Drone-kuvadatan tuottaminen, analysointi ja fotogrammetria

Abstract

Opinnäytetyössä tutkitaan dronella suoritettavaa ilmakuvausta ja sen eri osa-alueita. Työhön kuului ennakkotutkimusta kuvauksesta ja kuvaustekniikasta sekä muutamia kenttäkokeita Pirkanmaan alueella automaattisten tarkastuslentojen työvaiheiden ja niiden haasteiden löytämiseksi. Lopullisena tavoitteena oli arvioida, kuinka työvaiheita voidaan automatisoida ja mitä osa-alueita voidaan tulevaisuudessa kehittää. Työ tehtiin Intel Finland Oy:n tukemana ja kenttäkokeista osa suoritettiin osana normaaleja työtehtäviä.

Tarkastuslentojen tulokset käsiteltiin työasema-PC:llä Agisoft Metashape -fotogrammetriatyökalulla sekä Intel Insight -pilvipalvelulla. Fotogrammetrian tavoitteena oli validoida automaattisesti kerätyn kuvadatan kelpoisuutta jälkitarkasteluun ja mittauksiin. Kenttäkokeiden lopputuloksina saatiin tärkeitä havaintoja drone- ja fotogrammetriateknologian tilasta ja automaation hyödyistä. Lisäksi tarkastuslentojen kohteista saatiin erittäin yksityiskohtaiset 3D-mallit sekä pilvipalvelusta että työpöytäsovelluksista.

Tämän työn perusteella havaittiin, että dronet sekä fotogrammetria ovat tasolla, jolla niitä voidaan käyttää tarkastuslentojen yhteydessä erittäin tehokkaasti. Kaikkien työvaiheiden automaatio on uusien pilvipalveluiden ja dronejen lentoautomaation johdosta yhä enemmän hyödynnettävissä. Algoritmit ovat kehittyneet siten, että käsin tehtävää kuvankäsittelyä ja ammattilaisten pitkää koulutusta ei enää välttämättä tarvita hyödyllisen datan tuottamisessa. Kehityskohteena ovat kuvaustekniikan ja kameroiden soveltaminen automaattiseen ilmakuvaukseen sopivaksi. Dronet eivät myöskään ole pelkkiä lentäviä kameroita vaan ne ovat joustava alusta datan keräykselle. Niihin voidaan asentaa antenneja ja sensoreita, joilla mitataan vaikkapa säteilyä ja ilmanlaatua.

Thesis’s purpose was to investigate the workflow of automated aerial inspections by utilizing advanced drones, flight planning software and photogrammetry. Work consists of research phase and a practical phase where the workflow and all its steps were investigated in detail. Field experiments were conducted in Pirkanmaa area in form of inspection flights to find and document the practical challenges of these complex procedures. This thesis was composed in co-operation with Intel Finland Inc. and the field experiments were partly included in normal working tasks.

Image data from the inspections was analyzed and processed with a workstation PC using commercial photogrammetry software and Intel Insight cloud platform. Goal was to evaluate if the image quality from automated inspections is sufficient for accurate analysis and measurements. The field experiments yielded very important observations of the current state of drone and photogrammetry technologies and the benefits of automation of said subjects. Additionally, detailed digital survey maps and digital 3D copies of inspection targets were successfully generated in both cloud and desktop environments.

These results proved that the technology in drones and photogrammetry is already sufficient to be practical even when automated. Photogrammetric analysis can already be done completely automatically without human interaction which has many practical implications in the future. There’s still some work to be done in the field of cameras and their suitability for completely autonomous operation to ensure the quality of datasets. Drones are suitable for much more than aerial photography. Possibilities for sensors and other data gathering equipment are vast. For example, drones can be used to measure air quality and electromagnetic or other kinds of radiation in difficult conditions or environments.