Versione Pro Plan e versione Business Plan del Construction Mapping Package

Una delle differenze tra le due versioni dei pacchetti software che nasce dalla collaborazione tra DJI e DroneDeploy, con drone DJI Phantom 4 Pro incluso, è la possibilità di utilizzare i Ground Control Points, GCP, per le mappature delle aree con drone.

La versione Business Plan permette infatti di utilizzare i GCP a differenza della versione Pro Plan che invece non include questa funzionalità

In questo articolo cerchiamo di capire cosa siano i GCP, quando è necessario utilizzarli e quando invece possono essere ignorati nella costruzione di una mappa aerea con drone.

Definizione di precisione per le mappe con drone

Quando si tratta di mappatura con drone, ci sono due modi per pensare alla precisione: precisione relativa e precisione assoluta.

Precisione relativa (o locale): la precisione relativa è il grado a cui un determinato punto in una mappa è preciso rispetto ad altri punti della stessa mappa. In altre parole, se una distanza tra due punti misura 10 centimetri nel mondo reale, misura anche 10 centimetri sulla vostra mappa.

Precisione assoluta (o globale): l’esattezza assoluta, d’altra parte, è il grado a cui un punto su una mappa corrisponde ad un sistema di coordinate fisse nel mondo reale. Se una mappa ha un alto livello di precisione globale, la latitudine e la longitudine di un punto in quella mappa corrisponderanno abbastanza con le coordinate GPS attuali.

GCP Elevazioni
Visualizzazione di elevazioni relative ai piani di una 3D point cloud generata dal drone

Come controllare la precisione assoluta della mappa

Nel dashboard di DroneDeploy è facile verificare l’esattezza assoluta della vostra mappa. Fare clic sulla freccia piccola in basso nella parte superiore del pannello laterale accanto alla mappa per rivelare un insieme di numeri sull’accuratezza.

GCP accuratezza assoluta
Scegliere una mappa dal dashboard, quindi fare clic sulla parte evidenziata in rosso sotto per espandere le informazioni sulla mappa.

Quando Map Engine elabora immagini in una mappa, utilizza sia le informazioni GPS della macchina fotografica sulle foto sia le funzioni condivise che appaiono in più immagini per creare una ricostruzione 3D dell’area di interesse. L’esattezza di una mappa è espressa come errore medio tra dove il GPS ha detto che la fotocamera fosse e dove DroneDeploy calcola la fotocamera sia necessaria essere per rendere le immagini sovrapposte e unite in una mappa. Maggiore è l’errore tra i due valori, minore è la precisione dei dati.

Vedrete i numeri che denotano l’accuratezza della precisione X, Y e Z e anche una cifra che denota lo scarto medio quadratico dell’errore (RMSE, in inglese). I valori X, Y e Z si riferiscono agli scarti medi quadratici di errore per tutte le singole telecamere nelle direzioni X, Y o Z e il RMSE totale è lo scarto quadratico medio dell’errore attraverso tutte e tre le diverse direzioni.

GCP pannello mappa
Il pannello Informazioni mappa visualizza dettagli sulla mappa. Qui potrete vedere l’area totale della mappa, la risoluzione e l’accuratezza della mappa.

Cosa sono i Ground Control Points (GCP)

I ground control points sono grandi bersagli marcati a terra, distanziati strategicamente in tutta la vostra area di interesse. Se si utilizzano ground control points con la mappa aerea, è necessario prima determinare le coordinate GPS di RTK al centro di ciascuno (vedremo in seguito di cosa si tratta). I ground control points e le loro coordinate vengono poi utilizzati per aiutare il software di mappatura con drone a posizionare con precisione la vostra mappa in relazione al mondo reale intorno a esso.

Potrebbe essere utile pensare ai vostri GCP come una serie di puntine da disegno posizionate sulla mappa costruita dal vostro drone. Poiché il software di mappatura con drone conosce l’esatta posizione di ciascuna di queste “puntine da disegno”, può riferirsi alle loro posizioni quando mette in corrispondenza tutti gli altri punti della mappa.

GCP cosa sono
Un ground control point è un grande bersaglio marcato sul terreno, distanziato strategicamente in tutta la vostra area di interesse. In questa mappa, la società di rilevazione Landpoint ha evitato un rilevamento tradizionale del terreno e ha salvato più di 80 ore di lavoro usando i GCP nella loro mappa con drone.

Misurare la posizione dei vostri GCP

Come abbiamo già detto, è importante misurare le coordinate GPS al centro di ogni ground control point. A tal fine, è necessario un ricevitore GPS Kinematic Real Time (RTK) o Post Processing Kinematic (PPK). I prodotti Trimble e Leica sono comunemente utilizzati per misure GPS ad alta precisione. Nuove alternative a basso costo sono anche arrivate sul mercato. Assumere un geometra per misurare la posizione dei GCP è anche un’opzione.

Non utilizzare uno smartphone o un tablet per misurare la posizione dei GCP. L’esattezza di questi dispositivi è molto simile a quella del sistema GPS a bordo del drone e non fornirà risultati precisi. Utilizzare invece uno dei metodi precedentemente elencati, ad esempio un ricevitore GPS RTK o PPK.

GPC posizionamento
Distribuite un minimo di 4 GCP attorno alla vostra area di interesse, assicurandovi di creare una zona di buffer di 15 – 30 metri al perimetro.

Come decidere se il vostro progetto di mappatura con drone richiede GCP

I Ground Control Points, possono essere uno strumento prezioso per la mappatura aerea. Se utilizzati correttamente, contribuiscono a garantire un elevato grado di precisione globale, importante per la maggior parte dei progetti di rilevazione e costruzione. Ma il fatto è che la maggior parte delle mappature realizzate con un drone non richiedono GCP.  A causa di ciò, è importante capire quando utilizzare i GCP e quando invece ignorarli. Ma come si decide se il progetto di mappatura con drone ha bisogno di GCP?

Great_Sand_Dunes
Wohnrade Civil Engineers ha utilizzato GCP durante un rilevamento topografico aereo delle grandi dune di sabbia. La loro mappa generata dal drone è stata la base di questo modello di terreno digitale con contorni da 30 cm.

Quando utilizzare i Ground Control Points

In generale, ci sono due motivi per utilizzare GCP: se avete bisogno di un elevato grado di precisione globale o se avete un contratto per fornire misure entro un certo intervallo di precisione.

Se il vostro progetto richiede un alto grado di precisione globale, allora dovreste utilizzare i GCP. I rilevamenti del suolo e le ispezioni stradali del dipartimento dei trasporti, sono due esempi di progetti che richiedono una precisione globale.

I ground control points sono importanti per Shelly Engle di Bon Air Drone utilizzando una mappatura aerea per generare una mappa di contorno di una cava in Virginia. GCP strategicamente posizionati hanno aiutato Shelly a garantire che la mappa avesse un alto grado di precisione globale. Questo è stato importante quando ha ortorettificato la mappa del profilo finale.

Come afferma il co-proprietario di Bon Air Kyle Falwell, questo livello di precisione stabilisce la separazione della propria azienda dalla concorrenza. “La nostra priorità è il lato del controllo della qualità”, dice Kyle. “Ci sono un sacco di gente là fuori a fare indagini aeree, ma vogliamo appendere il nostro cappello sulla precisione”.

drone_mapping
Bon Air Drone ha utilizzato i GCP per migliorare l’accuratezza globale per la loro mappa di una cava. Questo livello di precisione era importante quando generavano una mappa di contorno della cava.

Allo stesso modo, i GCP sono importanti se si utilizza una mappa aerea per eseguire misure volumetriche o lineari e si ha un contratto per fornire tali misurazioni entro un certo intervallo di precisione. Questo è il caso di molti progetti di ingegneria civile e di costruzione, dove spesso è richiesta un’accuratezza di 1/300 cm.

La società di costruzioni Brasfield & Gorrie considera lo scopo di ogni mappa prima di decidere se utilizzare GCP. “Se dobbiamo effettuare una determinazione critica dal set di dati, assolutamente usiamo i GCP”, dice il coordinatore VDC Hunter Cole. “Se è più per un progetto di marketing o stiamo facendo misure volumetriche relative più piccole, possiamo non preoccuparci di GCP in quel sito”.

Se non siete sicuri se utilizzare i GCP, controllate il nostro breve grafico qui sotto. Vi aiuterà a decidere rapidamente se sono necessari per il prossimo progetto su cui state lavorando.

gcp_schema

GCP, quando è richiesta una firma del perito tecnico

Se il progetto di mappatura aerea richiede la firma di un perito tecnico, è necessario utilizzare i ground control points. Le società di ricerca in generale utilizzano GCP perché un alto livello di precisione globale è importante per il loro lavoro.

I progetti comuni di rilevamento in cui i ground control points sono utili includono:

Sondaggi sui confini di proprietà: l’accuratezza è essenziale, perché le indagini di confine di proprietà sono di solito l’ultima parola nelle controversie legali di proprietà. Una mappa aerea può essere utilizzata per confrontare i dati e determinare se una linea di proprietà è stata spostata.

Valutazione delle assicurazioni: Un buon esempio di questo è un sondaggio della Federal Emergency Management Agency (FEMA) per l’assicurazione dalle inondazioni, che utilizza accurati dati di elevazione per determinare il rischio di inondazione di una proprietà.

Indagini di suddivisione e di nuove costruzioni: le normative locali e federali richiedono spesso indagini per documentare la presenza di utenze come le linee di gas ed elettriche o di rete idrica.

Responsabilità generale: Se si verifica un danno strutturale ad un edificio, è probabile che una causa legale sia depositata contro il costruttore che lo ha edificato. Avere i record di indagine che mostrano che la struttura è stata costruita a norma di legge, aiuta a proteggere il costruttore dall’essere ritenuto responsabile.

gcp_costruzioni
I GCP sono spesso usati per dimostrare l’accuratezza delle misurazioni nei cantieri.

Utilizzare i GCP per dimostrare l’accuratezza delle misurazioni

In generale, quando si utilizza una mappa per eseguire misure volumetriche o lineari all’interno di una zona, per esempio, per misurare i volumi di magazzino o la lunghezza di un recinto, i ground control points non sono necessari. Nella maggior parte dei casi, fintanto che la risoluzione di una mappa è buona, il margine di errore delle misurazioni sarà uguale sia con che senza GCP. Ciò è dovuto al fatto che vi è una correlazione positiva tra immagini ad alta risoluzione e precisione. Seguendo alcune delle migliori pratiche, può aiutarvi a produrre mappe ad alta risoluzione.

Detto questo, i progetti di ingegneria e costruzione tuttavia utilizzano ground control points, anche per le mappe che non richiedono un’accuratezza globale e non necessitano di firma di un perito tecnico. In molti casi, i contratti richiedono che le misurazioni effettuate su un progetto rientrino in una certa gamma di precisione. I ground control points potrebbero non fare molto per aumentare l’accuratezza delle misurazioni, ma sono un buon modo per dimostrare che queste misurazioni sono accurate.

Le migliori pratiche di volo durante l’utilizzo di GCP

Se decidete che i ground control points sono la scelta giusta per il vostro progetto di mappatura aerea, il passo successivo è quello di scegliere i parametri di volo migliori e seguire le migliori pratiche per garantire l’accuratezza della mappa. In definitiva, i vostri parametri di volo dipendono dal vostro soggetto di mappatura, qui seguono alcune linee guida generali da tenere a mente quando si utilizzano i GCP.

droni_mappaturaAltitudine di volo

75 – 100 metri per la maggior parte delle mappe. Questa gamma vi darà una buona risoluzione, ma si avranno numerose immagini da mettere insieme.

160 metri per grandi progetti. Per mappe particolarmente grandi, come nel settore forestale, è necessaria una maggiore altitudine. Per questa tipologia di mappe è necessaria una minore risoluzione e un’altitudine più alta consente di coprire rapidamente una vasta area mentre si raccolgono dati sufficienti relativi alla più alta funzionalità della mappa.

Sovrapposizione

75/75 di sovrapposizione consigliata; non superare 85/85. Una maggiore sovrapposizione aumenta la precisione, ma troppa sovrapposizione rallenta le velocità di elaborazione inutilmente.

Verifica con punti di controllo verticali

Verificare i vostri dati è molto importante per garantire che l’accuratezza possa essere replicata utilizzando metodi multipli.

Riprese di prova

Prendere qualche fotografia di prova vi aiuta a verificare che state visualizzando l’output corretto. Vi fornisce anche un altro numero che potete utilizzare per stabilire l’accuratezza della vostra mappa.

Codici EPSG

Prima di elaborare la vostra mappa in DroneDeploy, è necessario immettere il codice EPSG relativo alle misurazioni GPS. Scegliete il vostro codice EPSG modificando le impostazioni del vostro dispositivo di misura GPS.

Nella maggior parte dei casi, si consiglia di utilizzare WGS84 (EPSG: 4326). Un’eccezione è quando è necessario confrontare la vostra mappa aerea con i dati esistenti da un precedente sondaggio del terreno. In tal caso, accertarsi di raccogliere dati nello stesso sistema di riferimento utilizzato quando è stato eseguito l’indagine di terreno originale.

Questo elemento è stato inserito in Blog. Aggiungilo ai segnalibri.

Lascia un commento