Mire jó egy lézerszkennerrel megfejelt drón?

2015. szeptember 4.

A Lechner Tudásközpont is részt vesz a drónalapú adatgyűjtő technológiák lehetőségeinek felkutatásában.

A drónok alkalmazási területeit még csak most tapogatja a világ. Hogy a pilóta nélküli légi járművek (Unmanned Aerial Vehicle, röviden UAV) mely feladatoknál válnak be igazán és hol marad annyiban a drónhasználat a kipróbálás után, azt a hasznosítás ráfordításai és a megtérülés aránya szabja majd meg. A Lechner Tudásközpont, mint a hazai építészeti és építésügyi paletta meghatározó szereplője is részt vesz az új lehetőségek felderítésének folyamatában.

A drónalapú adatgyűjtő és alkalmazási technológiák az előttünk álló években az épületekről és egyéb felszíni objektumokról beszerezhető információ mennyiségét és minőségét is átalakítják. A Lechner szakemberei ezért számos felhasználási tervet dolgoztak ki, amelyek megkönnyíthetik a szakinformatikusok, építészek és építésügyben dolgozók, áttételesen pedig a lakosság, mint felhasználók feladatvégzését (lásd keretes írásunkat).

A tervek megvalósításához vezető út első állomása egy drón beszerzése. A megfelelő UAV, vagyis pilóta nélküli repülőgép kiválasztását komoly kutatómunka előzi meg. A cél egy olyan nagyteljesítményű UAV beszerzése, amely a Tudásközpont portfóliójának minden szegmensét segítheti, tehát sokoldalúan használható, építőipari felmérésre alkalmas, a felméréshez szükséges pontosságú eszközzel felszerelt.

A drónpiac specializálódásának köszönhetően az elvárásoknak legmegfelelőbb piacszeleten több lehetőség is kínálkozik. De lássuk, mire is van szükség pontosan!

Pontfelhő

A lézerszkennerek által felmért pontok sokaságát pontfelhőnek nevezzük. A letapogatás eredményeként létrejött ponthalmaz valós időben látható és kezelhető. A lézerszkenner úgy készít képet az érzékelési sugarába kerülő mozdulatlan térelemekről, hogy a valósághű, hologramszerű kép az érzékelés pillanatától kezdve látható. A pontfelhő lehet színes is, ha a felmérés készítésénél a mérőeszközön található fényképezőgéppel készülnek fotók, majd az utómunka során a felmért pontokat a fotók alapján megszínezik. A pontfelhő egészen életszerű minden olyan helyen, ahol a szkenner érzékelőit semmi nem takarja. Ha nincs fény és emiatt nincs világossági adat, a pontfelhő szürkeárnyalatokban jelenik meg, a lézersugarak visszaverődésének erőssége (másként intenzitása) szerint. A pontfelhő látványa leginkább egy számítógépes játék virtuális terére emlékeztet, amelyben a mozdulatlan elemek élesek és jól láthatóak, a mozgó tárgyak, vagy emberek pedig elmosódott alakok, szellemképek.

Egy ilyen drón mind méretét, mind pedig tudását tekintve más kategóriát képvisel, mint elsősorban szórakozásra kifejlesztett kistestvérei. Az építőipari feladatvégzés nem elhanyagolható súlyú felszerelés emelését, álladó hordozását, ezáltal nagyobb méretet is szükségessé tesz anélkül, hogy a fürgeségről és az egyenletes, sima repülésről le kelljen mondani. A nagy méret a szállításban jelenthet nehézséget, de ezek az okos járművek kihajtható lábaiknak köszönhetően viszonylag kis helyen elférnek, akár egy autó csomagtartójában is. Egy ilyen robusztus és megbízható jármű akció közben egy levegőben úszó molnárka benyomását kelti. Fontos, hogy repülési időtartama legalább fél óra legyen és képes legyen 10-15 kg-os tárgyak felemelésére, szállítására. A mobil áramforrás véges kapacitása miatt a gyártók egyből dupla akkupakkal készülnek. Az akkumulátor erőtartalékainak korlátai, vagy nagyobb teherbírás esetén súlya még mindig megoldatlan technológiai kérdés, egyelőre az akkupark bővítésével növelhető az UAV folyamatos használatának időtartama.

A drón reptetése távirányítással, vagy előre programozott útvonal megadásával lehetséges. Az okos UAV figyeli és kikerüli az útjába kerülő tereptárgyakat, mikor előírt útvonalán önállóan közlekedik. Repülési magassága napos és szélcsendes időben átlagosan 350 méter, tehát hazánk legmagasabb épületének, a 314 méteres Lakihegyi adótoronynak a felmérése sem okozhat problémát. Egészen széles hőmérséklet-intervallumon belül képes dolgozni, nagyjából 5 és 60 Celsius-fok között biztonsággal megoldja a feladatot. A széllel már jobban kell vigyázni. Mérsékelt szélben még igen, ám élénk, 8 m/s-ot meghaladó erősségű szélben már nem célszerű felengedni (viszonyításképpen: a fővárosban 1,8 m/s az átlagos szélerősség). A drón észleli a szelet és olyan irányba dönti saját magát, hogy röpte a környezeti hatás ellenére sima és egyenletes maradjon.

A lézerszkenneres pilóta nélküli légi járművek nagyjából fél kilométernyi, vagy akár ennél nagyobb távolságra is képesek letapogatási pontokat lőni. A szkenner látószöge 330 fokos, a maradék 30 fok természetesen abból adódik, hogy a lézer a gépek hasán található, így a hordozótest a sugarak útjából egy kis részt kitakar.

Mivel drága és balesetveszélyes eszközről van szó, használatuk betanítás után lehetséges. Noha a törvényhozásig nem jutott el még a pilóta nélküli repülőgépek reptetésének kérdése, előbb-utóbb el fog. Egyes szakemberek amellett érvelnek, hogy a drónok, vagy legalábbis bizonyos drónok reptetése repülővizsgához legyen kötve. Amennyiben ez az elképzelés jogszabályban ölt testet, a cikkünkben taglalt nagyméretű és komoly UAV-k használatához biztosan szükség lesz erre az engedélyre. Erre a méretre jellemző, hogy a felszálláshoz és landoláshoz 4x4 méteres szilárd szabad felületre van szükség. A drónalapú adatgyűjtés fejlesztése a közeli jövőben remélhetőleg kitér az adatok tárolásának egyszerűsítésére, projektenként ugyanis nyugodtan számolhatunk egy néhány terabájtos winchesterrel, mint tárolási egységgel, ami rendkívüli mennyiségű adatot jelent.

Csak néhány példa…

Mire használható egy drón az építőiparban?

Szolgálhatja az építtetőt – a drónárak miatt nagyobb volumenű beruházások esetén –, ha időről időre ellenőrzi az építési folyamatot az UAV időnkénti felengedésével. A szkennelési adatok elemzésekor rögtön kiderül, ha az épület terveiben foglaltak esetleg eltérnek a valóságtól, így az építtetőnek lehetősége van a visszabontásra idejekorán, a költségek lehető legkisebb emelkedésével. Az építkezési helyszínek további felmérése és ellenőrzése is lehet drónfeladat.

Használható a drón a jelenleg 2D-ban létező területrendezési tervek modernizálásában, térbelivé tételében. Noha ez a folyamat évekbe telik, a felmérések eredményeképpen alakhelyes információk állnak majd rendelkezésre. Ilyen pontos adatok megadása a jelenlegi tervadatbázis létrejöttekor jellemző kézi mérések idején még nem volt gyakorlat, noha lehetséges lett volna.

A települések épületeinek felmérésével kapcsolatban elmondható, hogy a légifotókból nyerhető adatok, vagy a mozgó járműre szerelt rendszerkomponens által készített pontfelhőadatok részletezettsége hiányosabb egy lézerszkennerrel felszerelt drón segítségével nyert instant adathalmaznál. A légifelvétel ugyan belát a házak közé, az utcáról nem látható területekre, azonban az épületek méretét csupán a felülnézeti képből tudja megállapítani. A mozgó járműről gyűjtött pontfelhőadatok pedig az épületek mögötti részekre nem terjedhetnek ki. Azonban egy drón hasáról lézersugarakkal tapogató szkenner a belső udvarban álló épület magasságát is méri, nem csak a tető méretét, ami a részletezettség mértékét jelentősen megnöveli. A technológia nagy előnye, hogy eredményeként valós időben analizálható a szkenner által mért pontfelhő-információ.

Ha például építkezni szeretnénk és a szintezéshez szükségünk van a szomszéd épületek magasságára, ezeket egy drónnal végzett felmérés eredményéből gyorsan elérhetjük, s nem szükséges papírokért sorban állni az illetékes hivatalnál.

A különleges épületek külső felmérésére, 3D leképezésére is kiválóan alkalmas egy pontfelhő készítésre képes UAV. Romok, málló kastélyok, műemlékek, várak, kúriák és egyéb leromlott állapotú épületek felmérése után az adatok bármikor előhívhatók, melyek alapján elkezdődhet a rekonstrukció akkor is, ha idő közben az épület teljesen elenyészett.