Guida alla creazione di modelli 3D con dati fotogrammetrici da drone. Visualizza il set di dati interattivo dello stadio di calcio di Lincoln City e segui la guida dettagliata del flusso di lavoro per creare il modello. Scopri come i modelli 3D possono apportare vantaggi alle operazioni commerciali.
I modelli 3D sono risorse digitali altamente dettagliate che forniscono rappresentazioni realistiche e accurate delle loro controparti nel mondo reale, come dimostrato dall’immagine seguente.
I modelli 3D georeferenziati possono essere utilizzati per la pianificazione, l’analisi, i calcoli e il miglioramento del processo decisionale, a vantaggio di settori come l’AEC, la sicurezza pubblica, il petrolio e il gas e la conservazione del patrimonio.
E i droni consentono ai team di raccogliere questi dati in modo rapido, sicuro e accurato.
Questo blog esaminerà il processo di costruzione di modelli 3D con dati di droni, con un focus specifico sui flussi di lavoro di fotogrammetria, e utilizzerà il set di dati di Lincoln City come esempio.
Vantaggi dell’utilizzo di un drone per modelli 3D
L’utilizzo di un drone per la modellazione 3D offre numerosi vantaggi rispetto ai metodi tradizionali di acquisizione dei dati.
| Benefici | Motivi |
| Efficienza e velocità | I droni possono catturare rapidamente vaste aree dall’alto, riducendo significativamente il tempo necessario per la raccolta dei dati rispetto ai tradizionali metodi terrestri. Questa efficienza è fondamentale per i progetti che richiedono aggiornamenti tempestivi e frequenti. |
| Conveniente | La modellazione 3D con droni può essere più conveniente rispetto ai tradizionali metodi di rilevamento o mappatura. I droni eliminano la necessità di costosi aerei con equipaggio o di estese attrezzature a terra. |
| Accessibilità | I droni raggiungono luoghi difficili o pericolosi per l’accesso degli esseri umani, come terreni ripidi, cantieri o aree colpite da disastri naturali. |
| Immagini ad alta risoluzione | Le fotocamere ad alta risoluzione catturano immagini dettagliate che contribuiscono alla creazione di modelli 3D accurati e realistici. |
Settori che possono trarre vantaggio dai modelli 3D di droni
Una vasta gamma di settori può trarre vantaggio dai modelli di fotogrammetria dei droni 3D.
| Industria | Benefici |
| Costruzione | Un modello 3D nel settore edile migliora la visualizzazione del progetto, migliora i calcoli/proiezioni dei lavori di sterro, semplifica la comunicazione e migliora il processo decisionale fornendo alle parti interessate una rappresentazione accurata e dettagliata del progetto. Ciò aiuta a pianificare, coordinare e identificare potenziali problemi prima che si presentino. |
| Ispezione | Un modello 3D a scopo di ispezione fornisce una rappresentazione digitale completa e dettagliata, consentendo agli ispettori di analizzare a distanza le strutture, identificare i difetti e valutare le condizioni con precisione, migliorando l’efficienza e la sicurezza nei processi di ispezione. |
| Petrolio e gas | Un modello 3D nel settore del petrolio e del gas facilita la visualizzazione accurata delle risorse, aiutando nella pianificazione, nel monitoraggio e nella manutenzione delle infrastrutture, migliorando al tempo stesso la sicurezza consentendo ispezioni e valutazioni remote di strutture e condutture. |
| Sicurezza pubblica | Un modello 3D per la pubblica sicurezza può essere utilizzato per indagini sulla scena del crimine, incidenti stradali, raccolta di prove e pianificazione/risposta a una situazione di emergenza. Aiuta a contribuire a risposte più efficaci e coordinate. |
| Conservazione del patrimonio | Un modello 3D nella conservazione del patrimonio fornisce una conservazione digitale di manufatti e strutture storici, consentendo una meticolosa documentazione, analisi e pianificazione del restauro riducendo al minimo gli interventi fisici, garantendo così la conservazione a lungo termine del patrimonio culturale. |
| Rilievo del territorio | Un modello 3D nel rilevamento del territorio migliora la precisione e l’efficienza fornendo una rappresentazione completa e dettagliata del terreno, dei confini e della topografia, consentendo ai geometri di prendere decisioni informate, semplificare la pianificazione e ottimizzare i progetti di sviluppo del territorio con precisione. |
Caso di studio sulla modellazione 3D di droni: mappatura dello stadio LNER di Lincoln City
Allora, come hanno fatto a costruire il modello 3D dello stadio LNER di Lincoln City?
La tabella seguente fornisce una panoramica di alcuni parametri e dettagli della missione.
| Drone e fotocamera | DJI M300 RTK e DJI Zenmuse P1 |
| Tipi di volo | Nadir Oblique (Smart Oblique) Manual |
| Numero di foto | 1,401 |
| Software di elaborazione dati | DJI Terra |
| Tempo di elaborazione | 8 hours (approssimativo) |
Drone e fotocamera
Una fotocamera di qualità è importante per acquisire dati per un modello 3D robusto, quindi abbiamo utilizzato la fotocamera per fotogrammetria DJI Zenmuse P1, dotata di un sensore full frame da 45 MP.
Questo è stato integrato con il drone DJI M300 RTK. Il P1 è compatibile anche con il DJI M350 RTK.
Traiettorie di volo
Abbiamo effettuato tre tipologie di voli:
- Nadir
- Obliquo
- Manuale
Questi sono mostrati nell’immagine qui sotto, che mostra il nadir in alto, obliquo al centro e manuale in basso.
Mappatura dei droni nadir e obliqui
Il volo al nadir – condotto a 100 metri di quota – e le missioni oblique sono stati effettuati con la seguente sovrapposizione:
- Sovrapposizione laterale: 70%
- Sovrapposizione frontale: 80%
La sovrapposizione degli intervalli di immagine nella raccolta dei dati di fotogrammetria è essenziale per migliorare la precisione, mitigare gli errori, migliorare la corrispondenza delle caratteristiche e garantire l’affidabilità del modello 3D risultante.
La tabella seguente illustra i vantaggi derivanti dall’esecuzione di voli nadir e obliqui per la modellazione 3D di droni.
| Metodo di raccolta dati | Che cos’è? | Benefici |
| Nadir | La fotocamera o il sensore è puntato direttamente verso il basso, catturando immagini o dati perpendicolarmente alla superficie terrestre. | • Riduce al minimo le distorsioni e semplifica la creazione di mappe precise e modelli 3D. • Aiuta a mantenere una scala coerente nell’intera immagine o mappa. Questo è importante per essere precisimeasurements and comparisons. • Fornisce una distanza di campionamento del suolo (GSD) uniforme su tutta l’area esaminata. |
| Obliquo | Acquisizione di immagini o dati aerei ad angolo, anziché direttamente perpendicolare alla superficie terrestre. La fotocamera o il sensore sono inclinati di un angolo rispetto alla prospettiva nadir (dritta verso il basso). | • La vista angolata cattura immagini di elementi sul terreno da più direzioni, fornendo più prospettive. • Migliora la visualizzazione di strutture, edifici e paesaggi mostrandoli da diverse angolazioni. • Consente l’acquisizione di superfici verticali e quasi verticali, fornendo informazioni aggiuntive per applicazioni quali pianificazione urbana, architettura e risposta alle catastrofi. • Le prospettive multiple aiutano nella generazione di rappresentazioni 3D dettagliate e realistiche. |
Le immagini seguenti mostrano le diverse visualizzazioni fornite dal nadir e dall’obliquo, in base alla stessa posizione del terreno.
Nadir fornisce questa vista dall’alto verso il basso…
…mentre obliquo offre questa visione angolata.
Per la modellazione 3D, si consiglia un approccio ibrido che comprenda entrambe le pratiche: fornire i vantaggi di un contesto generale dalle viste nadir e allo stesso tempo acquisire informazioni dettagliate da angoli obliqui.
Un altro vantaggio dell’implementazione del P1 è la sua capacità di condurre missioni di mappatura Smart Oblique.
Ciò presenta una forma più efficiente di mappatura dei droni obliqui. Il gimbal ruota automaticamente per scattare foto alle diverse angolazioni necessarie. Ai margini dell’area di volo verranno scattate solo le foto essenziali per la ricostruzione, aumentando l’efficienza della post-elaborazione.
Imaging manuale
A Lincoln sono stati condotti numerosi voli manuali per raccogliere immagini ad alta risoluzione per integrare i dati automatizzati.
I voli sono stati condotti lentamente con scatti a intervalli cronometrati ogni due secondi. Il gimbal è stato spostato in diverse posizioni durante l’operazione, come mostrato nelle due immagini sottostanti.
L’acquisizione manuale delle immagini fornisce un maggiore controllo su alcuni aspetti del processo di raccolta dei dati e può comportare la raccolta di immagini ad alta risoluzione.
I dati risultanti parlano da soli.
Confrontate la qualità di questi due stand, dove sono stati effettuati i voli manuali…
…rispetto a questi due, dove non venivano effettuati voli manuali.
In questo stand, ad esempio, la qualità è così buona che la segnaletica sul retro può essere letta chiaramente quando si ingrandisce il modello…
…rispetto a questo supporto, che è deformato in alcuni punti e privo di dettagli.
E in questo esempio, le scale e i sedili sono più completi nello stand dove sono state catturate le immagini manuali…
…rispetto a questo.
E guarda la qualità dei flag, dove è stata implementata l’acquisizione manuale dei dati.
Questi esempi mostrano il valore dell’acquisizione manuale di immagini per aiutare a costruire modelli 3D altamente dettagliati.
Elaborazione dati
Durante i voli nadir, obliquo intelligente e manuale sono state scattate un totale di 1.401 fotografie.
Questi dati sono stati elaborati tramite DJI Terra, impiegando circa otto ore.
Questo è stato condotto su un computer con una scheda grafica NVIDIA di fascia alta e 32 GB di RAM. Pertanto, i tempi dipendono dalle specifiche di ciascun computer.
Il modello è stato caricato su Esri ArcGIS Pro per produrre un video flythrough.
I migliori droni e fotocamere drone per la modellazione 3D
Come accennato in precedenza, abbiamo utilizzato il DJI M300 RTK e il P1 per i voli a Lincoln.
Questa configurazione è stata utilizzata per creare questo modello 3D di un sito storico nel Northumberland, in Inghilterra.
Tuttavia, altre opzioni includono:
DJI Mavic 3 Enterprise
DJI Mavic 3 Enterprise è un’opzione di rilevamento portatile, dotata di un sensore CMOS 4/3 con otturatore meccanico e risoluzione da 20 MP.
Può produrre modelli 3D come questo:
Riepilogo
I modelli 3D rappresentano un’importante risorsa digitale per una vasta gamma di settori, poiché forniscono visualizzazioni ricche e realistiche.
I droni consentono di acquisire questi dati in modo efficiente, sicuro e accurato.
Seguendo i metodi del flusso di lavoro illustrati in questa guida, puoi garantire che i tuoi modelli siano altamente dettagliati e ricchi di dati.