Spørgsmål og svar om visuel positionering og Leica GS18 I

Produktingeniør Metka Majeric besvarer spørgsmål om teknologi til visuel positionering og brug af Leica GS18 I GNSS RTK Rover.

Hvilke udfordringer står man over for, når man måler med en traditionel GNSS-sensor?

En GNSS-sensor skal kunne modtage satellitsignaler for at kunne måle punkter. Et punkts position kan kun måles, når GNSS-sensoren har adgang til åben himmel, og stangens spids er inden for punktets rækkevidde rent fysisk. Hvis det ikke er muligt, kan landmålere bruge alternative metoder som f.eks.:

• Forskellige nødløsninger, f.eks. optape offset, bruge COGO-funktionalitet og skitsere
• Ekstra udstyr i kombination med GNSS-sensoren, f.eks. CS20 integreret med en DISTO eller en 4-meter lang stang. Denne måde at måle på kan være tidskrævende og kan også gå ud over nøjagtigheden.
• Alternative sensorer som f.eks. totalstationer. Brug af sådanne alternativer kan også være tidskrævende, når der kun er nogle få punkter, der ikke kan opmåles med en GS-sensor.

Brugerne er også udfordrede, når der er mange detaljer, der skal opmåles. Opmåling af hvert enkelt punkt med stangspidsen kræver, at der bruges lang tid i felten. Der er også risiko for, at landmåleren overser nogle punkter og er nødt til at vende tilbage til lokaliteten, hvilket resulterer i meromkostninger.

Hvordan løser Leica GS18 I disse udfordringer?

Med GS18 I er der ikke behov for at bruge andre tidskrævende metoder eller ekstra udstyr. Takket være integrationen af GNSS, IMU (Inertial Measurement Unit) og et kamera er det muligt at måle de punkter, der ikke er direkte under åben himmel, og andre svært tilgængelige punkter fra billeder ved hjælp af teknologien til visuel positionering i GS18 I. Denne nye teknologi gør det muligt at måle interessepunkter på afstand med høj præcision.

I hvilke situationer kan landmålere bruge teknologien til visuel positionering?

Visuel positionering er især velegnet til:

• Kortlægning af hundredvis af punkter.
• Opmåling af svært tilgængelige punkter, f.eks. på tværs af en trafikeret vej, bag en port eller i farlige områder (hvor der f.eks. er risiko for at blive overfaldet af en hund, ved farlige forsyningsanlæg eller på en tagkant).

Figur 1 – Leica GS18 I GNSS RTK Rover ved opmåling over et hegn

• Opmåling af punkter på steder, hvor GNSS-signalet er blokeret (f.eks. under et tag, en balkon eller et træ).
• Opmåling af punkter på facaden af en bygning (f.eks. et vindues hjørner og højden på taget).

Figur 2 – Opmåling af facader

• Opmåling af ekstra punkter uden at skulle tilbage til lokaliteten igen.
• Oprettelse af punktskyer af registrerede objekter.

Figur 3 – Punktsky, der er genereret fra billedgrupper, der er optaget med GS18 I

• Volumenberegning af lagre.
• Billedoptagelse i forbindelse med et ulykkessted til punktmåling og generering af 3D-punktsky.

Figur 4 – Optagelse af et ulykkessted

Hvorfor bør jeg bruge en GS18 I?

GS18 I er designet til brugere, der har behov for nemt at måle punkter, der er vanskelige at komme til med en traditionel GNSS RTK Rover. GS18 I er det ideelle værktøj til indsamling af store mængder data på byggepladsen i form af billeder. Brugerne kan senere beslutte, hvilke punkter der skal måles med høj præcision.

Hvordan fungerer GS18 I? (Måleprincip)

Lad os bruge følgende video som et eksempel.

I følgende video vises, hvordan den algoritme, der kører på GS18 I, holder styr på detaljerne under optagelsen:

Billederne kan bruges til punktmåling umiddelbart efter. Dette muliggøres af teknologien til visuel positionering, der er beskrevet nedenfor.

Hvilken software er der brug for til behandling af de optagede billeder?

GS18 I understøttes fuldt ud af Captivate-softwaren, der kører på CS20 LTE, BASIC-controlleren eller på CS35-tabletten.

Captivate behandler, positionerer og orienterer de optagne billeder og sikrer på den måde kvalitetskontrollen allerede på byggepladsen. Der er ikke brug for at matche med referencepunkter eller -linjer manuelt, hvilket er nødvendigt med andre lignende teknologier.

Hvordan måles punkter på billeder og hvilken software er der brug for?

Punkter måles fra billeder i Captivate, der kører på CS20 LTE, BASIC-controlleren eller CS35-tabletten. Som nævnt ovenfor kan brugerne måle punkter på byggepladsen, umiddelbart efter at billederne er blevet taget. Billederne kan også importeres til Infinity, hvor brugerne kan fortsætte med at måle punkter på kontoret på en stor skærm ved hjælp af samme princip som i Captivate.

Du skal blot vælge et punkt på et billede, hvorefter algoritmen automatisk matcher det samme punkt på andre billeder. Med ét eneste klik beregnes 3D-koordinaterne for det målte punkt og gemmes i Captivate eller Infinity, på samme måde som hvis det havde været stangspidsen.

Når du bruger andre løsninger til beregning af 3D-koordinater fra billeder, skal punkterne vælges manuelt på hvert billede. 3D-positionen af punktet rekonstrueres derefter ved hjælp af fremskæring som vist på billedet nedenfor. Med GS18 I er det ikke nødvendigt at markere punkterne manuelt på hvert billede – det klarer algoritmen for dig. Du kan læse mere om dette i næste spørgsmål.

Figur 5 – Eksempel

Hvad er det grundlæggende princip bag teknologien til visuel positionering?

Teknologi til visuel positionering er baseret på de oplysninger, som GNSS-positionerne giver, IMU'en og de optagne billeder.

 
Figur 6 – Sensorfusion

Lad os se følgende video som et eksempel på et måleprincip.

Du måler punkter med en GS18 I ved at gå til startpositionen og begynde at optage ved hjælp af Captivate. Et live videostream fra kameraet vises på skærmen. I baggrunden optager GS18 I billeder med en frekvens på 2 Hz. Når optagelsen er afsluttet, behandler Captivate automatisk billedernes position og orientering i et globalt koordinatsystem ved at integrere data fra GNSS'et og IMU'en med de detaljer, der registreres på billedet. Disse billeder gemmes derefter som en billedgruppe i Captivate.

Billederne behandles i realtid og kan bruges til at måle punkter, umiddelbart efter at optagelsen er afsluttet. Ved hjælp af ét eneste billede er det muligt at måle et punkt med ét enkelt klik. Den algoritme, der kører i Captivate, matcher automatisk det valgte punkt på andre billeder og beregner koordinaterne for punktet i et lokalt koordinatsystem ved hjælp af fremskæring.

Er det også muligt at oprette punktskyer fra optagne billeder?

Ja, billeder, der optages med GS18 I, kan også behandles i Infinity-softwaren og omdannes til 3D-punktskyer.

Hvordan adskiller GS18 I sig fra GS18 T?

Hvorfor bør jeg investere i Leica GS18 I?

Derfor er GS18 I en fordel for brugerne:

• GS18 I er en alsidig GNSS RTK-sensor. Den kan bruges til at måle punkter med en nivelleret eller lodret stang. Herudover kan den bruges til at måle svært tilgængelige punkter med høj nøjagtighed ved at registrere og måle fra billeder.
• Svært tilgængelige punkter kan nemt registreres på billeder uden at gå på kompromis med sikkerheden. Undgå at bekymre dig om, hvordan du måler punkter på tværs af en trafikeret vej eller på en ejendom med en farlig hund.
• Reducer tiden i marken ved hurtigt og effektivt at optage lokaliteten og beslutte på et senere tidspunkt, hvad der skal måles. Tiden i felten reduceres, og opmålingen kan afsluttes på kontoret, hvilket øger produktiviteten.

Hvad bør brugeren tage højde for, når GS18 I benyttes?

Teknologi til visuel positionering er baseret på GNSS- og IMU-målinger samt de billeder, der optages med det integrerede kamera. Der er visse forhold, man skal tage højde for, når man bruger GS18 I til måling fra billeder:

• GS18 I skal have tilstrækkelige modtageforhold i forbindelse med GNSS-signaler, så længe målingen står på. Hvis sporingen af GNSS-satellitterne går tabt, stopper optagelsen automatisk.
• Hvis der er behov for visuel positionering, skal du undgå at bruge funktionen under mørke forhold eller i direkte sol, fordi mange af detaljerne på de optagne billeder ikke er nemme at genkende, når de skal matches.
• For at opnå optimal nøjagtighed og ydeevne skal kameraet placeres 2-10 meter fra interessepunktet.

  Når billederne optages på en afstand af mindre end 2 m, kan billederne blive uskarpe på grund af kameraets faste fokus. Når billederne optages på en afstand, der er større end 10 m, reduceres nøjagtigheden. 
  
  Nogle gange er det ikke muligt at registrere interessepunkterne på billederne på grund af den lange afstand fra objektet. Størrelsen på det optagne område på en pixel bidrager til billedernes skarphed og derfor til nøjagtigheden. Når der tages billeder på kort afstand, optages et mindre område af et interessepunkt på en pixel. Når billederne derimod optages på afstand, optages et større område af et objekt på en pixel.

Figur 7 – Afstand til objektet

• Det er muligt at tage billeder af objekter, der er mindre end 2 m væk eller længere end 10 m væk. I sådanne tilfælde skal brugeren være opmærksom på, at nøjagtigheden kan blive reduceret og være uden for specifikationerne. Der er også risiko for, at det ikke er muligt at måle punkter ved hjælp af billederne.

• Billedoptagelseshastigheden er optimeret til normal gåhastighed. Det er ikke muligt at bruge GS18 I monteret på et køretøj i bevægelse, fordi billederne kan blive uskarpe.

 

Du kan få mere at vide om Leica GS18 I ved at besøge: leica-geosystems.com/GS18I