Fotogrammetrie Firmy

Lidaretto: původní slovenský Lidar. Rozhovor o možnostech použití s Erikem Frohmannem

Výsledok skenovania priebehu elektrického vedení vysokého napätia pomocou lidaru na drone Altura Zenith. Lokalita Nové Mesto nad Váhom

Na otázky Zeměměřiče odpovídá Erik Frohmann ze společnosti GEOTECH Bratislava.

Co je lidaretto?

Jednoducho povedané, lidaretto je malý mobilný laserový skener, tiež nazývaný ako Lidar.

Vďaka jeho kompaktným rozmerom a hmotnosti len cca 1,5 kg je možné ho použiť na viacerých mobilných platformách, ako je dron, auto, čln, tiež môže byť nesený na chrbte merača, alebo dokonca umiestnený na statíve. Táto univerzálna použiteľnosť ho robí veľmi výhodným pre použitie na rôznych aplikáciách. Napríklad pri skenovaní z dronu viete zmapovať veľké územie, ale dronom by ste nemali lietať nad zastavaným územím, ktoré ale zase môžete rýchlo naskenovať zo zeme, ak umiestnite lidaretto na strechu auta. Ak potrebujete skenovať napr. lokalitu, kde je autám vjazd zakázaný, môžete ju prejsť s lidarettom na chrbte, buď kráčaním, alebo ešte rýchlejšie na elektrickej kolobežke. Koncept lidaretta je výhodný aj z hľadiska investícií, keďže užívateľ si zakúpi jedno zariadenie, ktoré vie využiť viacerými spôsobmi.

Lidaretto inštalovane na drone DJI M600 PRO

Lidaretto môže byť samozrejme využívané aj formou služby, ktorú vieme záujemcovi poskytnúť my, alebo užívateľ, ktorý si ho od nás zakúpi.

Našou víziou je, že malé mobilné skenery ako je lidaretto dokážu nahradiť bežný spôsob zberu dát v teréne, ako ho teraz robia napr. geodeti, keď pomocou RTK roverov zameriavajú jednotlivé zvolené objekty v teréne bod po bode. Takéto meranie je časovo veľmi náročne a môže sa stať, že merač zabudne niečo zamerať a musí sa vrátiť na lokalitu znovu, čo znamená ďalší čas naviac a peniaze.

Mobilný skener dokáže naskenovať milióny bodov za pár sekúnd s vysokou hustotou a dostatočnou presnosťou veľmi pohodlným spôsobom. Užívateľ si potom v kancelárii pohodlne vyberá z vygenerovaného georeferencovaného mračna bodov súradnice objektov, ktoré by ináč musel ísť zamerať každý zvlášť.

Tento prístup u nás nazývame virtuálnou geodéziou. Ak sa na skenované dáta aplikujú technológie umelej inteligencie, možno bude v budúcnosti vygenerovanie 3D modelu, alebo CAD výkresu z mračien bodov výsledkom jediného kliknutia.

Výsledok skenovania starého kamenolomu pomocou lidaru na drone Altura Zenith. Využitie pre výpočty kubatur. Lokalita Stupava

Z vašeho webu vyplývá, že jste si lidaretto vyvinuli sami. Proč?

Lidaretto sme začali vyvíjať v roku 2015. Rozhodnutie vyvinúť vlastný lidar vzišlo z požiadavky nášho zákazníka, ktorý mal záujem zakúpiť v tom čase profesionálny dron s lidarom. Naša firma sa dlhodobo špecializuje na predaj dronov, ale s lidarom sme vtedy nemali žiadne skúsenosti. Po prieskume trhu a zistení, aké lidary pre drony boli dostupné, sme zistili, že ich cena prevyšuje rozpočet nášho zákazníka a ten nebude možné navýšiť. Ako obchodný zástupca kanadskej spoločnosti Novatel na Slovensku sme mali prístup k špičkovej GNSS/IMU technológii a preto sme sa rozhodli skúsiť vyvinúť vlastný lidar, do ktorého integrujeme GNSS/IMU od Novatelu a najpoužívanejšie lidarové moduly americkej spoločnosti Velodyne. Podarilo sa nám vytvoriť vývojový tím odborníkov na hardvér a softvér a výsledkom bol prvý model lidaretta, pri ktorom sme sa veľa naučili a teraz môžeme naše skúsenosti aplikovať pri výrobe ďalších modelov, ktoré neustále vylepšujeme.

K čemu nejčastěji zákazníci lidaretto používají?

Využitie lidaretta je veľmi univerzálne, čo potvrdzujú aj naše skúsenosti s tým, ako ho využívajú naši zákazníci, prípadne na akých projektoch ho používame my, keď pomocou lidaretta poskytujeme služby našim klientom. Pri použití na drone môže ísť o mapovanie povrchu terénu, čo je výhodne, ak ide o náročný prípadne zarastený terén, ktorý by geodet prešiel len s ťažkosťami.

Lidar na drone sme použili na mapovanie skládok, okolia vodných tokov, tras produktovodov, diaľnic, alebo elektrických vedení. Lidaretto umiestnené na streche auta je veľmi efektívne pri mapovaní uličných pásov, kde za pár minút máte naskenované kilometre ulíc.

Skenovanie s lidarettom neseným na chrbte bolo zase výhodne pri skenovaní mostov, centier miest, mapovaní okolia železničných tratí, alebo lyžiarskych svahov vo Vysokých Tatrách.

K čemu všemu by mohli zákazníci Lidaretto používat?

Použiteľnosť lidaretta závisí od prostredia, v ktorom by malo byť nasadené. Lidaretto v súčasnej podobe využíva GNSS/IMU technológiu na určovanie presnej trajektórie, po ktorej sa pri skenovaní pohybuje. To znamená, že pre dosiahnutie najvyššej presnosti je potrebné pohybovať sa v priestore s dostatočným výhľadom na GNSS družice. Preto lidaretto zatiaľ nemôže byť použité na skenovanie interiérov.

Výsledok skenovania priebehu elektrického vedení vysokého napätia pomocou lidaru na drone Altura Zenith. Lokalita Nové Mesto nad Váhom

Pokiaľ ale existujú podmienky na optimálny prijem signálov z družíc GNSS, pričom použitý interný prijímač najnovšej generácie podporuje všetky signály družíc GPS, GLONASS, GALILEO aj BEIDOU, môže sa lidaretto použiť na skenovanie akýchkoľvek objektov. Ideálne je ho použiť na rozsiahle oblasti, kde sa najviac prejaví jeho efektivita pri zameraní čo najväčšieho územia za krátky čas. Samozrejme je potrebné brať do úvahy presnosť, ktorú dokáže zabezpečiť a tiež dosah jeho lidarového modulu, aby bol zvolený správny postup na jeho použitie.

Když přijde řeč na přesnost, jak jste optimalizovali poměr mezi velkým objemem dat a potřebnou přesností? Vycházeli jste z nějakého standardu?

Presnosť určenia polôh bodov pri skenovaní pomocou lidaretto je daná presnosťou použitých technológií. Lidary od Velodyne merajú vzdialenosti s presnosťou ± 3 cm. Presnosť určenia polohy pomocou GNSS formou postprocesingu je za optimálnych podmienok 1-2 cm, preto môžeme povedať, že presnosť určenia polohy je cca 5 cm do príslušnej vzdialenosti od lidaru, ktorá závisí od parametrov použitej IMU jednotky. Pri tom hovoríme o absolútnej presnosti bodov, keďže dáta sú vygenerované priamo v 3D súradniciach, napr. JTSK, alebo UTM. Lidaretto môže byť potom používané pre štandardné mapovanie alebo úlohy katastra nehnuteľností, kde je táto presnosť vyhovujúca.

Objem surových skenovaných dát je asi 1GB za 8 minút, z čoho je vidieť, že pri lidarovom skenovaní sa pracuje so značným objemom, ale výslednú veľkosť mračien bodov si môže užívateľ optimalizovať zvolením vhodného dosahu a hustoty bodov, tak aby bola primeraná požiadavkám jeho aplikácie. Určite je pre prácu s mračnami bodov vhodné používať čo najvýkonnejšie počítače.

Výsledok skenovania poľnohospodárskej lokality pomocou lidaru na drone DJI M600. Mračno bodov je ofarbené reálnými RGB farbami. Využitie pre zišťovanie svahovitosti pôdy. Lokalita Bratislava

Jaký software bych jako zákazník potřeboval k práci s daty z lidaru? Dostanu s Lidarettem software?

Pri používaní skenera Lidaretto je potrebné štandardne využívať tri druhy softvérov. Prvým je softvér Lidaretto Creator, ktorý sme sami vyvinuli a ktorý slúži na generovanie georeferencovaných mračien bodov vo formáte LAS z dát uložených počas skenovania. Užívateľ si v ňom môže zvoliť, ktorú časť trajektórie bude exportovať, aký bude limit pre dosah lidaru, akú hustotu budú mat exportované dáta a v akom budú súradnicovom systéme. Lidaretto Creator je softvér, ktorý užívateľ dostane spolu so skenerom.

Ďalším softvérom je Inertial Explorer od spoločnosti Novatel, ktorým sa formou postprocesingu spočíta veľmi presná trajektória, po ktorej sa pohyboval skener. Je to obdoba zvyčajného postprocesingu GNSS statických alebo kinematických dát, ktorý robievajú aj geodeti vo svojej praxi a rovnako aj v prípade spracovania GNSS dát zo lidaretta je potrebné použiť referenčné dáta napr. zo siete (v ČR je to napr. CZEPOS) alebo z vlastnej bázovej stanice. Špecialitou Inertial Explorer je, že okrem GNSS dát zároveň spracováva aj IMU dáta, ktoré sú dôležité pre správne zistenie natočenia skenera počas skenovania. Súbor s presnou trajektóriou sa potom použije v softvéri Lidaretto Creator na generovanie mračien bodov. Keďže softvér Inertial Explorer predstavuje výraznejšiu investíciu a vyžaduje určite skúsenosti nakoľko ponúka obrovské množstvo možnosti pre spracovanie, vieme ponúknuť spracovanie dát trajektórie aj formou služby. Stačí, keď nám užívateľ pošle merané a referenčné GNSS dáta a my mu pošleme súbor so spracovanou presnou trajektóriou.

Samotné mračno bodov predstavuje akýsi polotovar s miliónmi až miliardami bodov a záleží od aplikácie, ktoré údaje a akým spôsobom budú z mračien bodov získané. Najjednoduchším spôsobom, môže byť výber významných bodov z mračna bodov, ktoré zodpovedajú bodom, ktoré by geodet zameriaval v teréne pomocou klasickej geodetickej techniky, napr. okraje ciest a chodníkov, rohy budov, stromy, stĺpy, šachty a pod. Toto všetko môže užívateľ robiť v pohodlí svojej kancelárie, nezávisle na počasí a potrebuje na to ďalší softvér, ktorý takúto funkcionalitu podporuje. Potom si zoznam súradníc bodov vybraných z mračna bodov načíta do svojho CAD alebo GIS softvéru a pracuje s nim zvyčajným spôsobom. Pokiaľ potrebuje užívateľ určiť digitálny model terénu, opäť je k dispozícii viacero vhodných softvérov, ktoré umožňujú robiť tzv. klasifikáciu a dokážu automaticky určiť, ktoré body predstavujú terén a ktoré sú objekty nad terénom. Vyber softvérov na prácu s mračnami bodov je veľmi široký a voľbu skôr nechávame na užívateľa, prípadne mu vieme odporučiť niektorý zo softvérov, s ktorými máme skúsenosti.

/ Firmu GEOTECH Bratislava můžete kontaktovat na adrese www.lidaretto.com

/

Článek je ze Zeměměřiče 1/2019. Svůj osobní výtisk objednáte v e-shopu (poštovné zdarma).