сложности. Например, теперь можно будет создавать точные, детализированные трехмерные модели ЛЭП. Это поможет создавать инфраструктуру быстрее, качественнее и экономичнее.

Но не менее важно, что в своем основном качестве DJI Terra остается одним из лучших универсальных решений для выполнения работ картографического характера и/или 3D-моделирования. Программное решение помогает облегчить и ускорить извлечение ценной информации из полученных от беспилотника “сырых” данных. Этот процесс остается довольно эффективным и сравнительно дешевым. Более того, вы можете использовать для сбора информации не один, а несколько дронов (целый флот дронов), а DJI Terra все равно выполнит свои задачи быстро и качественно.

Оперативность, возможность обработки и анализа данных в реальном времени – это еще одно ценное преимущество программы от DJI. Ситуации, в которых могут применяться беспилотники, бывают разными, в том числе чрезвычайными. Речь может идти о спасении жизни не одного человека, о принятии решений в считанные минуты и даже секунды. Так вот, именно в таких случаях ценная и точная информация поможет сделать адекватные выводы, принять решение на основе точных и своевременных данных, причем принять это решение оперативно, чтобы спасти людей и ценное имущество.

Руководитель подразделения Enterprise компании DJI Санни Ляо, комментируя выход DJI Terra на рынок, четко обрисовал суть нового продукта и его предназначение: “Terra – это инструмент, который позволит организациям выполнять работу по картографии и созданию высококачественных 2D и 3D реконструкций и измерений в реальном режиме времени, но не только”.

В сферах можно использовать беспилотники вместе с приложением DJI Terra?

Преимущества очевидны. Но где и как можно использовать программу DJI Terra? Какие отрасли могут получить несомненную пользу от эксплуатации беспилотных технологий в комбинации этим приложением? Их много, но достаточно перечислить только некоторые из них: 

1. Общественная безопасность.

Охрана правопорядка, ликвидация чрезвычайных ситуаций, поиск жертв или пропавших людей и многое другое требует сбора критически важной информации на месте в сжатые сроки для принятия быстрых и правильных решений. 

2. Инфраструктура.

Это одна из самых очевидных сфер применения. Для планирования, строительства и проверки объектов инфраструктуры необходимы точные данные об объекте и местности, где пролегают коммуникации. В последнее время такой работой все чаще занимаются именно беспилотники, так как это удобнее, быстрее и дешевле. Но обработать полученную информацию проще и эффективнее с помощью DJI Terra.

3. Сельское хозяйство.

Беспилотные технологии и соответствующее программное обеспечение – DJI Terra – помогут вам получить более детальное представление о состоянии своих угодий, повысить эффективность хозяйства и решить ряд других проблем, например, застраховать урожай. 

4. Строительство.

Здесь использование DJI Terra вместе с летающими платформами DJI поможет собирать необходимые данные, контролировать выполнение проекта на разных стадиях и подготовить информацию по завершенному объекту для его сдачи в эксплуатацию.

5. Энергетика.

Безопасный осмотр различных объектов и конструкций со специальной оптимизацией для линий электропередач. DJI Terra поможет оптимизировать не только работы по проектированию или строительству, но и инспекции объектов.

6. Горная добыча.

Создание 2D- и 3D-модели будущего или существующего месторождения для анализа рельефа, оценки запасов и других важных данных. Подробнее об применении беспилотных технологий DJI в сфере горной добычи читайте в статье “Как дроны меняют горнодобывающую промышленность”.

DJI Terra позволяет вам использовать возможности картографических решений на основе искусственного интеллекта, чтобы поднять ваши промышленные проекты на новый уровень. Будь то классификация объектов, проверка объектов и многое другое, вы можете начать разработку картографических решений для конкретных задач, чтобы беспрепятственно выполнять миссии.

С какими летающими платформами можно использовать DJI Terra?

Простота применения, высокая скорость работы и многофункциональность – это, конечно, очень важные преимущества DJI Terra. Но с практической точки зрения важен и другой вопрос: с какими летающими платформами можно использовать данный продукт?

DJI Terra совместим со следующими дронами DJI:

• Phantom 4 RTK
• Phantom 4 Pro V2.0
• Phantom 4 Pro + V2.0
• Phantom 4 Pro
• Phantom 4 Advanced
• Phantom 4

Картография в реальном времени и подробные 3D-модели

DJI Terra, как уже отмечалось, обладает важным преимуществом – картографирования в реальном режиме времени. Поэтому при использовании летающей платформы, совместимой с данным программным продуктом, вы сможете быстро создавать двухмерные ортомозаичные карты прямо во время полета беспилотного летательного аппарата. Это преимущество особенно ценно, если ваши задачи крайне требовательны к такому фактору, как время. То есть, если вам нужны самые свежие данные о ситуации на объекте и нужно принимать решения в экстренном порядке, то DJI Terra вам предоставит такую возможность. 

Быстрота обработки данных, которую обеспечивает DJI Terra, помогает получить детальное и реалистичное представление о любом объекте или территории посредством ортомозаики в 2D и 3D-моделей. Эти результаты можно использовать для различных задач, например, в промышленном проектировании или для реконструкции различных катастроф или аварий на транспорте, для отслеживания процесса реализации строительного проекта или проведения крупномасштабных проверок критически важной инфраструктуры (мосты, шоссейные и железные дороги).

Простота анализа данных

В дополнение к созданию карт и моделей DJI Terra помогает пользователям анализировать и оперативно генерировать новые данные с помощью простых для пользователя инструментов анализа. Эти инструменты помогают выполнять различные измерения, включая линейное расстояние, площадь поверхности и параметры объема (см. на рисунке ниже).

Чтобы повысить качество взаимодействия в группах и командах и улучшить отчетность по текущим проектам, в программе имеется функционал для редактирования и публикации примечаний и аннотаций. 

Сделанные камерой дрона изображения объектов можно детально рассмотреть, чтобы разобраться в случившейся аварии или другом происшествии. Для этого в программе DJI Terra есть инструмент проверки изображений, созданных с воздуха для создания того или иного типа модели. Благодаря этому специалисты могут точно определить и выделить критические элементы.

Как функционирует DJI Terra?

По сравнению с другим геодезическим приложением DJI Ground Station Pro у DJI Terra намного больше возможностей (правда, оба приложения работают на разных платформах и эффективны в качестве комбинированного применения).

Основные функции, которые может выполнять программа:

1. Планирование полетной миссии
2. Сбор данных с воздуха
3. Картография территории
4. Анализ данных

Три метода планирования полетных миссий

Waypoint.

Дословно “путевая точка” или “точка маршрута”. Этот метод позволяет создать динамический пользовательский полетный маршрут через интересующую область или вокруг объектов с помощью путевых точек и настраиваемых параметров. Среди последних высота, скорость, курс, угол наклона подвеса камеры и тангаж. Если вам предстоит более сложная миссия, когда требуется предельное внимание к деталям, используйте функцию 3D Flight Visualization. Она позволяет проектировать и моделировать миссии на уже существующих 3D-моделях.

Area.

Этот метод полезен, если вас интересует съемка определенной области. Тогда вы можете с помощью метода Area быстро и очень просто выполнить задачу. Функционал предусматривает выделение в виде многоугольной зоны полета соответствующей области на карте. После этого DJI Terra автоматически генерирует эффективные варианты траектории полета, учитывая выбранную область.

Oblique.

Метод перспективной съемки. Он предусматривает автоматическую настройку угла наклона камеры (oblique – дословно “наклонный”) для получения как можно большего количества данных и более высокой детализации интересующего объекта съемки. Такой метод лучше всего использовать для создания детальной 3D-модели объекта или отображения объекта под разным углом.

Выполнение полетной миссии и настройка DJI Terra

Как известно приложение DJI GS Pro работает только на мобильных гаджетах Apple, а точнее на iPad. В отличие от него DJI Terra требует использования ноутбука, причем последний необходимо брать вместе с остальным оборудованием. Перед работами ноутбук необходимо подключить к пульту дистанционного управления. Правильно выполненные настройки позволят запустить дрон для автоматического выполнения полетного задания. Вам останется лишь проверить качество данных и контролировать уровень заряда батареи дрона.

Отличительной особенностью DJI Terra является функция предварительного просмотра ортомозаичной карты прямо во время полета дрона и выполнения им поставленной задачи. Конечно, это еще далеко не финальная карта с точными деталями, но это тоже хорошая возможность оценить качество снимков. Точность и детали будут достигнуты на этапе реконструкции. Предварительный просмотр позволит вам понять, все ли вы правильно делаете и должным ли способом вы настроили все системы.

Если во время выполнения задачи вы увидели, что текущий уровень заряда батареи не позволяет дрону завершить аэросъемку и выполнить полетное задание, то можно воспользоваться функцией приостановки задачи и активировать функцию возвращения на базу (Return-to-Home). Вы также можете выполнить “горячую замену” батареи, а продолжит выполнение задачи с того места, на котором ранее остановился (где задание было поставлено на паузу). Такая функция может быть особенно полезной при выполнении перспективной съемки (Oblique), когда приходится делать не одну сотню кадров.

Анализ и обработка данных

К сожалению, в функционале DJI Terra нет возможностей работы с облачным хранилищем. Это значит, что вы не сможете использовать облачные технологии для хранения, резервного копирования и/или обработки данных. Вместо этого предусмотрена возможность сохранить все созданные кадры и дополнительную информацию сохранить на встроенной карте формата SD. После завершения полетного задания пилоту останется лишь извлечь SD-карту, подключить ее к ноутбуку и импортировать снимки в DJI Terra.

Как уже говорилось, DJI Terra предлагает два варианта реконструкции: в 2D, которая доступна для подписчиков тарифов Advanced и Pro, а также в 3D, доступ к которой имеют только пользователи Pro. Так как обработать данные с помощью облачных технологий в DJI Terra не получится, то все операции по реконструкции будут выполняться на локальном компьютере. Это предъявляет довольно серьезные требования к аппаратным ресурсам последнего. Вот почему скорость и время выполнения работ с данным будут зависеть не только от объемов проекта, но и от мощности вашего оборудования.

Двухмерная реконструкция позволяет создать Функция 2D-реконструкции создает ортомозаичные карты в высоком разрешении. Они могут пригодиться для точных измерений в строительстве, сельском хозяйстве и городском планировании. Функционал 2D-реконструкции дополняется полным набором инструментов для измерения расстояния, площади и объема при заданном количестве точек на карте. Вы также можете нажать на любую точку на карте, чтобы получить точные координаты GPS.

В режиме Pro преимуществом программы для профессиональных пользователей является функционал по созданию полных трехмерных моделей из аэрофотоснимков. 3D-модели точно сориентированы. Это предоставляет пользователям возможность детально изучить любой объект на карте. Кроме этого с помощью DJI Terra можно просматривать аэрофотоснимки, которые послужили эталоном для каждой детали в модели.

Если в ходе анализа полученной модели (как в 2D, так и в 3D) было установлено недостаточно высокое качество реконструкции, то всегда можно запланировать и выполнить еще одну полетную миссию для сбора большего количества изображений объекта. Поскольку все изображения имеют метаданные GPS, то вы сможете просто добавить новые изображения в уже существующую коллекцию изображений и заново выполнить реконструкцию.

В зависимости от установок вашего исследования можно воспользоваться любым из трех сценариев реконструкции, имеющихся в DJI Terra: Field, Urban, Fruit Tree. Вам достаточно активировать наиболее подходящий для задач проекта. Сценарий Field (Поле) оптимален для выполнения задач над ровной относительно плоской, местностью. Напротив, сценарий Urban (Город) учитывает наличие больших зданий разной высоты, чтобы облегчить не только съемку, но и маневрирование дрона. И, наконец, третий сценарий Fruit Tree (фруктовые деревья), имеющий во многих отношениях схожие настройки со сценарием Urban, предполагает работу над территорией с деревьями. Алгоритм реконструкции будет меняться в зависимости от того, какой сценарий вы выберете. Вот почему необходимо заранее правильно настроить нужный сценарий.

У вас также есть возможность добавления аннотаций в каждой точке или области модели. Это отлично подходит для тех случаев, когда вам нужно работать над проектом в команде, или если вы считаете, что вам в конечном итоге потребуется пересмотреть созданную вами модель.

Таким образом, весь рабочий процесс с использованием DJI Terra будет выглядеть примерно следующим образом:

• Сбор данных. Вам необходимо определить цель миссии, спланировать план полета и, нажав несколько кнопок, в автоматическом режиме с помощью дрона собрать необходимые данные для вашего проекта.

• Обработка данных. С помощью усовершенствованной технологии распознавания изображений можно приступить к созданию 2D- и 3D-моделей. Это позволит обеспечить более реалистичное представление об объектах, которые снимала камера дрона, об окружении объекта и многом другом.

• Применение данных. С помощью элементов машинного обучения, имеющихся в программе, можно использовать полученные данные в различных отраслях: например, в сельском хозяйстве для идентификации деревьев, хозяйственных или посторонних объектов и др.

• Выполнение. Теперь можно приступить к выполнению необходимых действий и увидеть результаты работы DJI Terra. Можно выполнять автоматическое опрыскивание посевов, мониторинг рабочих мест, транспортировку материалов и многое другое.

Тарифные планы и функционал DJI Terra

Итоги

У DJI Terra есть конкуренты от других производителей, а возможности анализа данных несколько ограничены (Помимо реконструкции моделей и измерений, программное обеспечение на большее пока не способно). Однако хорошей новостью можно считать то, что модель из DJI Terra можно экспортировать в файлы OBJ для редактирования в программном обеспечении для трехмерных моделей от других производителей. В целом, приложение по своему функционалу вполне сопоставимо с конкурирующими программами от других разработчиков, но при этом оно заметно дешевле и доступнее для пользователей (как по стоимости, так и по эксплуатации).