Inventory measurements based on non-metric aerial photos from the board of unmanned aerial vehicle (UAV)

• Autorzy: Wyczałek I. , Wyczałek M. , Plichta A.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.170

Warianty tytułu

PL

Pomiary inwentaryzacyjne w oparciu o niemetryczne zdjęcia lotnicze z pokładu bezzałogowego pojazdu latającego (UAV)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main task of land surveying, among others, is efficient implementation of the inventory of new objects, what sometimes require doing measurements in difficult terrain (mud, cuttings, moving earth masses, working at high altitude) and during ongoing construction works. Geodetic surveys are primarily used to update some databases essential for Polish principal national map, but they also support cadastral and control measurements related to excavation or construction works. Field surveys are usually done by total station or satellite GNSS receivers in a way that guarantees accuracies required in geodesy. It is also allowed the usage of other methods that ensure required accuracies. Photogrammetric technique is one of those methods. Despite the great precision and many other advantages (overall points collection and archiving the state of the object), it has not found a proper place among field measurement methods. Revolutionary developments in this area occurred along the development of small, unmanned flying vehicles (UAV) which can carry onboard camera or other sensor, and can reach places difficult to access by humans. Development of images obtained this way supports more and more developed computer software. This paper aims to bring the adopted method of measuring and computing images taken out from the board of hexacopter (6-rotor drone), discussion about obtained precision and presentation the results of the development of a number of selected terrain objects. As a result, the study found that the results obtained in conjunction with the ability to reach inaccessible places and non-invasive measurement allow to consider this method as a viable alternative to direct methods of inventory measurements.

PL

Do zadań geodezji wynikających z zapisów prawa budowlanego należy między innymi sprawne wykonanie inwentaryzacji nowopowstających obiektów, wymagające niekiedy pomiaru w trudnych warunkach terenowych (błoto, wykopy, przemieszczane masy ziemne, praca na znacznej wysokości) i podczas realizacji prac budowlanych. Pomiary inwentaryzacyjne służą przede wszystkim do aktualizacji niektórych baz danych zasilających mapę zasadniczą, wspomagają inne bazy danych tematycznych, ale mają też cel ewidencyjno-kontrolny odnośnie do wykonanych prac ziemnych lub postępu robót budowlanych. Pomiary terenowe wykonuje się zwykle metodą tachimetryczną lub satelitarną GNSS w taki sposób, aby osiągnąć dokładności spełniające standardy robót geodezyjnych. Dopuszcza się też zastosowanie innych metod pomiarowych zapewniających uzyskanie wymaganych dokładności. Technika fotogrametryczna jest jedną z takich metod. Mimo znacznych możliwości dokładnościowych i wielu innych zalet (całościowa rejestracja i archiwizacja stanu obiektu), nie znalazła ona jednak stałego miejsca w szczegółowych pomiarach terenowych. Rewolucyjne zmiany w tej dziedzinie nastąpiły wraz z rozwojem niewielkich, bezzałogowych obiektów latających (UAV), które mogą przenosić na pokładzie kamerę (aparat) lub inny sensor i docierać w miejsca trudne do dostępu przez człowieka. Opracowaniu zdjęć uzyskanych tym sposobem służy coraz bardziej rozwinięte oprogramowanie komputerowe. Niniejsza praca ma na celu przybliżenie przyjętej metody pomiarowo-obliczeniowej z użyciem zdjęć z heksakoptera (6-wirnikowego drona), omówienie wykonanych testów dokładnościowych i przedstawienie wyników opracowania kilku wybranych obiektów terenowych. W efekcie przeprowadzonych badań stwierdzono, że uzyskane wyniki w powiązaniu z możliwością dotarcia do niedostępnych miejsc i bezinwazyjnego pomiaru pozwalają uznać tę metodę jako realną alternatywę dla bezpośrednich metod pomiaru inwentaryzacyjnego.

Słowa kluczowe

EN

geodesy; inventory measurement; photogrametry; aerial photos; unmanned aerial vehicle; drone; measurement precision; precision test; results analysis

PL

geodezja; badanie inwentaryzacyjne; fotogrametria; zdjęcia lotnicze; pojazd bezzałogowy latający; dron; precyzja pomiaru; badanie precyzji; analiza wyników

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 3/II
• Strony: 485--497
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Wyczałek I.

• Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Lądowej

autor

Wyczałek M.

• Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Lądowej

autor

Plichta A.

• Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Lądowej

Bibliografia

• [1] Bachmann F., Herbst R., Gebbers R., Hafner V.V.: Micro UAV based georeferenced orthophoto generation in VIS + NIR for precision agriculture. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 11-16.
• [2] Barry P., Coakley R.: Field accuracy test of RPAS photogrammetry. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 27-31.
• [3] Bäumker M., Przybilla H.-J., Zurhorst A.: Enhancements in UAV flight control and sensor orientation. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 33-38.
• [4] Bender D., Schikora M., Sturm J., Cremers D.: A graph based bundle adjustment for INS-camera calibration. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 39-44.
• [5] Buettner A., Roeser H.P.: Hyperspectral remote sensing with the UAS "Stuttgarter Adler" – challenges, experiences and first results. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 61-65.
• [6] Chabok M.: Eliminating and modelling non-metric camera sensor distortions caused by sidewise and forward motion of the UAV. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 73-79.
• [7] Cramer M., Bovet S., Gültlinger M., Honkavaara E., McGill A., Rijsdijk M., Tabor M., Tournadre V.: On the use of RPAS in national mapping – the EuroSDR point of view. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 93-99.
• [8] Eling C., Klingbeil L., Wieland M., Kuhlmann H.: A precise position and attitude determination system for lightweight unmanned aerial vehicles. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 113-118.
• [9] Fallavollita P., Balsi M., Esposito S., Melis M. G., Milanese M., Zappino L.: UAS for archaeology – new perspectives on aerial documentation. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 131-135.
• [10] Greiwe A., Gehrke R., Spreckels V., Schlienkamp A.: Aspects of DEM generation from UAS imagery. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 163-167.
• [11] Grenzdörffer G.J.: UAS-based automatic bird count of a common gull colony. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 169-174.
• [12] Gruen A., Huang X., Qin R., Du T., Fang W., Boavida J., Oliveira A.: Joint processing of UAV imagery and terrestrial mobile mapping system data for very high resolution city modeling. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 175-182.
• [13] Holz D., Nieuwenhuisen M., Droeschel D., Schreiber M., Behnke S.: Towards multimodal omnidirectional obstacle detection for autonomous unmanned aerial vehicles. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 201-206.
• [14] Küng O., Strecha C., Beyeler A., Zufferey J-C., Floreano D., Fua P., Gervaix F., 2011, The accuracy of automatic photogrammetric techniques on ultra-light UAV imagery. Int. Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XXXVIII-1/C22.
• [15] Plichta A., Wyczałek I., Wyczałek M., Mapy do celów projektowych w świetle nowych uwarunkowań prawnych oraz technicznych tworzenia mapy zasadniczej, „Geodezyjne systemy pomiarowe dla budownictwa”, Wyd. PW, Warszawa 2014.
• [16] Novadem, 2013: http://www.novadem.com/Produits_NX110m-en.html (available 30.12.2013).
• [17] Ruiz J.J., Diaz-Mas L., Perez F., Viguria A.: Evaluating the accuracy of DEM generation algorithms from UAV imagery. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 333-337.
• [18] Ruzgiene B., Aksamitauskas C.: The use of UAV systems for mapping of built-up area. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 349-353.
• [19] Schneider J., Läbe T., Förstner W.: Incremental real-time bundle adjustment for multi-camera systems with points at infinity. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 355-360.
• [20] Sieberth T., Wackrow R., Chandler J.H.: Automatic isolation of blurred images from UAV image sequences. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 361-366.
• [21] Tsai M.L., Chiang K.W., Lo C.F., Ch C.H.: The performance analysis of a UAV based mobile mapping system platform. ISPRS Archives, Vol. XL-1/W2, Ed.: G. Grenzdörffer and R. Bill, 2013, 407-411.