Spørsmål og svar om Visual Positioning og Leica GS18 I

Produkttekniker Metka Majeric svarer på spørsmål om Visual Positioning-teknologi og bruk av Leica GS18 I GNSS RTK Rover.

Hvilke utfordringer finnes når man foretar landmåling med en konvensjonell GNSS-sensor?

En GNSS-sensor må kunne motta satellittsignaler for å måle punkter. Posisjonen til et punkt kan bare måles når GNSS-sensoren har fri sikt mot himmelen og stangtuppen er innen fysisk rekkevidde for punktet. Hvis det ikke er mulig, kan landmålere bruke alternative metoder, for eksempel:

• Ulike omveier, for eksempel korrigering med bånd, COGO-funksjonalitet og skisser
• Tilleggsutstyr i kombinasjon med GNSS-sensoren, for eksempel CS20 integrert med en DISTO eller en stang på 4 meter. Denne målemetoden kan være tidkrevende, og kan dessuten gå ut over presisjonen.
• Alternative sensorer, for eksempel totalstasjoner. Bruk av slike alternativer kan også være tidkrevende hvis det bare finnes noen få punkter som ikke kan måles med en GS-sensor.

Brukerne står overfor ytterligere utfordringer hvis det er mange detaljer som skal måles opp. Måling av hvert enkelt punkt med stangtuppen krever mye tid på anlegget. Det er også risiko for at noen punkter ikke blir fanget opp, slik at man må dra tilbake til anlegget, noe som gir økte kostnader.

Hvordan løses disse utfordringene med Leica GS18 I?

Med GS18 I er det ikke nødvendig å bruke andre, tidkrevende metoder eller tilleggsutstyr. Takket være integrasjonen av GNSS, IMU (Inertial Measurement Unit) og et kamera kan punkter som ikke har fri sikt mot himmelen og andre vanskelig tilgjengelige punkter måles ut fra fotografier med Visual Positioning-teknologien i GS18 I. Denne nye teknologien gjør det mulig å fange opp interessepunkter på avstand, og måle dem med landmålingspresisjon.

I hvilke situasjoner kan landmålere bruke Visual Positioning-teknologi?

Visual Positioning er spesielt velegnet for:

• Kartlegging av hundrevis av punkter.
• Måling av vanskelig tilgjengelige punkter, for eksempel over en trafikkert gate, bak en port eller i farlige områder (f.eks. med farlige kraftledninger, på kanten av et tak eller der det finnes aggressive hunder).

Illustrasjon 1 - Leica GS18 I GNSS RTK rover ved måling av punkter over et gjerde

• Landmåling på steder der GNSS-signalene er hindret (f.eks. under et tak, en balkong eller et tre).
• Måling av punkter på en bygningsfasade (f.eks. hjørnene på et vindu og takhøyden).

Illustrasjon 2 - Måling av fasader

• Måling av flere punkter uten å måtte dra tilbake til anlegget.
• Oppretting av punktskyer med registrerte gjenstander.

Illustrasjon 3 - Punktsky generert fra bildegrupper tatt opp med GS18 I

• Volumberegning av reservelagre.
• Bildeopptak fra et ulykkessted for punktmålinger og generering av 3D-punktskyer.

Illustrasjon 4 - Opptak av et ulykkessted

Hvem bør bruke GS18 I?

GS18 I er designet for brukere som har behov for enkel måling av punkter som er vanskelige å få tilgang til med en konvensjonell GNSS RTK rover. GS18 I er det ideelle verktøyet for brukere som samler inn store mengder anleggsdata i form av bilder. Senere kan brukeren bestemme hvilke punkter som skal brukes til å måle med landmålingspresisjon.

Hvordan fungerer GS18 I? (Måleprinsipp)

La oss se på eksempelet i denne videoen.

Denne videoen viser hvordan algoritmen som kjøres i GS18 I følger kjennemerkene under opptaket:

Deretter kan bildene umiddelbart brukes til punktmåling. Dette er mulig takket være Visual Positioning-teknologien, som er forklart nedenfor.

Hvilken programvare trenger man for å behandle bildeopptakene?

GS18 I har full støtte for Captivate-programvaren i CS20 LTE, BASIC-styreenheten eller CS35-nettbrettet.

Captivate behandler, posisjonerer og orienterer bildeopptakene automatisk, slik at kvalitetskontrollen sikres allerede på anlegget. Det er ikke nødvendig å matche referansepunkter eller linjer manuelt, slik man må når man bruker lignende teknologier.

Hvordan kan punktene i bildene måles, og hvilken programvare trenger man?

Punktene måles i bildene med Captivate-programvaren i CS20 LTE, BASIC-styreenheten eller CS35-nettbrettet. Som nevnt over, kan brukeren måle punktene i felten umiddelbart etter at bildeopptaket er utført. Bildene kan også importeres til Infinity, der brukeren kan fortsette punktmålingen på en stor skjerm på kontoret, med samme prinsipp som i Captivate.

Man velger bare et punkt i et bilde, så finner algoritmen det samme punktet i de andre bildene. Målepunktets 3D-koordinat kalkuleres med ett klikk, og lagres i Captivate eller Infinity på samme måte som med stangtuppen.

Når man bruker andre løsninger til å kalkulere 3D-koordinater fra bilder, må punktene velges manuelt i hvert bilde. Punktets 3D-posisjon blir deretter rekonstruert ved hjelp av et fremre skjæringspunkt, som vist i bildet nedenfor. Med GS18 I er det ikke nødvendig å velge punktene manuelt i hvert enkelt bilde, siden algoritmen gjør det for deg. Du kan lese mer om dette i det neste spørsmålet.

Illustrasjon 5 - Eksempel

Hva er det grunnleggende prinsippet bak Visual Positioning-teknologi?

Visual Positioning-teknologi er basert på informasjonen fra GNSS-posisjonene, IMU-dataene og bildeopptakene.

 
Illustrasjon 6 - Sensorfusjon

La oss se på måleeksempelet i denne videoen.

Mål opp punkter med GS18 I ved å gå til startposisjonen og starte opptaket med Captivate. En live-videostrøm fra kameraet vises på skjermen. GS18 I fanger opp bilder i bakgrunnen med en frekvens på 2 Hz. Når opptaket er ferdig, behandler Captivate automatisk bildenes posisjon og orientering i et globalt koordinatsystem ved å integrere data fra GNSS-enheten og IMU-sensoren med gjenkjennelige kjennemerker i bildene. Deretter blir disse bildene lagret som en bildegruppe i Captivate.

Bildene blir behandlet i sanntid, og kan brukes til å måle punkter umiddelbart når bildeopptaket er ferdig. Et punkt kan måles ved å klikke én gang i ett enkelt bilde. Algoritmen i Captivate matcher automatisk det valgte punktet i de andre bildene, og kalkulerer punktets koordinater i et lokalt koordinatsystem ved hjelp av et fremre skjæringspunkt.

Er det også mulig å opprette punktskyer fra bildeopptakene?

Ja, bildeopptak fra GS18 I kan også behandles i Infinity-programvaren for å opprette 3D-punktskyer.

Hvordan skiller GS18 I seg fra GS18 T?

Hvorfor bør jeg investere i Leica GS18 I?

Her er årsakene til at GS18 I kan være til fordel for brukerne:

• GS18 I er en allsidig GNSS RTK-sensor. Den kan brukes til å måle punkter med vatret eller vinklet stang. I tillegg kan den brukes til å måle utilgjengelige punkter med landmålingspresisjon ved å foreta opptak og måling fra bildene.
• Utilgjengelige punkter kan enkelt fanges opp uten at det går ut over sikkerheten. Man slipper å bekymre seg over hvordan man skal måle punkter over en trafikkert gate eller en eiendom der det er en aggressiv hund.
• Mindre tidsbruk i felten, fordi man kan ta raske og effektive opptak av stedet og bestemme seg senere for hva som skal måles. Tidsbruken i felten reduseres, og målingen kan ferdigstilles på kontoret, slik at  produktiviteten øker.

Hva må en bruker ta hensyn til ved bruk av GS18 I?

Visual Positioning-teknologi er basert på GNSS- og IMU-målinger i tillegg til bildene som tas av det integrerte kameraet. Det er noen betingelser man må ta hensyn til når man bruker GS18 I til å foreta målinger ut fra opptak:

• GS18 I trenger tilstrekkelig GNSS-signalmottak gjennom hele målingen. Hvis kontakten med GNSS-satellittene brytes, stopper opptaket automatisk.
• Hvis det er behov for Visual Positioning, bør den ikke brukes under dårlige lysforhold eller vendt direkte mot solen, fordi det ikke vil være tilstrekkelig mange kjennemerker i bildene til å matche dem.
• Plasser kameraet 2 til 10 meter fra det aktuelle objektet for optimal presisjon og ytelse.

  Hvis bildene tas med mindre enn 2 meters avstand, kan de bli uskarpe fordi kameraet har fast fokusområde. På den annen side reduseres nøyaktigheten hvis bildene tas på mer enn 10 meters avstand. 
  
  Noen ganger kan ikke interessepunktet gjenkjennes i bildene på grunn av avstanden til objektet. Arealet som fanges inn  på én piksel påvirker bildenes skarphet, og dermed også nøyaktigheten. Når man tar bilder på kortere avstand, blir interessepunktets areal i hver enkelt piksel mindre. Og motsatt, når man tar bilder på lengre avstand, blir interessepunktets areal i hver enkelt piksel større.

Illustrasjon 7 - Avstand til objektet

• Det er mulig å ta bilder på mindre enn 2 meters avstand eller mer enn 10 meters avstand fra objektet. I slike tilfeller må brukeren ta hensyn til å at nøyaktigheten kan bli redusert utenfor spesifikasjonene, i tillegg til risikoen for at det ikke vil være mulig å måle punkter ut fra bildene.

• Bildeopptaksfrekvensen er optimert for normal ganghastighet. Det er ikke mulig å bruke GS18 I montert på et kjøretøy i bevegelse, fordi bildene kan bli uskarpe.

 

Finn ut mer om Leica GS18 I ved å gå til: leica-geosystems.com/GS18I