Pytania i odpowiedzi dotyczące wizualnego pozycjonowania i Leica GS18 I

Inżynier produktu,  Metka Majeric, odpowiada na pytania dotyczące technologii pozycjonowania wizualnego oraz odbiornika GNSS RTK Leica GS18 I.

Jakie są wyzwania podczas prowadzenia pomiarów z użyciem konwencjonalnego odbiornika GNSS?

W celu pomiaru współrzędnych punktów, odbiornik GNSS musi odbierać sygnały satelitarne. Położenie punktu można zmierzyć tylko wtedy, gdy odbiornik GNSS ma dostęp do otwartego nieba, a końcówka tyczki znajduje się fizycznie na punkcie. Jeśli nie jest to możliwe, geodeci mogą zastosować alternatywne metody, takie jak:

• Różne obejścia, np. offset z użyciem taśmy, użycie funkcji COGO i szkicowanie
• Dodatkowe wyposażenie w połączeniu z odbiornikiem GNSS np. CS20 zintegrowany z DISTO lub 4-metrową tyczką. Ten sposób pomiaru może być czasochłonny, a także może wpływać na dokładność.
• Alternatywne instrumenty, takie jak tachimetry. Korzystanie z takich alternatyw może być również czasochłonne, gdy istnieje wiele punktów, których nie można zmierzyć za pomocą odbiornika GS.

Użytkownicy stają przed dodatkowym wyzwaniem, gdy wiele szczegółów wymaga pomiaru. Pomiar każdego punktu za pomocą grota tyczki wymaga dużo czasu w terenie. Istnieje również ryzyko, że niektóre punkty zostaną pominięte i konieczny będzie powrót w teren, co wygeneruje dodatkowe koszty.

W jaki sposób Leica GS18 I pokonuje te wyzwania?

Gdy pracujesz z GS18 I, nie musisz stosować innych czasochłonnych metod, czy dodatkowego wyposażenia. Dzięki integracji GNSS, IMU (inercyjna jednostka pomiarowa) i kamery, punkty, które nie mają widoczności na niebo i inne punkty niedostępne, mogą być mierzone na obrazach przy użyciu technologii pozycjonowania wizualnego dostępnej w GS18 I. Ta nowa technologia umożliwia pomiar punktów z geodezyjną dokładnością.

W jakich sytuacjach geodeci używaliby technologii pozycjonowania wizualnego?

Pozycjonowanie wizualne jest szczególnie przydatne do:

• Mapowanie setek punktów.
• Pomiar niedostępnych punktów, np. przez ruchliwą ulicę, za bramą lub w niebezpiecznych miejscach (np. z ryzykiem ataku psa, niebezpiecznych mediów, na krawędzi dachu).

Rysunek 1 - Odbiornik Leica GS18 I GNSS RTK podczas pomiaru punktów nad ogrodzeniem

• Pomiary punktów w miejscach, w których sygnał GNSS jest zakłócany (np. pod dachem, balkonem lub drzewem).
• Punkty pomiarowe na elewacji budynku (np. narożniki okna i wysokość dachu).

Rysunek 2 - Pomiar fasady

• Pomiar dodatkowych punktów bez konieczności ponownego wyjazdu w teren.
• Tworzenie chmur punktów na podstawie zeskanowanych obiektów.

Rysunek 3 - Chmura punktów wygenerowana na podstawie grup obrazów pozyskanych za pomocą GS18 I

• Obliczanie objętości stosów.
• Pozyskiwanie zdjęć z miejsca wypadku do pomiaru punktów i generowania chmury punktów 3D.

Rysunek 4 - Skanowanie miejsca wypadku

Kto powinien używać GS18 I?

GS18 I jest przeznaczony dla użytkowników, którzy chcą łatwo mierzyć punkty, do których trudno jest dotrzeć konwencjonalnym odbiornikiem ruchomym GNSS RTK. GS18 I jest idealnym narzędziem dla użytkowników do pozyskiwania dużych ilości danych w postaci obrazów w terenie. Użytkownicy mogą później zdecydować, które punkty należy zmierzyć z dokładnością geodezyjną.

Jak działa GS18 I? (Zasada pomiaru)

Weźmy jako przykład poniższy film.

Poniższy film pokazuje, jak algorytm działający w GS18 I śledzi elementy podczas wykonywania zdjęć:

Obrazy można wykorzystać do pomiaru punktów bezpośrednio po ich pozyskaniu. Jest to możliwe dzięki technologii pozycjonowania wizualnego, która została opisanej poniżej.

Jakie oprogramowanie jest potrzebne do przetwarzania pozyskanych obrazów?

GS18 I jest w pełni obsługiwany przez oprogramowanie Captivate działające na kontrolerze CS20 LTE lub BASIC lub tablecie CS35.

Captivate automatycznie przetwarza, pozycjonuje i orientuje pozyskane obrazy, zapewniając w ten sposób kontrolę dokładności w terenie. Nie ma potrzeby ręcznego dopasowywania punktów odniesienia ani linii, co jest wymagane w przypadku stosowania innych podobnych technologii.

Jak można mierzyć punkty na obrazach i jakie oprogramowanie jest potrzebne?

Punkty są mierzone na obrazach w oprogramowaniu Captivate działającym na kontrolerze CS20 LTE lub BASIC lub tablecie CS35. Jak wspomniano powyżej, użytkownicy mogą mierzyć punkty w terenie natychmiast po wykonaniu zdjęć. Obrazy można również importować do oprogramowania Infinity, gdzie użytkownicy mogą kontynuować pomiary punktów w biurze na dużym ekranie, korzystając z tej samej zasady, co w oprogramowaniu Captivate.

Po prostu wybierz jeden punkt na obrazie, a algorytm automatycznie dopasuje ten sam punkt na innych obrazach. Jednym kliknięciem współrzędne 3D mierzonego punktu zostaną obliczone i zapisane w Captivate lub Infinity, tak jakby były wykonywane za pomocą tyczki.

W przypadku innych rozwiązań do obliczania współrzędnych 3D na obrazach, punkty należy wskazywać ręcznie na każdym obrazie. Pozycja 3D punktu jest następnie rekonstruowana za pomocą wcięcia w przód, jak pokazano na poniższym rysunku. Podczas pracy z GS18 I, punkty nie muszą być ręcznie wybierane na każdym obrazie, ponieważ algorytm wykonuje to za Ciebie. Więcej na ten temat przeczytasz w następnym pytaniu.

Rysunek 5 - Przykład

Jaka jest podstawowa zasada technologii pozycjonowania wizualnego?

Technologia pozycjonowania wizualnego opiera się na informacjach o położeniu dostarczanych przez odbiornik GNSS, danych z IMU oraz pozyskanych obrazach.

 
Rysunek 6 - Współpraca sensorów

Weźmy poniższy film jako przykład zasady pomiaru.

Aby zmierzyć punkty za pomocą GS18 I, przejdź do punktu początkowego i rozpocznij wykonywanie zdjęć za pomocą oprogramowania Captivate. Na ekranie wyświetlany jest w czasie rzeczywistym strumień wideo z kamery. GS18 I rejestruje obrazy w tle z częstotliwością 2 Hz. Po zakończeniu, Captivate automatycznie oblicza położenie i orientację obrazów w globalnym układzie współrzędnych, łącząc dane z GNSS i IMU z cechami rozpoznanymi na obrazach. Te obrazy są następnie zapisywane jako grupa obrazów w Captivate.

Obrazy są pozyskiwane w czasie rzeczywistym i mogą zostać użyte do pomiaru punktów natychmiast po zakończeniu wykonywana zdjęć. Używając tylko jednego obrazu, punkt można zmierzyć jednym kliknięciem. Algorytm działający w Captivate automatycznie dopasuje wybrany punkt na innych obrazach i obliczy współrzędne punktu w lokalnym układzie współrzędnych za pomocą wcięcia w przód.

Czy można również tworzyć chmury punktów na podstawie pozyskanych obrazów?

Tak, obrazy pozyskane za pomocą GS18 I mogą również zostać przetworzone w oprogramowaniu Infinity na chmury punktów 3D.

Czym różni się GS18 I od GS18 T?

Dlaczego powinienem zainwestować w Leica GS18 I?

Oto dlaczego GS18 I może przynieść korzyści użytkownikom:

• GS18 I to wszechstronny odbiornik GNSS RTK. Może być używany do pomiaru punktów ze spoziomowaną lub pochyloną tyczką. Ponadto może być używany do pomiaru punktów niedostępnych z dokładnością geodezyjną poprzez pozyskiwanie i wykonywanie pomiarów na obrazach.
• Punkty niedostępne można łatwo pomierzyć na zdjęciach bez uszczerbku dla bezpieczeństwa. Nie musisz martwić się, jak mierzyć punkty na ruchliwej ulicy lub na posesji, po której chodzi niebezpieczny pies.
• Skróć czas pracy w terenie, wykonując zdjęcia szybko i skutecznie - później zdecydujesz, co chcesz zmierzyć. Czas spędzony w terenie zostanie skrócony, a pomiary będzie można zakończyć w biurze, zwiększając w ten sposób produktywność.

Co powinien wziąć pod uwagę użytkownik podczas pracy z GS18 I?

Technologia pozycjonowania wizualnego opiera się na pomiarach GNSS i IMU, a także na obrazach pozyskanych za pomocą wbudowanej kamery. Istnieją pewne warunki, które należy wziąć pod uwagę podczas pracy z GS18 I w celu prowadzenia pomiarów na obrazach:

• W trakcie pomiarów, GS18 I musi odbierać wystarczająco mocne sygnały GNSS. Jeśli śledzenie satelitów GNSS zostanie przerwane, wykonywanie zdjęć zostanie automatycznie zatrzymane.
• Jeśli wymagane jest pozycjonowanie wizualne, unikaj używania odbiornika w ciemności lub bezpośrednio skierowanego w stronę słońca, ponieważ oprogramowanie nie będzie mogło rozpoznać wystarczającej ilości cech na zarejestrowanych obrazach, aby je dopasować.
• Aby zapewnić optymalną dokładność i wydajność, kamera powinna znajdować się w odległości od 2 do 10 metrów od obiektu będącego przedmiotem zainteresowania.

  Gdy zdjęcia będą wykonywane z odległości mniejszej niż 2 m, obrazy mogą być rozmazane z powodu stałej ogniskowej kamery. Z drugiej strony, gdy zdjęcia są rejestrowane z odległości większej niż 10 m, dokładność maleje. 
  
  Czasami punkty zainteresowania nie mogą zostać rozpoznane na obrazach ze względu na odległość od obiektu. Rozmiar jednego piksela przyczynia się do ostrości obrazów, a tym samym do dokładności. Podczas pozyskiwania obrazów z mniejszej odległości, mniejszy obszar obiektu jest rejestrowany na jednym pikselu. I odwrotnie, gdy obrazy są wykonywane z większej odległości, większy obszar obiektu jest rejestrowany na jednym pikselu.

Rysunek 7 - odległość od obiektu

• Możliwe jest pozyskiwanie obrazów z odległości mniejszej niż 2 m lub większej niż 10 m od obiektu. W takich przypadkach użytkownik musi liczyć się z tym, że dokładność może zostać zmniejszona, co wiąże się z dodatkowym ryzykiem, że pomiar punktów za pomocą obrazów nie będzie możliwy.

• Szybkość pozyskiwania obrazów jest zoptymalizowana dla normalnej prędkości chodzenia. Niemożliwe jest użycie GS18 I zamontowanego na poruszającym się pojeździe, ponieważ obrazy mogą być rozmazane.

 

Wejdź na stronę leica-geosystems.com/GS18I, aby dowiedzieć się więcej o Leica GS18 I