Anyag elterítés és anyag eltávolítás kalkuláció

Az ipari területeken gyakran szükség van a felesleges anyag eltávolítására és a gödrök térfogatának mérésére annak érdekében, hogy a területet vízszintbe hozzák és hatékonyan tervezhessék az anyagok szállítását, felhasználását, illetve megkezdhessék a különböző telepítési munkálatokat, ugyanis lehetővé teszik igen rövid idő alatt a hatékony adatgyűjtést és a pontos információk szolgáltatását, egy hagyományos földmérőnek ez a feladat akár napokig eltarthat. Ez az esettanulmány bemutatja, hogy hogyan járul hozzá a drónalapú fotogrammetria a földmunkák monitorozásában.

Felesleges anyag eltávolítása: Az ipari területen felhalmozódott felesleges anyagok pontos lokalizálása, mennyisége és eltávolítása.

Gödör térfogat mérése: A gödrök térfogatának pontos meghatározása annak érdekében, hogy meg lehessen határozni, mennyi anyag szükséges a gödör feltöltéséhez.

A fotogrammetria alapvetően olyan technika, amely lehetővé teszi a térbeli pozíciók és alakok meghatározását fényképek alapján.

A terepi modell előállítás folyamata a következő főbb lépésekből áll össze:

• Felvétel készítése: A drónok különböző szögekből és eltérő magassági helyzetekből készítenek légi felvételeket a területről, megfelelő felbontással és magas pozitív átfedéssel.
• Pontok azonosítása: Az azonosított pontok, referenciapontok alapján kalibrálják a felvételeket, figyelembe véve a kamerapozíciót és orientációt.
• Pontfelhők generálása: A felvételeket feldolgozzák számítógépes szoftverek segítségével, és pontfelhőket generálnak, amelyek tartalmazzák a térbeli koordinátákat és a felvételeken látható pontok magasságát.
• Terepi Modell felépítése: A pontfelhőkből létrehozzák a terepi modellt, amely tartalmazza a terület topográfiáját és domborzatát. Ez a modell részletes és pontos reprezentációja a földfelszínnek.
• Térfogatmérés: A terepi modell alapján térinformatikai szoftverek felhasználásával megfelelő kijelölési és számolási technikával, illetve a terepi adottságok ismeretével meghatározzuk a térfogati értéket.

Gyakorlati példa: Hogyan mérjük egy gödör térfogatát drónnal?

A felmérések logikája mindig két lépcsőből áll össze: minőségi adatgyűjtés és hatékony adatfeldolgozás.

A feldolgozási folyamatot a repülés előzi meg. Repülés előtt pedig ajánlom az alábbi cikkünket, avagy mire figyeljek repülés előtt?

Repülés során tervezetten és manuálisan is készítünk anyagot a területről. Általában a kiindulási alapot egy ortofotó, azaz felülnézeti kép adja, amelyet tervezetten szoktunk repülni, ugyanis a legalapvetőbb küldetéstervezési szoftverek, például DJI Pilot, Pilot2, Pix4D, DroneDeploy…stb. biztosítja számunkra ezt a funkciót, általában ipari területeket akadályoktól függően, de 35 – 40 méteres repülési magassággal repüljük, mert ez már általában 1.5 vagy az alatti GSD értéket szokott jelenteni. Ugyanakkor az így előállított fényképes adathalmaz korántsem elég egy 3D modell összeállításhoz. 3D modellnél nem elég egy felülnézeti kép, hisz az objektumoknak az oldalnézeti információjára is szükségünk van, ezért a gödröt vagy a nagyon alacsony magasságból más irányszögből manuális jelleggel befotózzuk úgy, hogy annak minden pontja legyen rajta a felvételen, mert, ha nincs, akkor az algoritmus természetesen automatikusan köti össze a pontokat, de kevés pont esetén a modell torzulhat. A gödör esetében különösen fontos, hogy drón a fényképezés során megfelelően belásson a gödörbe, legyen kellő referenciapont a gödör oldalfalairól és az aljáról is, máskülönben értelmezhetetlen lesz.

Ábrán látható egy szimpla felülnézeti a kép a mérendő területről.

A második lépés a képek betöltése, feltöltése (attól függően, hogy online vagy offline kiértékelő alkalmazással van dolgunk), majd az összeállított anyagon való elemzések elvégzése. A képekből létrehozott modellen gondos odafigyeléssel és türelmesen jelöljük körbe gödröt, mert, ha nem pontos a kijelölés, akkor az eredmény is pontatlan lesz. Térinformatika egyik alapszabálya, hogy ha hibás a bemenet, akkor a visszacsatolt információ is hibával terhelt lesz.

Fontos, hogy ne a gödör belsejét vegyük célba a kijelölés során, ugyanis, ha a gödör alját jelöljük körbe, akkor mindösszesen a gödör alapterületét fogjuk megkapni, ami nem elég információ, így a számítás során az alábbi képen látható módon a gödör külső élét jelöljük körbe, mert a térfogatszámítás során a pontokat átlagolja a rendszer és egy tökéletes 3D síkot fog képezni számunkra, amivel elvágja a modellt, és két értékünk lesz a sík alatti és sík feletti terület. Természetesen a sík feletti részérték, ha jó a kijelölésünk, akkor 0 érték lesz, a sík alatti részérték fogja megadni a valós térfogati értéket, ami arra a kérdésre válaszol, hogy milyen mennyiségű anyaggal kell feltölteni a gödröt, hogy vízszintbe hozzuk a területünket.

Eredmény: 2505 m3 anyaggal kell feltölteni a gödröt, 0.2 Ha területen

Egész egyszerűen, ha a gödör alját jelöltük volna körbe, akkor az alapterületen kívül azt a térfogati mennyiséget kaptuk volna meg eredményül, ami a gödör alján levő síkon található. Tehát térfogatszámítás során vágási síkban kell gondolkodni és arra kell figyelni, hogy mihez képest fog a rendszer számomra kalkulálni.

Gyakorlati példa: Anyag eltávolítás, mérjük meg, hogy mennyi anyagot kell elszállítani a területről, hogy vízszintbe hozzuk?

A közel 30 hektáros terület egy részén, még pedig 4.5 Ha területen a tulajdonos napelemes rendszert szeretne telepíteni, de maga a terület az elég egyenetlen, és arra a kérdésre kell válaszolni, hogy ezen a kitáblázatott területen belül mennyi az a felesleges anyag, amit el kell távolítani ahhoz, hogy egy szintben legyen a terület. A mérést a kijelölt területen található legalacsonyabb ponthoz képest kell elvégezni.

A felmérés alapján a korábbiakban tárgyalt felülnézeti kép, ortofotó adja, ugyanakkor térfogatmérésnél beszéltünk róla, hogy oldalirányú, más irányszögű képekkel ki kell egészíteni az adathalmazt, így a terület minden oldaláról a terület középpontja felé manuális jelleggel kiegészítő fotókat készítettem. Az alábbi képen látható a teljes terület felülnézeti képe.

A kért 4.5 hektáros területet szépen kijelöltem és térfogatmérést indítottam. A bemeneti információ az volt, hogy a legalacsonyabb ponthoz képest kell számolni, ezért a térfogatmérés során képzett sík esetében nem átlagoljuk a pontok helyzetét, hanem a legalacsonyabb ponthoz képest hozzuk létre a síkot. Így a sík feletti térfogat érték lesz az mennyiség, amelyet el kell távolítani, ez esetben: 5530 m3

A másik kérdés pedig az, hogy honnan kell az anyagot eltávolítani?

A térfogatmérés során keletkezik egy úgynevezett „surface profile”, azaz egyszerűen magyarra fordítva felületi profil, amelyen kirajzolódik a mérés határvonalával közbezárt modell felülete, topográfiája. Ezt képzeljük el úgy, hogy amikor egy kijelölt területen térfogatmérést indítok, akkor egy rácsháló rávetül a térképre és a valós domborzati értékeket, adottságokat fogja nekem ez feltüntetni. Egész egyszerűen a domborzat formáját, alakját mutatja. Ezért van az, hogy egy például depónál kimagaslik a rácsháló, a sík részeknél pedig lapos. Ez a felületi profil kirajzolható a programban a térfogatmérés során, és az alábbi képen látható, hogy ahol ez a háló kvázi kiemelkedik, ott van plusz felesleges anyag, amit el kell távolítani, ezeket pontos koordináták behatárolásával be is lehet jelölni és akár egy KML fájlt is lehet belőlük készíteni.

Ellenőrzésként egy másik lehetőség, hogy generálunk egy szintmodellt a területről, amely tartalmazza konkrétan a magasság értékeket a területen.

A kijelölt területre rászűrve pedig látható, hogy hol milyen szintérték található. Minél inkább piros, sárgás árnyalatot látunk, annál magasabban fekszik a terület, minél inkább kékes árnyalatot, annál alacsonyabban. Ez alapján tudunk például eróziós foltokat, víznyomásos talajt is kiszűrni.

Szintmodellhez kapcsolódóan tananyagunkban rengeteg hasznos információt megtalálsz.