Hangabtastung mit der DREVO AeroSense Drohne
Luftbilddiagnostik von Gelände, Gewässern, Vegetation und geotechnischen Risiken
TREVO AeroSense Drohne— ein spezialisiertes unbemanntes System zur Ferninspektion von Berghängen, Bergrücken, oberen Einzugsgebieten, Quellgebieten, Straßen und Notkanälen.
Das System ist für mehr als nur die Aufnahme von Fotos konzipiert. Sein Hauptzweck ist die Erstellung eines messbaren digitalen Modells des Gebiets, die Erkennung von Veränderungen und die Übermittlung der Ergebnisse an:
digitaler Reisepass der oberen Zone;
DREVO Mountain Digital Twin;
Gipfelüberwachungssystem;
DREVO Mountain Springs Recovery;
Feuerleitmodul;
Frühwarnsystem;
Verzeichnis der Ingenieurbauwerke.
Drohnenscans erzeugen Orthofotos, Punktwolken und digitale Oberflächen- und Geländemodelle und können durch wiederholte Flüge Veränderungen an Hängen, Straßen, Erdrutschen und Flussbetten erfassen. Ähnliche photogrammetrische und LiDAR-Verfahren werden für die hochdetaillierte Kartierung von Erdrutschen und den Vergleich ihres Zustands im Zeitverlauf eingesetzt.
Das Hauptprinzip:
Die DREVO AeroSense Drohne ist so konzipiert, dass sie nicht nur die Hangneigung anzeigt, sondern auch Geometrie, Temperatur, Vegetation, Feuchtigkeitsanomalien und Veränderungen im Laufe der Zeit messen kann.
1. Grundlegende Scanaufgaben
Das System löst die folgenden Problemgruppen:
1.1 Topografische Kartierung
Erstellung eines digitalen Höhenmodells;
Bestimmung von Hangneigungen und Expositionen;
Identifizierung von Gebirgskämmen und Wasserscheiden;
Suche nach Depressionen und Mikrodepressionen;
Kartierung von Notwasserrouten;
Bestimmung der Fläche von Mikro-Einzugsgebieten;
Messung des Volumens von Ausgrabungen, Dämmen und Ablagerungen.
1.2. Geotechnische Untersuchung
Risserkennung;
Identifizierung von Erdrutschkanten;
Kartierung des Geröllfelds;
Fixierung von Steinschlaggebieten;
Bestimmung der Straßenverformung;
Suche nach neuen Nassauslässen;
Vergleich der Hangpositionen zwischen den Vermessungen.
1.3. Hydrologische Analyse
Konstruktion von Oberflächenabflussrichtungen;
Bestimmung der Wasserkonzentrationspunkte;
Suche nach blockierten Kanälen;
Kartierung von wassergesättigten Gebieten;
Untersuchung von Quellen;
Analyse der Erosion nach Regenfällen;
Beurteilung der Füllung von Reservoirs und oberen Becken.
1.4. Vegetationsüberwachung
Beurteilung der Gesamtabdeckung;
Erkennung von Stressbereichen;
Kartierung der Trockenbiomasse;
Suche nach invasiven Arten;
Analyse der Brandwiederherstellung;
Definition von Windverwehung;
Beurteilung des Zustands von Waldkorridoren.
1.5. Brandüberwachung
Erkennung thermischer Anomalien;
Suche nach Schwelbränden;
Inspektion nach Blitzeinschlag;
Beurteilung der Trockenvegetation;
Kartierung des Brandgebiets;
Ermittlung des Zustands von Brandschneisen.
2. Architektur des Komplexes
Die DREVO AeroSense Drohne besteht aus fünf Hauptsubsystemen:
Luftplattform;
Navigations- und geodätisches System;
Nutzlast;
Bordcomputermodul;
Boden- und Wolkenverarbeitungssystem.
Das System kann nicht durch ein universelles Gerät, sondern durch mehrere spezialisierte Konfigurationen realisiert werden.
3. Konfigurationen der unbemannten Plattform
3.1. DREVO AeroSense-Umfrage
Leichte Kartierungsdrohne.
Vorgesehen für:
RGB-Photogrammetrie;
Orthofotografie;
Multispektralanalyse;
regelmäßige Überwachung;
Erhebungen kleiner Gebiete.
Vorteile:
Kompaktheit;
schnelle Bereitstellung;
niedrige Flugkosten;
Bequemlichkeit von wiederholten Flügen.
3.2. WOOD AeroSense Pro
Mittelgroße Industrieplattform mit austauschbarer Nutzlast.
Kann tragen:
LiDAR;
Wärmebildkamera;
Spektralkammer;
Zoomkamera;
Laser-Entfernungsmesser;
Gas- und Aerosolsensoren.
3.3. WOOD AeroSense Heavy
Schwere Plattform für:
hochpräzises LiDAR;
mehrere synchrone Sensoren;
Arbeiten an großen Wassereinzugsgebieten;
Langstreckenflug;
Lieferung kleiner autonomer Sensoren;
Notfallinspektion.
3.4. WOOD AeroSense VTOL
Senkrechtstartfähiges Flugzeug mit Flugmodus.
Geeignet für:
lange Gebirgskorridore;
große Wassereinzugsgebiete;
Waldgebiete;
Erhebungen in schwer zugänglichen Regionen.
Eine Multikopter-Plattform eignet sich besser zum Schweben und Abtasten eines einzelnen Hangs, während ein VTOL größere Gebiete effektiver abdeckt.
4. Navigation und geodätische Referenz
Für die technische Überwachung ist die herkömmliche Satellitennavigation nicht ausreichend.
Das System sollte Folgendes umfassen:
Mehrband-GNSS;
RTK oder PPK;
Trägheitsmesseinheit;
barometrischer Höhenmesser;
Laser-Entfernungsmesser;
Bodenkontrollpunkte;
Synchronisierung der Sensorzeit.
Kommerzielle Kartierungssysteme nutzen RTK bereits für die zentimetergenaue Positionierung und die präzise Georeferenzierung photogrammetrischer Daten.
Kontrollpunkte
Auf dem Gebiet werden dauerhafte Bezugspunkte geschaffen:
geodätische Marken;
identifizierbare Paneele;
Spitzen aus Metall oder Stein;
GNSS-Benchmarks;
Kontrollobjekte in der Nähe von Straßen und Erdrutschen.
Bei wiederholten Flügen muss dasselbe Koordinatensystem verwendet werden.
5. RGB-Photogrammetrie
Die RGB-Kamera ist der Basissensor.
Es wird verwendet für:
Erstellung eines Orthofotoplans;
Erzeugung einer dichten Punktwolke;
Erstellung eines digitalen Oberflächenmodells;
Straßenkartierung;
Messungen von Erosionsrinnen;
Risserkennung;
Befestigung der Vegetation;
Sichtprüfung von Bauwerken.
Die Structure-from-Motion-Methode ermöglicht die Erstellung einer dreidimensionalen Geländegeometrie, einer Punktwolke, eines Orthofotos und eines digitalen Höhenmodells aus einer Reihe überlappender Bilder. Der USGS nutzt diese Drohnenbildverarbeitung zur Untersuchung von Erdrutschen und Oberflächenveränderungen.
Anforderungen an das RGB-Modul
Bevorzugt:
mechanischer Verschluss;
Global Shutter oder minimaler Rolling Shutter;
hoher Detailgrad;
Kalibrierung von Festbrennweiten;
Aufzeichnung der genauen Belichtungszeit;
RAW-Format;
Möglichkeit des Schießens aus schräger Position.
6. LiDAR-Scanning
LiDAR misst den Abstand zu einer Oberfläche mithilfe von Laserimpulsen und erzeugt eine dreidimensionale Punktwolke.
Besonders wichtig für:
bewaldete Hänge;
Gebiete mit komplexem Terrain;
Erdrutsche;
felsige Gebiete;
Straßen;
Schluchten;
nach den Bränden.
LiDAR kann Mehrfachreflexionen aufzeichnen und durch Vegetationslücken hindurch teilweise Informationen über die Bodenoberfläche gewinnen. Hochpräzise luftgestützte LiDAR-Systeme kombinieren einen Laserscanner, GNSS und Trägheitsnavigation.
Moderne Industriemodule können LiDAR, IMU und eine RGB-Kamera in einer einzigen Nutzlast kombinieren. Beispielsweise vereint die DJI Zenmuse L2 einen Rahmen-LiDAR, eine hochpräzise IMU und eine RGB-Kamera.
LiDAR-Produkte
ursprüngliche Punktwolke;
Klassifizierte Cloud;
Oberflächenmodell;
Erdmodell ohne Vegetation;
Vegetationshöhe;
Querschnitte;
Materialmengen;
Rauheitskarte;
Lokale Hangneigungskarte.
7. Multispektralmodul
Multispektrale Bildgebung erfasst Reflexionen in mehreren Spektralbereichen.
Empfohlene Kanäle:
Blau;
Grün;
Rot;
roter Rand;
Nahinfrarot.
Bestehende kompakte Industriesysteme nutzen separate Grün-, Rot-, Rotrand- und Nahinfrarotkanäle in Verbindung mit einer RGB-Kamera.
Hauptaufgaben
Bestimmung von Pflanzenstress;
Beurteilung der Beschichtungsdichte;
Suche nach Bereichen mit Feuchtigkeitsmangel;
Kartierung der Brandschäden;
Unterscheidung zwischen Vegetationstypen;
Früherkennung von Degradation;
Kontrolle der Wiederherstellung von Pflanzflächen.
Berechnungsindizes
Kann verwendet werden:
NDVI;
EHRE;
GNDVI;
TON;
Indikatoren für unbewachsenen Boden;
Indizes der verbrannten Flächen.
Der Index sollte nicht automatisch als Diagnose interpretiert werden. Die Ergebnisse müssen durch Feldstudien überprüft werden.
8. Hyperspektralkamera
Das Hyperspektralmodul zeichnet Dutzende oder Hunderte von schmalen Spektralbereichen auf.
Es kann verwendet werden für:
Unterscheidung eng verwandter Pflanzenarten;
Identifizierung von physiologischem Stress;
Bestimmung der Zusammensetzung der Bodenoberfläche;
Suche nach mineralogischen Anomalien;
Kartierung der Umweltverschmutzung;
Bildung spektraler Pässe von Pflanzen.
Einschränkungen:
große Datenmenge;
komplexe Kalibrierung;
Abhängigkeit von der Beleuchtung;
hohe Kosten;
die Notwendigkeit von Referenzspektralbibliotheken.
Daher empfiehlt sich das Hyperspektralmodul für Forschungs- und Kontrollmissionen, nicht jedoch für jeden regulären Flug.
9. Wärmebildmodul
Eine radiometrische Wärmebildkamera misst die Infrarotstrahlung und ermöglicht die Schätzung der Oberflächentemperatur jedes einzelnen Pixels.
Anwendung
Suche nach feuchten Stellen;
Erkennung von Federauslässen;
Lecksuche;
Suche nach Schwelbränden;
Beurteilung des thermischen Zustands der Vegetation;
unterirdische Brandmeldeanlage;
Analyse der Erwärmung von Gesteinsoberflächen;
Inspektion von Solaranlagen und -geräten.
Moderne Wärmebildsysteme für Drohnen kombinieren eine radiometrische Wärmebildkamera mit einer Kamera für sichtbares Licht.
Grenzen der Thermografie
Das Ergebnis hängt ab von:
Uhrzeit;
Solarheizung;
Winde;
Luftfeuchtigkeit;
Oberflächenemissivität;
Beobachtungswinkel;
Trübung;
Vegetation.
Eine thermische Anomalie zeigt einen Temperaturunterschied an, erklärt aber nicht automatisch dessen Ursache.
10. Zoomkamera und Neigeaufnahmen
Die Zoomkamera wird für punktuelle Inspektionen verwendet:
Felsspalten;
Brücken;
Rohre;
Erdrutschfelsen;
Windsturm;
Brände;
unzugängliche Strukturen.
Schräge Aufnahmen sind notwendig, da eine vertikale Kamera eine schlechte Sicht bietet:
steile Hänge;
Felswände;
Seitenflächen der Erosionsrinnen;
vertikale Risse;
Stützmauern;
Eingänge zu Durchlässen.
Für ein komplexes Hanggelände werden Missionen mit mehreren Kamerawinkeln erstellt.
11. Laser-Entfernungsmesser
Der Laser-Entfernungsmesser wird verwendet für:
die Entfernung zu einem Objekt messen;
Klärung der Risskoordinaten;
Zoom-Kameraführung;
Kontrolle des Abstands zum Hang;
Bestimmung der Höhe der Klippe;
Sicherer Flug entlang der Mauern.
Es ist besonders im manuellen Inspektionsmodus nützlich.
12. Elektromagnetisches und Radarmodul
Das DREVO AeroSense Pro-Konzept kann einen kompakten elektromagnetischen oder Radarsensor verwenden.
Mögliche Aufgaben:
Suche nach Feuchtigkeitskontrasten;
Erkennung flacher Hohlräume;
Beurteilung der Schichtung;
Schneedeckenerhebung;
Bestimmung der Dicke einzelner Materialien.
Allerdings müssen die Fähigkeiten des luftgestützten elektromagnetischen Scanners realistisch eingeschätzt werden.
Eine kleine Drohne ersetzt nicht:
Bodenradaruntersuchung;
seismisch;
elektrische Widerstandstomographie;
Bohren;
vollwertige Geophysik.
Der Drohnensensor sollte als Mittel zur vorläufigen Erkennung von Anomalien eingesetzt werden.
13. Akustik- und Aerosolmodul
DREVO AeroSense kann zusätzlich Folgendes messen:
Aerosolpartikel;
Rauch;
Staub;
Pollen;
Streitigkeiten;
flüchtige Verbindungen;
Lokale Schallanomalien.
In einem Bergbauprojekt ist dies nützlich für:
Brandüberwachung;
Analyse von Staubstürmen;
Erosionsbewertungen;
Verschmutzungserkennung;
Studium von Pflanzengemeinschaften.
Die Luftströmung der Propeller verfälscht jedoch die Messungen. Der Sensor muss daher aus dem Hauptpropellerstrom entfernt werden, oder es muss ein Schwebemodus, ein Probenahmerohr oder ein separates Gleitmodul verwendet werden.
14. DREVO Aero AI Edge Onboard
Das Bordrechnermodul führt die primäre Datenverarbeitung direkt während des Fluges durch.
Funktionen:
Bildqualitätskontrolle;
Unschärfeerkennung;
Erkennung fehlender Bereiche;
Risserkennung;
Suche nach thermischen Anomalien;
Rauchmelder;
Vegetationsklassifizierung;
Bewertung des freien Querschnitts von Kanälen;
Befestigung gefährlicher Gegenstände;
Dynamische Routenänderung.
Wenn die Kamera beispielsweise einen neuen Riss erkennt, kann die Drohne Folgendes tun:
Standardmission stoppen;
einen Kreisflug ausführen;
Ein Objekt aus verschiedenen Blickwinkeln fotografieren;
Wärmebildkamera einschalten;
die Entfernung messen;
Koordinaten markieren;
Setzen Sie die Hauptmission fort.
15. Scanmodi
15.1. Flächenorthofotografie
Flug auf parallelen Routen über dem Gebiet.
Ergebnisse:
Orthofotoplan;
Oberflächenmodell;
allgemeine Statuskarte.
15.2. Konturabtastung des Hangs
Die Drohne folgt dem Gelände in einem konstanten Abstand zur Oberfläche.
Wird an steilen Hängen verwendet.
15.3. Korridoruntersuchung
Für:
Straßen;
Strom;
Kämme;
Waldkorridore;
Ingenieurnetzwerke.
15.4. Kreisförmiges Scannen
Für ein einzelnes Objekt:
Gipfel;
Erdrutsch;
Felsen;
Reservoir;
Strukturen.
15.5. Wiederholtes Scannen der Route
Route, Höhe, Geschwindigkeit und Kamerawinkel werden so genau wie möglich wiederholt.
Dies ist für die Veränderungsanalyse von entscheidender Bedeutung.
15.6. Notfallaufklärung
Ausgeführt nach:
Platzregen;
Feuer;
Erdrutsch;
Stürme;
Erdbeben;
gewaltiger Geldsegen.
16. Flugplanung am Hang
In gebirgigem Gelände ist es unmöglich, eine konstante absolute Höhe festzulegen.
Der Geländefolgemodus ist erforderlich.
Der Planer berücksichtigt:
digitales Höhenmodell;
Vegetationshöhe;
Stromleitungen;
Felsvorsprünge;
Masten;
Bäume;
Turbulenz;
Verlust des GNSS-Empfangs;
Kommunikationsfreie Zonen;
Notlandeplätze.
Rahmenüberlappung
Für die Photogrammetrie werden Längs- und Querüberlappung vorgegeben.
Auf steilen, bewaldeten und schwierigen Abschnitten erhöht sich die Überlappung.
Der genaue Wert wird anhand folgender Kriterien ausgewählt:
Erleichterung;
Linse;
Höhe;
erforderliche Angaben;
Vegetation;
Wind.
17. Arbeiten bei starkem Wind
Für Flüge auf Bergrücken gelten gesonderte Windvorschriften.
Kontrolliert durch:
Durchschnittsgeschwindigkeit;
Windböen;
Turbulenz;
Richtung relativ zum Hang;
erwarteter Batterieverbrauch;
die Möglichkeit, gegen den Wind zurückzukehren.
Der Flug wird abgebrochen, wenn:
Die Windböen nähern sich der technischen Grenze des Geräts;
Es ist unmöglich, einen konstanten Abstand zum Hang einzuhalten;
Die Datenqualität wird inakzeptabel;
Für den Rückweg werden übermäßige Energiereserven benötigt;
Die Verzierung beginnt;
Es besteht die Gefahr des Kontrollverlusts.
Die vom Hersteller angegebenen Grenzwerte sollten nicht als normale Betriebsbedingungen angesehen werden.
18. Flug bei Nebel, Schnee und Regen
Nebel und Wolken können zu Folgendem führen:
Verlust des Sichtkontakts;
Kondensation;
Vereisung;
optische Sensorfehler;
Verringerung der Qualität von LiDAR und Kameras;
Verschlechterung der Kommunikation.
Selbst Nutzlasten mit angeblichem Schutz gegen Staub und Feuchtigkeit haben nur begrenzte Einsatzbedingungen. Beispielsweise weist die Zenmuse L2 laut Herstellerangaben eine Schutzart IP54 auf, wenn sie innerhalb der Spezifikationen verwendet wird.
Ein geplanter Kartierungsflug sollte nicht durchgeführt werden:
bei einem Gewitter;
im Falle von Vereisung;
im dichten Nebel;
bei starkem Regen;
im nassen Schnee;
wenn eine sichere Landung nicht möglich ist.
19. Bodenkalibrierung
Vor dem Flug werden folgende Maßnahmen durchgeführt:
GNSS-Prüfung;
IMU-Prüfung;
Kamerakalibrierung;
Fokusprüfung;
Spektralpanel-Aufnahmen;
Überprüfung der thermischen Normen;
Zeitsynchronisation;
Überprüfung der Speicherkarte;
Kommunikationstest;
Überprüfung der Kontrollpunkte.
Nach dem Flug wird der Spektralstandard erneut aufgenommen, insbesondere wenn sich die Lichtverhältnisse geändert haben.
20. Wichtigste Ausgabeprodukte
20.1. Orthofotoplan
Geometrisch korrigiertes Bild des Gebiets.
20.2. Punktwolke
Ein dreidimensionaler Satz von Oberflächenkoordinaten.
20.3. DSM
Digitales Modell der Oberfläche, einschließlich Bäumen und Bauwerken.
20.4. DTM
Modell der Erdoberfläche ohne Vegetation und Objekte.
20.5. Vegetationshöhenkarte
Es stellt sich heraus, dass dies der Unterschied zwischen DSM und DTM ist.
20.6. Hangneigungskarte
Zeigt die Steilheit jedes Abschnitts an.
20.7. Belichtungskarte
Definiert die Orientierung der Oberfläche.
20.8. Karte der Strömungsrichtungen
Zeigt die wahrscheinliche Bewegung des Oberflächenwassers.
20.9. Abflussakkumulationskarte
Hebt die Stellen hervor, an denen Threads zusammengeführt werden.
20.10. Wärmekarte
Zeigt Temperaturanomalien an.
20.11. Spektralkarte
Zeigt den Zustand der Vegetation und der Oberfläche.
21. Definition von Änderungen
Die wertvollste Funktion des Systems ist der Vergleich verschiedener Datumsangaben.
Folgende Aspekte werden analysiert:
Oberflächenbewegung;
Höhenänderung;
Zunahme von Rissen;
Wachstum von Erosionsrinnen;
Sedimentablagerung;
Kanalwechsel;
Verlust der Vegetation;
Wachstum von Sträuchern;
Baumfällung;
Straßenwechsel;
Zustand der Ingenieurbauwerke.
LiDAR- und photogrammetrische Punktwolken können genutzt werden, um die Geometrie von Erdrutschen zu vergleichen und deren Bewegung abzuschätzen. Der USGS verwendet Punktwolken, Photogrammetrie und LiDAR, um Massenbewegungen und Hangprozesse nach Bränden zu analysieren.
22. Erdrutschanalyse
Der Algorithmus identifiziert:
Hauptvorsprung;
seitliche Ränder;
Zugrisse;
Ausbuchtungen am Boden;
Vegetationsstörungen;
Straßenverlegung;
neue feuchte Stellen;
Materialansammlungszonen.
Die Drohne zeigt die Oberflächengeometrie an, ermittelt aber nicht automatisch die Tiefe der Gleitfläche.
Für einen Ingenieursbericht werden folgende Angaben benötigt:
Piezometer;
Neigungsmesser;
Geophysik;
Bohren;
Labortechnische Bodeneigenschaften.
23. Erosionsanalyse
Das System ermittelt:
Länge der Erosionsrinnen;
Tiefe;
Breite;
Volumen des entfernten Materials;
Wachstumsrate;
Anschluss an die Straße;
Schäden an Terrassen;
Sedimentationszonen.
Eine erneute Messung nach einem Regensturm ermöglicht es uns, das tatsächliche Ausmaß der Erosion abzuschätzen.
24. Straßenanalyse
DREVO AeroSense Drohnenvermessungen:
Spuren;
Gräben;
Rohre;
Brücken;
Dämme;
Risse;
Senkung;
Unschärfe auflösen;
Schneeverwehungen;
Umstürzende Bäume.
Folgende Elemente werden automatisch markiert:
verstopfte Durchlässe;
Wasser auf der Leinwand;
Änderung der Hanggeometrie;
neue Umgehungsstrecken;
Beschädigung des Notüberlaufs.
25. Analyse der Quellen und Flöze
Thermische und sichtbare Bildgebung helfen bei der Identifizierung von:
Kälte- oder Wärmeanomalien;
nasse Streifen;
Veränderung der Vegetation;
neue Ausgänge;
Verschwinden des feuchten Flecks;
trüber Bach nach einem Wolkenbruch.
Das Vorhandensein einer thermischen Anomalie beweist jedoch nicht das Vorhandensein einer Quelle.
Der erkannte Bereich wird überprüft:
Geländevermessung;
Durchflussmessung;
Temperatur;
elektrische Leitfähigkeit;
Geologie.
26. Vegetationsanalyse
Das System klassifiziert:
nackter Boden;
Kräuter;
Sträucher;
Bäume;
trockene Vegetation;
beschädigte Bereiche;
verbrannte Gebiete;
invasive Lebensgemeinschaften.
Für jedes Pflanzenpolygon werden folgende Strukturen gebildet:
Quadrat;
durchschnittliche Körpergröße;
Dichte;
Spektralindex;
thermischer Zustand;
saisonaler Wandel;
Brandgefahr;
Priorität der Umfrage.
27. Feueraufträge
Vor dem Feuer
Kraftstoffkennfeld;
Messung der Trockenbiomasse;
Überprüfung der Brandschutzwege;
Tanksteuerung;
Inspektion von Stromleitungen.
Während des Brandes
Suche nach der Vorderseite;
Erkennung von Punktherden;
Beurteilung der Ausbreitungsrichtung;
Straßenkontrolle;
Hilfe bei der Personensuche.
Die Flüge werden nur in Abstimmung mit den Feuerwehren durchgeführt, um den Betrieb bemannter Flugzeuge nicht zu beeinträchtigen.
Nach dem Brand
Kartierung des Brandgebiets;
Suche nach Verfall;
Bodenschadenanalyse;
Definition von Schlammstrom-Einzugsgebieten;
Kontrolle der Notwasserwege;
Wiederherstellungsplanung.
28. Arbeiten nach einem ungewöhnlichen Starkregen
Prioritätsreihenfolge:
Notwasserwege;
Straßen und Brücken;
obere Täler;
Erdrutschgebiete;
Quellen;
Terrassen und Lagertanks;
Vegetation;
Sedimente.
Die Drohne sollte nicht zu tief über instabilen Wasserwegen fliegen, wo Steinschlag, starke Turbulenzen oder Verbindungsabbrüche möglich sind.
29. Künstliche Intelligenz
KI wird für die Voranalyse eingesetzt:
Oberflächensegmentierung;
Änderungserkennung;
Vegetationsklassifizierung;
Risserkennung;
Erkennung von Verkehrsstaus;
Bestimmung von thermischen Anomalien;
Beurteilung von Brandlasten;
Vergleich mit dem vorherigen Flug.
KI sollte nicht selbstständig eine endgültige Diagnose stellen:
"Ein Erdrutsch ist unvermeidlich";
"Trinkwasser";
„Der Frühling ist wiederhergestellt“;
"sicherer Hang".
Es bildet sich:
Wahrscheinlichkeit;
Grad der Veränderung;
Vertrauensniveau;
Notwendigkeit von Bodentests.
30. Integration mit einem digitalen Reisepass
Nach der Verarbeitung werden die Daten automatisch mit den Passobjekten verknüpft.
Für jeden Abschnitt werden folgende Daten aktualisiert:
Scandatum;
Höhenmodell;
Zustand der Vegetation;
Erosion;
Straßenschäden;
Warnschilder vor Erdrutschen;
Zustand der Bauwerke;
Feuerlast;
neue Fotos;
Risikostufe;
empfohlene Aufgaben.
Vorherige Versionen werden nicht gelöscht.
31. Integration mit dem digitalen Zwilling von Mountain
Der digitale Zwilling nutzt Drohnendaten, um:
Klarstellung zur Erleichterung;
Aktualisierungen der Rauheit;
Veränderungen der Vegetationsbedeckung;
Abflussberechnung;
Hochwassermodellierung;
Brandsimulation;
Bestimmung des Sedimentvolumens;
Überprüfung der Notfallrouten;
Bestimmung von Gebieten für zukünftige Untersuchungen.
32. Scanvorschriften
Grundlegendes Scannen
Durchgeführt vor Beginn der Restaurierungsarbeiten.
Saisonal
dann schmilzt der Schnee;
vor der Waldbrandsaison;
nach der Trockenzeit;
vor der Periode starker Regenfälle.
Geplante jährliche
Vollständiger Zustandsvergleich.
Ereignisreich
Nach:
ungewöhnlicher Starkregen;
Feuer;
Erdrutsch;
Erdbeben;
starker Wind;
gewaltiger Geldsegen;
Straßenzerstörung.
Hochrisikogebiete
Kann gescannt werden:
monatlich;
nach jedem bedeutenden Ereignis;
wenn Bodensensoren ausgelöst werden.
33. Genauigkeit und zulässige Abweichungen
Für jedes Objekt wird eine minimale Änderung festgelegt, die das System zuverlässig erkennen muss.
Zum Beispiel:
geringfügige Erosion;
Änderung der Fahrspur;
Öffnung eines großen Risses;
Erdrutschverschiebung;
Verlust der Vegetation;
Ansammlung von Sedimenten.
Die erforderliche Genauigkeit wird bestimmt durch:
Flughöhe;
Kameratyp;
Anzahl der Kontrollpunkte;
überlappen;
die Notwendigkeit von LiDAR;
Häufigkeit von Wiederholungsmissionen.
Von einer billigen Vermessung ohne angemessene geodätische Kontrolle kann keine Millimetergenauigkeit verlangt werden.
34. Qualitätskontrolle der Ergebnisse
Folgende Punkte werden überprüft:
vollständige Abdeckung;
Schärfe der Fotos;
Genauigkeit der Georeferenzierung;
Nähfehler;
Wolkendichte;
Anwesenheit von Schatten;
ausgelassene Abschnitte;
Abweichung von den Vergleichswerten;
Übereinstimmung der Kontrollpunkte;
Sensorkalibrierung.
Das Ergebnis erhält die Qualitätsklasse:
Q1 - Ingenieurwesen;
Q2 - kartografisch;
Q3 - Überblick;
Q4 - Notfall unvollständig;
Q5 - nicht für Messungen geeignet.
35. Systembeschränkungen
Die DREVO AeroSense Drohne ersetzt nicht:
Hydrogeologe;
Geotechnik;
Bodengeodäsie;
Bohren;
Laboranalysen;
Piezometer;
Neigungsmesser;
Feldinspektionen.
Die Drohne zeigt die Oberfläche und ihre Veränderungen gut.
Es definiert in eingeschränkter Weise:
Grundwassertiefe;
Erdrutschtiefe;
innerer Aufbau des Gesteins;
chemische Zusammensetzung von Wasser;
Hangstabilität ohne ingenieurtechnisches Modell.
36. Flugsicherheit
Folgendes muss berücksichtigt werden:
nationale Luftfahrtgesetzgebung;
Sperrgebiete;
Flüge außerhalb der Sichtweite;
Nähe zu Flughäfen;
Schutzgebiete;
Anwesenheit von Personen;
Stromleitungen;
Vögel;
Brandbekämpfung aus der Luft;
Rettungseinsätze.
Autonomie entbindet den Bediener nicht von seiner Verantwortung.
37. Auswirkungen auf Tiere
Fliegen kann beunruhigend sein:
brütende Vögel;
große Säugetiere;
Fledermäuse;
Herden;
seltene Arten.
Für sensible Bereiche gelten folgende Bestimmungen:
saisonale Beschränkungen;
Mindesthöhe;
Umgehungsstrecken;
Hängebegrenzung;
Reduzierung der Fluganzahl;
Beobachtung eines Biologen.
38. Datenspeicherung
Die Originaldaten werden getrennt von den verarbeiteten Daten gespeichert.
Das Archiv umfasst:
Fotografien;
Video;
LiDAR;
GNSS und IMU;
Flugprotokolle;
Kameraparameter;
Kontrollpunkte;
Orthofoto;
Reliefmodelle;
Qualitätsbericht;
KI-Ergebnisse;
Expertenmeinungen.
Die Formate müssen offen und für die langfristige Nutzung geeignet sein.
39. Digitaler Missionspass
Jeder Flug erhält einen separaten Eintrag:
Missionskennung;
Datum und Uhrzeit;
Operator;
Gerät;
Nutzlast;
Route;
Höhe;
Geschwindigkeit;
Wetter;
Wind;
Beleuchtung;
Sensoreinstellungen;
Kontrollpunkte;
Datenvolumen;
Qualitätsklasse;
erkannte Anomalien;
Folgemaßnahmen.
40. Das Ergebnis einer abgeschlossenen Mission
Die vollständige Mission der DREVO AeroSense Drohne sollte Folgendes liefern:
aktueller Orthofotoplan;
digitales Höhenmodell;
digitales Oberflächenmodell;
klassifizierte Punktwolke;
Hangneigungskarte;
Karte der Wasserwege;
Vegetationskarte;
Wärmekarte;
Erosionskarte;
Karte der Erdrutschwarnzeichen;
Straßenzustandskarte;
Karte der Brandbrennstoffe;
Liste neuer Anomalien;
Vergleich mit der vorherigen Mission;
Aufgaben für die Bodentruppe.
41. Implementierungsreihenfolge
Schritt 1: Einfache RGB-Drohne
Erstellung eines Orthofotos und eines primären Höhenmodells.
Phase 2. Geodätisches Netzwerk
Installation von Benchmarks und RTK/PPK-Bindung.
Phase 3. Multispektralmodul
Überwachung von Vegetation und Boden.
Stufe 4. Wärmebildkamera
Quellen, Brände, Feuchtigkeitsanomalien.
Phase 5. LiDAR
Bewaldete und geotechnisch anspruchsvolle Gebiete.
Phase 6. KI-Vorteil
Automatische Erkennung von Objekten und Veränderungen.
Phase 7. Digitaler Zwilling
Datenfusion mit bodengestützten Sensoren.
Phase 8. Autonome Stationen
Automatischer Start nach einem Alarm oder gemäß einem Zeitplan, sofern dies rechtlich und technisch zulässig ist.
Das letzte Prinzip
Die DREVO AeroSense Drohne wird zum Luftbildmessinstrument für das gesamte DREVO Living Mountains Programm.
Es vereint:
Photogrammetrie;
LiDAR;
Multispektrale Bildgebung;
Analyse von Wärmebildern;
Stichprobenkontrolle;
KI-Verarbeitung;
erneute Messung;
digitaler Reisepass;
Digitaler Zwilling des Gebirges.
Der Wert einer Drohne bemisst sich nicht an der Anzahl der aufgenommenen Bilder, sondern an ihrer Fähigkeit, dieselbe Steigung erneut zu vermessen, reale Veränderungen zu erkennen und diese in konkrete ingenieurtechnische Maßnahmen umzusetzen.