Montage of drone images including a bridge, a road, and a group watching a drone take off.

Картографирование для любого типа строительных проектов

Один инструмент помогает в планировании, мониторинге и документировании: картографирование с помощью дронов и Pix4D.
Download PDF

STRABAG, крупная австрийская строительная компания, использовала дроны в течение последних четырех лет и обнаружила, что картографирование с помощью дронов значительно экономит время и снижает риски. В некоторых случаях технология также позволяет получить результаты, которые раньше были невозможны при использовании традиционных методов съемки.

После более чем четырех лет работы с Pix4D и тестирования других возможностей STRABAG пришел к выводу: "Pix4D очень прост для создания карт и обработки"

construction site monitoring
Программное обеспечение для беспилотников Pix4D активно используется строительной компанией STRABAG

Компания STRABAG использует программное обеспечение Pix4D уже несколько лет, отображая сотни проектов с помощью технологии фотограмметрии. В этой статье мы рассмотрим три из них.

О STRABAG

Штаб-квартира STRABAG находится в Австрии, в компании работают более 72 000 сотрудников, предоставляя услуги по всему миру. Их подразделение беспилотных летательных аппаратов базируется в Регенсбурге, Германия, и занимается картографированием инфраструктуры, такой как дороги и мосты, измерением запасов и мониторингом строительных площадок.

Подразделение беспилотников - это команда из шести человек, которые управляют сложными, крупномасштабными картографическими проектами по всему миру. Такой масштаб частично достигается за счет обучения бизнес-подразделений STRABAG картированию проектов с помощью собственных дронов. Подразделения ежемесячно выполняют более 40 проектов, и это число продолжает расти.

Картографирование с помощью дронов и программного обеспечения для фотограмметрии Pix4D

Результаты и совместимость с существующим рабочим процессом - это лишь два фактора, которые необходимо учитывать при выборе программного решения. Для команды STRABAG было важно, чтобы любое программное обеспечение было простым в использовании, давало надежные результаты и было совместимо с другим программным обеспечением, таким как CAD и BIM. Помимо простоты использования, программное обеспечение должно легко интегрироваться с существующими рабочими процессами строительства и масштабироваться для обработки постоянно растущего числа проектов.

Сравнивая программные решения, STRABAG выбрал Pix4D. "В нашей компании работает много людей, поэтому для нас важен бесперебойный рабочий процесс, а Pix4D - одно из самых простых в использовании ПО", - комментирует Томас Грёнингер, руководитель подразделения беспилотных летательных аппаратов STRABAG.

PIX4Dengine: эффективная интеграция для предприятий

Корпоративные решения Pix4D стали правильным выбором для STRABAG, так как сложным крупномасштабным проектам необходимы ускоренная обработка и оптимизация рабочих процессов.

PIX4Dengine API и SDK открывают возможности алгоритмов обработки данных в Pix4D для любого бизнеса. Механизм обработки Pix4D был настроен в соответствии с потребностями STRABAG и размещен на защищенном облачном сервере. В итоге, команда получила от больше гибкости и сокращение времени обработки.

3D rendering
3D-рендеринг моста, отремонтированного на дороге Autopista al Mar 1 в Колумбии

Съемка труднодоступных объектов с помощью фотограмметрии

Строительство дорог с ремонтом мостов в Колумбии

Штат Антиокия на северо-западе Колумбии - это горный и густо заросший лесом регион. Компания STRABAG получила контракт на планирование, строительство, финансирование и эксплуатацию 176 километров автострады, проходящей по этой сложной местности. Autopista al Mar 1, как называют эту дорогу, соединяет столицу штата, Медельин, и муниципалитет Боломболо.

Информация о проекте

Тип проектаСтроительство и модернизация автомобильных дорог
МестоположениеКолумбия
Размер проекта176 км
Количество изображенийБолее 20 мостов нанесены на карту с использованием до 2 000 изображений для каждого места
РазрешениеGSD ~ 1,2 пикселя на сантиметр
ПроцессДрон DJI Inspire 1 с камерой X3, управляемой приложением PIX4Dcapture + GCP
ПОPIX4Dengine
PIX4Dcapture

Autopista al Mar 1 состоит из 75 километров строительства новой дороги, модернизации 65 километров существующей дороги, туннеля, а также реконструкции более 20 мостов. Мосты имели ключевое значение для успеха проекта, однако технические детали были скудными. Чтобы нанести на карту все (включая фундамент, столбы и окружающую местность), STRABAG использовал дроны и программное обеспечение Pix4D.

«С помощью дронов мы смогли облететь мосты и получить полный обзор инфраструктуры: боковых, нижних сторон и местности. В итоге вы получаете гораздо больше данных, чем при традиционных методах съемки, плюс все делается намного быстрее", - говорит Томас.

bridge inspection
Нажмите на изображение, чтобы узнать о 3D-рендерине моста Ла-Негра

Инспекция мостов может быть сложным, дорогостоящим и трудоемким процессом

Осмотр мостов при использовании традиционных методов съемки - сложный, дорогостоящий и трудоемкий процесс. Кроме того, это опасно, поскольку потенциальные риски включают движение транспорта и опасные места. "Если вы снимаете точки с помощью GPS-ровера, вам приходится быть в потоке машин. Это очень опасно, а иногда и невозможно. С помощью беспилотников можно летать по мосту, когда движение транспорта продолжается. Поэтому использование фотограмметрической съемки лучше традиционных методов.”

Кроме того, некоторые участки моста невозможно нанести на карту традиционными методами. Томас продолжает: "При использовании традиционных методов нам приходится измерять каждую точку на мосту. Если ширина моста составляет 100 метров, а длина - 200 метров, мы должны измерить каждую точку на каждом метре и у каждого края. Нам приходится измерять все больше и больше точек традиционными тахеометрическими методами. Этот процесс занимает много времени, и он недостаточно хорош, потому что мы не можем измерить точки под мостом, или колонны моста, или балки под мостом. Мы можем измерить только то, где мы можем идти, а это значит, что получаем данные только о поверхностях моста. Вдобавок к этим ограничениям традиционных методов съемки, очень крутая местность этого колумбийского проекта также была препятствием, недоступным для обычных геодезистов. Нам пришлось использовать другую технологию.”

Трудности при нанесении на карту моста на крутой местности

raycloud of a bridge
3D-рендеринг проекта моста, демонстрирующий технологию RayCloud в фотосъемке

У проекта были свои трудности, и это, вдобавок, усложнялось гористой местностью. Проблемы, с которыми столкнулась команда, включали:

  • Фундаменты и столбы мостов должны были быть нанесены на карту в режиме свободного полета с помощью приложения PIX4Dcapture.
  • Поскольку и фундамент, и столбы находились в зоне особой значимости, наземные контрольные точки (GCP) должны были быть размещены как горизонтально на дороге, так и вертикально на столбах моста. Кроме того, сети подключения GNSS не было, а это значило, что опорные точки придется измерять с помощью тахеометров.
  • В этом районе была очень густая растительность, которая могла создавать шум и искажения на трехмерных облаках точек. Однако, с помощью решения rayCloud от Pix4D, удалось легко редактировать облака точек и создать точные модели

Оптимизация процессов с помощью программного обеспечения для картографирования дронов Pix4D

Все собранные изображения были обработаны с помощью картографического программного обеспечения Pix4D и и на их основе были созданы точные и высоко детализированные 3D-модели существующих мостов и ортофотоснимки окрестностей с привязкой к местности (разрешение или GSD 1,2 пикселя на сантиметр). 3D-модели помогли команде детально визуализировать интересующие области и впоследствии эффективно спланировать строительный проект с точными измерениями и расчетами объемов. Они векторизировали 3D облака точек для получения линий мостов и использовали созданные DTM для расчета объемов.

Для компании STRABAG программное обеспечение Pix4D упростило процесс и сократило время, необходимое для составления карты каждого моста. “Pix4D оказался гораздо быстрее по сравнению с другим программным обеспечением для фотограмметрии. Его интегрированные автоматические функции, такие как автоматическая маркировка опорных точек, значительно сокращают время ручной обработки. Другое программное обеспечение было протестировано в предыдущих проектах, но оказалось, что оно работает медленнее или имеет проблемы с выравниванием сложных конструкций, таких как мосты”, - говорит Томас.

Использование дронов в этом проекте не только сэкономило время и деньги, но и позволило измерить то, что иначе было бы невозможно измерить вообще. Как мы уже рассказывали, мало какая отрасль является столь сложной и потенциально опасной, как строительство.

earthwork construction
Земляные работы отслеживаются быстрее и точнее с помощью аэрофотоснимков, полученных с дронов

Мониторинг земляных работ на 80% быстрее

Управление земляными работами в Германии

После завершения строительства, Центр исследований антипротонов и ионов в Дармштадте, Германия, станет одним из самых больших и сложных ускорителей элементарных частиц в мире. Центральным элементом станет кольцевой ускоритель с окружностью 1100 метров. Строительство "кольца FAIR" - лишь часть проекта. В этом четырехлетнем проекте участвуют десять стран, поэтому простой и эффективный мониторинг земляных работ необходим.

Информация о проекте

Тип проектаСтроительство крупного объекта
МестоположениеДармштадт
Размер проекта30км
Количество изображений1,800 изображений в месяц
РазрешениеGSD ~1,3 пикселей на сантиметр
ПроцессДрон Microdrones MD4-1000 с камерой Sony RX1 R2 42 MP + GCPs на пластинах
ПОPIX4Dengine

Ценность актуальной информации

Чтобы иметь актуальные данные и возможность рассчитать изменения объема с течением времени, в конце каждого месяца STRABAG облетает территорию с помощью беспилотников. Они обрабатывают собранные изображения с помощью программного обеспечения Pix4D для вычисления цифровых моделей местности (DTM) и объемов для оценки изменений. Эти изменения могут быть легко переданы заинтересованным сторонам, таким как руководители проекта и подрядчики. Это также служит для учета проекта и документального подтверждения того, что работы ведутся вовремя и в соответствии с планом.

orthomosaic
Картографирование с помощью дронов значительно улучшает управление строительными проектами

Достижение результатов быстрее

Дроны и Pix4D обеспечивают значительную экономию времени, предоставляя результаты до 80% быстрее, чем традиционные методы. Один осмотр с использованием стандартных методов занимает около двух недель. Однако, используя беспилотник, STRABAG может облететь территорию за один день и обработать снимки за другой. «Нам нужно в общей сложности два дня для полета и обработки данных, а не две недели - вот почему мы используем беспилотные технологии. Мы экономим много времени и получаем хорошую точность данных», - рассказывает Томас.

DAM mapping
Картографирование с помощью дронов позволяет строительным компаниям реализовывать проекты быстрее и эффективнее

Документирование крупномасштабных проектов с большей эффективностью

Строительство плотины в Кении

Кенийская плотина Тиба изменит облик региона. Благодаря надежному, круглогодичному водоснабжению можно будет собирать два урожая за год.

Прежде чем начать строительство, компании STRABAG необходимо было нанести на карту 8 квадратных километров территории вокруг плотины. Использование дронов было наиболее эффективным и экономичным способом получения обзора с воздуха и создания трехмерных моделей местности.

Информация о проекте

Тип проектаСтроительство плотины
МестоположениеКения, район Найроби
Размер проекта8км²
Количество изображений6,500
РазрешениеGSD ~2,3 пикселей на сантиметр
ПроцессДрон Inspire II с камерой X4S + GCP, установленные в бетоне
ПОPIX4Dengine

Чтобы точно нанести на карту этот крупномасштабный проект и получить данные с географической привязкой, STRABAG разместила несколько опорных точек. Но здесь сразу же возникли трудности: как измерить эти точки. Нанесение на землю отметок для опорных точек оказалось невозможным, так как каждое утро шел сильный дождь, который стирал отметки, а это означало, что данные, собранные в один день, нельзя было достоверно сравнить с данными, собранными на следующий.

dam project raycloud
Программное обеспечение фотограмметрии rayCloud позволяет пользователям соединять исходные изображения с каждой точкой 3D-реконструкции для визуальной проверки и повышения точности проекта

Команда нашла решение, построив опорные точки из бетона, что, наконец, позволило им получить измерения и быть уверенными в их точности. Процесс построения и измерения опорных точек длился три недели, но после того, как опорные точки были установлены, потребовалось всего три дня, чтобы пролететь и собрать изображения всей области. Для обработки большого количества снимков в программе Pix4D команде потребовалась всего неделя.

Поскольку процесс маркировки опорных точек оказался настолько сложным, STRABAG решила поискать более эффективное по времени решение и опробовала систему PPK-Direct Georeferencing на своих дронах. "Эта GPS-система хорошо совмещается с программным обеспечением Pix4D. После тестирования мы получили отличные результаты. Вам больше не нужно вычислять калибровку на Pix4D. Вы получаете GPS-информацию, встроенную в файл изображения, с точностью более двух сантиметров. Мы можем сократить количество GCP и в будущем сэкономить значительное количество времени. Например, в этом проекте нам больше не потребуется 100 GCP, а будет только 20», - объясняет Томас.

Разные проекты, один инструмент

На первый взгляд, представленные здесь проекты очень разные по масштабу, сложности и местоположению. Тем не менее, для наиболее эффективного сбора и обработки данных STRABAG полагается на один и тот же набор инструментов: дроны и программное обеспечение Pix4D.

На нашем бесплатном вебинаре Харви Джассал, менеджер по инновациям и технологиям компании Costain, присоединяется к Джулиану Нортону из Pix4D, чтобы обсудить, как картографирование с помощью дронов может сэкономить время и деньги в строительных проектах. Смотрите вебинар прямо сейчас.

Related articles