Drönare och fotogrammetri

Här kommer jag kort och förenklat berätta om hur vi på Geomatik hos Tyréns använder drönare, lite grann kring tekniken bakom och hur resultatet från flygningarna används. Tanken är att förklara hur jag ser på tekniken så du bättre ska förstå mina framtida inlägg om visualisering.

Drönare hos Tyréns

Inom Tyréns har vi börjat använda drönare utrustade med kameror för att samla in data och skapa olika typer av 3D-modeller. Dessa modeller används sedan som underlag för t.ex. projektering, visualisering, kartering, volymbestämning eller ren dokumentation av ett område eller objekt. Just användandet av drönare är relativt nytt inom detta område då alternativet har varit att hyra in flygplan eller helikopter med specialtillverkade kameror. Den stora skillnaden är förutom storlek på kameran, priset! Det är alltså (mest troligt) lämpligare att använda drönare i mer vardagliga projekt.

Storleksskillnaden mellan en helikopter med ett stort kamerasystem monterad och drönare som används för att ta fram underlag för visualiseringar.

Storleksskillnaden på helikopter med en monterad kamera och 2 olika typer av drönare. Helikoptern har ingen association med Tyréns.

Fotogrammetri

Hur kan det nu komma sig att det går att använda sig av dessa små, enkla och ibland ihopfällbara drönare för att göra riktiga mätningar på centimeternivå? Svaret är en teknik som heter fotogrammetri – att mäta i bilder. Vi kan ta ett exempel som du säkert använt dig av med din mobiltelefon – panoramabilden. Tänk dig att du fotograferar ett panorama med din mobiltelefon. Där vill telefonen att du håller ner fotoknappen och rör kameran långsamt i sidled så att mobilen hinner ta tillräckligt många bilder för att skapa en avlång panoramabild. Det kameran har gjort är att sätta ihop flera bilder i rad som till stor del överlappar varandra som sedan matchas till en avlång 2D-bild.

På samma sätt kan vi låta en drönare långsamt flyga över ett område och hela tiden fotografera bilder som till stor del överlappar varandra. I varje bild sparas drönarens GPS-position samt information om hur drönaren lutar i luften via s.k. tröghetsteknik. Dessa bilder analyseras sedan i programvaror som hittar gemensamma punkter/pixlar från de överlappande bilderna, som när du fotograferar ett panorama. Resultatet efter analysen blir alltså en enda stor panoramabild fotad från drönaren.

Ortofoto på industriområde jämfört med punktmoln och 3D-modell som skapats från drönarflygning för visualisering.

Till vänster: Foto från drönarflygning. Till höger: Punktmoln/3D-modell skapat från drönarflygning.

Med moderna fotogrammetriska algoritmer kan vi även ta fram höjdskillnader, en Z-koordinat, från det tänkta panoramat vilket gör att vi kan skapa ett ”panorama med höjdskillnader”, en 3D-modell. Man kan förenklat beskriva denna del som att varje gemensam pixel som hittas åt i flera av bilderna får en unik X, Y och Z-koordinat. Alla dessa miljarder pixlar bygger tillsammans upp ett punktmoln vilket gör att du kan betrakta din ”panoramabild” i 3D! Från en enda flygning får vi alltså ut ett ortofoto (typ satellitbild), ett punktmoln och en texturerad/draperad 3D-modell. Denna 3D-modell kan sedan kombineras med annat data från mer traditionella mätmetoder eller användas för en visualisering i t.ex. TyrEngine.

Bild visar fotogrammetriskt framtagen 3D-modell från TYREngine som jämför visualisering med och utan textur.

Jämförande bild på en fotogrammetrisk 3D-modell med och utan textur/drapering.

En stor fördel med drönare är du inte bara kan fotografera uppifrån, du kan även fotografera sidan av ett hus eller t.o.m flyga in under ex. broar för att komma åt att fotografera platser där en helikopter/flygplan inte ryms. Detta är en av de stora fördelarna med drönare, deras lilla storlek och stora smidighet. Tack vare detta kan vi skapa en bättre 3D-modell av hur en byggnad eller ett kvarter ser ut. För visualisering använder vi dessa bildbaserade 3D-modeller för att snabbt skapa en digital värld, en digital tvilling av verkligheten.

För att se hur visualiseringar där drönare använts i arbetsprocessen kan se ut kan du spana in detta inlägg: Visualisering som visualisering

Gällivare Stad från en 3D-modell som är fotogrammetriskt framtagen.

Gällivare Stad från en 3D-modell som är fotogrammetriskt framtagen.

Nu kan du tillräckligt med fotogrammetri för att briljera vid fikabordet och för att hänga med i kommande inlägg. Du kanske inte bör gå in i någon djupare diskussion med detta inlägg som din enda referens då jag har förenklat det hela till, vad jag anser är, en rimlig men fortfarande korrekt övergripande nivå ?

Välj blogg och få våra viktigaste inlägg en gång i veckan direkt till din inkorg