Μεθοδολογία και Ακρίβειες για Σύνταξη Τοπογραφικών Μεγάλης Κλίμακας και Εκτέλεση Συνήθων Τοπογραφικών Εργασιών RTK vs PPK vs GCPs Δρ. ΔΕΛΤΣΙΔΗΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ υδρ. ΤΣΙΓΓΕΝΟΠΟΥΛΟΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΑΓΡΟΝΟΜΟΙ ΤΟΠΟΓΡΑΦΟΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΙ Ε.Μ.Π. 1
Η συνεχώς αυξανόμενη βελτίωση των αλγορίθμων και των λογισμικών που επεξεργάζονται φωτογραμμετρικά τις αεροφωτογραφίες που λαμβάνονται από UAVs, Η συνεχής βελτίωση και εξέλιξη των αισθητήρων που φέρουν πάνω τους τα UAVs και Η αυξανόμενη πλέον εμφάνιση UAVs, τα οποία αλληλεπιδρούν ή κάνουν χρήση συστημάτων RTK ή PPK, με όλο και χαμηλότερο κόστος. Καθιστούν δυνατή τη χρήση τους σε συνήθεις τοπογραφικές εργασίες, όπως η σύνταξη τοπογραφικών διαγραμμάτων μεγάλης κλίμακας, ογκομετρήσεις, απόδοση επιφανειών κ.α., επιτυγχάνοντας βέλτιστη ακρίβεια στον ελάχιστο δυνατό χρόνο. 2
Στην παρουσίαση που ακολουθεί αναπτύσσονται: Τα εργαλεία, Ο εξοπλισμός και Η μεθοδολογία που απαιτούνται για την επίτευξη των ακριβειών που συνεπάγεται η απόδοση στις κλίμακες 1:500, των γεωμετρικών οντοτήτων. Επιπλέον παρουσιάζονται τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα που προέκυψαν από ποικίλες πρακτικές εφαρμογές, εργασίες στο πεδίο, που πραγματοποιήθηκαν με χρήση Drone, συγκρίνοντας μεθοδολογίες: Μόνο με χρήση GCPs Συνδυαστικά με GCPs-RTK ή PPK Με σκοπό την εκτέλεση συνήθων τοπογραφικών εργασιών 3
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΕΠΙΛΥΣΕΩΝ 1. Επίλυση μόνο με χρήση φωτοσταθερών (GCPs) 2. Επίλυση με τη μεθοδολογία RTK και PPK 3. Διαπίστωση της ακρίβειας με χρήση 5 ανεξαρτήτων σημείων ελέγχου ICPs 4
ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ Drone τετρακόπτερο και σταθερών πτερύγων Φωτογραφική μηχανή Sony ILCE-6000 με f=16mm Φίλτρα φακού ND4 Λογισμικό πλοήγησης και προγραμματισμού πτήσης DelFly 5
ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ Δέκτης GPS GNSS για μετρήσεις φωτοσταθερών και χρήση του ως σταθμό βάσης (LEICA GS14). Φωτογραμμετρικό λογισμικό για την επεξεργασία των εικόνων (PhotoScan v 1.4.4, Agisoft) 6
ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ 1 η Κατασκευή ορθοφωτοχάρτη κλίμακας 1:500 με σκοπό την αποτύπωση υπαίθριου χώρου στάθμευσης. Πραγματοποιήθηκε επίλυση με μέτρηση 15 φωτοσταθερών σημείων (GCPs) Χρησιμοποιήθηκε επίλυση με τη μεθοδολογία PPK Έλεγχος της ακρίβειας με 5 ανεξάρτητα σημεία ελέγχου (ICPs) 7
ΑΠΟΤΥΠΩΣΗ ΥΠΑΙΘΡΙΟΥ ΧΩΡΟΥ ΠΑΡΚΙΝΚ Ύψος Πτήσης = 110μ PS=2,4 pix ΣΥΝΟΛΟ Α/ΦΙΩΝ: 99 GCPs: 0 (PPK), 15 ICPs: 5 Αριθμ. GCPs Χer [cm] Yer [cm] Zer [cm] 15 1.25 2.23 1.74 0 (PPK) 6.38 7.82 6.1 8
2 η ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ Αποτύπωση επιφάνειας λατομείου με σκοπό των προσδιορισμό του όγκου εκσκαφών. Μέτρηση 15 φωτοσταθερών (GCPs) Μέτρηση 6 σημείων ελέγχου (ICPS) Επίλυση με τη μέθοδο RTK με σταθμό εδάφους 9
Οι προκλήσεις και οι προοπτικές από τη χρήση ΣμηΕΑ ΑΠΟΤΥΠΩΣΗ ΛΑΤΟΜΕΙΟΥ Ύψος Πτήσης = 75μ ΣΥΝΟΛΟ Α/ΦΙΩΝ: 85 GCPs: 15 ICPs: 6 Αριθμ. GCPs Χer [cm] Yer [cm] Zer [cm] 15 2.6 2.7 3.2 0 (RTK) 7.5 6.7 8.6 10 10
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ GCPs: + Με τη χρήση τους δύναται να επιτευχθεί ακρίβεια καλύτερη του εκατοστού. - Απαιτείται χρόνος προετοιμασίας για σωστή αναγνώριση της περιοχής ενδιαφέροντος, σωστή κατανομή των GCPs. - Ο χρόνος αυξάνεται όταν η περιοχή ενδιαφέροντος είναι μεγάλη. - Ο χρόνος εργασιών γραφείου αυξάνεται. 11
Real Time Kinematic (RTK) vs Post Processed Kinematic (PPK): Η βασική διαφορά μεταξύ των δύο μεθόδων είναι το πότε λαμβάνουν χώρα οι διορθώσεις θέσεων. Στη μέθοδο RTK οι διορθώσεις λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια πτήσης του drone, ενώ στη μέθοδο PPK οι διορθώσεις λαμβάνουν χώρα μετά την πτήση. + Και οι δύο μέθοδοι μειώνουν τον χρόνο συλλογής δεδομένων. + Η PPK μέθοδος παρέχει μεγαλύτερη ευκαμψία κατά τη διάρκεια της πτήσης του drone, υπό την έννοια ότι δίνει περισσότερη ελευθερία στον τρόπο (πως) και στην περιοχή (που) πτήσης του drone. - Η RTK μέθοδος απαιτεί συγκεκριμένο σταθμό εδάφους ή σήμα κινητής τηλεφωνίας και επιπλέον τμήματα εξοπλισμού τα οποία λειτουργούν όλα μαζί, με σκοπό την επεξεργασία δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. 12
Real Time Kinematic (RTK) vs Post Processed Kinematic (PPK): + Η PPK μέθοδος δύναται να χρησιμοποιήσει τόσο δεδομένα πτήσης που έχουν ληφθεί σε προγενέστερο χρόνο όσο και νέα δεδομένα. Αυτό δίνει μεγάλη ανεξαρτησία, ενώ διατηρεί την πορεία του drone στο ίχνος της πτήσης. - Στην RTK μέθοδο υπάρχει υψηλότερη πιθανότητα δυσλειτουργίας, υπό την έννοια ότι δεν υπάρχει δυνατότητα συνδυασμού των παλιώννέων δεδομένων της πτήσης, σε περίπτωση διακοπής σήματος, με αποτέλεσμα να μην είναι υπό έλεγχο η τρέχουσα πτήση. Έτσι η ακρίβεια τίθεται αυτομάτως υπό αμφισβήτηση. - Στην περίπτωση της διακοπής του σήματος, έστω και για μία στιγμή, ακόμη και αν γίνει επανασύνδεση, κατά τη μέθοδο RTK, τα δεδομένα που θα ληφθούν στο υπόλοιπο της πτήσης δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν. 13
Συμπεράσματα για τη μέθοδο Post Processed Kinematic (PPK): Απόσταση της περιοχής ενδιαφέροντος από τον βασικό σταθμό εδάφους: Όσο περισσότερο μικρή είναι η απόσταση μεταξύ του σταθμού εδάφους και της περιοχής πτήσης, τόσο καλύτερη ακρίβεια δύναται να επιτευχθεί. Υψομετρική διαφορά μεταξύ του σταθμού εδάφους και της περιοχής πτήσης: Μία μεγάλη σε μήκος βάση επηρεάζει της υψομετρική ακρίβεια. Στην περίπτωση όμως που υπάρχει υψομετρική διαφορά μεταξύ του σταθμού εδάφους και της περιοχής πτήσης, της τάξης των 500m, τότε αυτό δεν επηρεάζει θετικά την ακρίβεια. 14
Συμπεράσματα για τη μέθοδο Post Processed Kinematic (PPK): Ο σταθμός εδάφους που θα χρησιμοποιηθεί πρέπει να εξασφαλίζει αποτελέσματα πολύ υψηλής ακρίβειας: Κατά την ίδρυση ενός νέου σταθμού εδάφους σε ένα άγνωστο σημείο θα πρέπει η θέση του να έχει προσδιοριστεί με μετρήσεις μερικών ωρών, έτσι ώστε να εξασφαλίζει αποτελέσματα υψηλής ακρίβειας. Εκτός και αν ο σταθμός εδάφους ιδρύεται σε σημείο γνωστών συντεταγμένων. Τότε η ακρίβεια εξαρτάται από την ακρίβεια με την οποία είχε ιδρυθεί το σημείο αυτό. Ίδρυση μερικών Checkpoints για τον έλεγχο της ακρίβειας των μετρήσεων. Η χρήση των GNSS σημάτων μπλοκάρεται από μεγάλα εμπόδια όπως κτίρια, βουνά ή δέντρα. 15
ΤΕΛΟΣ ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ 16