Az épületek műszaki felmérését ma már a legtöbbször különböző pontfelhőalapú technológiák segítik. Az ezek elkészítésére szolgáló eszközök már nemcsak a földön, hanem az épületek homlokzata előtt vagy tetőszerkezete fölött repülő UAV-kra is felszerelhetők, nagyban megkönnyítve a nehezen hozzáférhető részletek felmérését. A technológia gyorsan fejlődik, ezért áttekintjük, hogy mire érdemes odafigyelni, melyek a technológiai trendek és az elterjedt alkalmazási területek.
Drón vagy UAV?
Napjainkban egyre többet hallhatunk a drónokról. Nem csoda, hiszen a legoptimistább becslések szerint is több ezer ilyen eszköz van magyar magánszemélyek és vállalatok kezében. A szabályozás egyesek szerint túl szigorú és kevésbé életszerű, míg mások épp az ellenkezőjét állítják.
Mivel már maga a megnevezés is sokszor vitát szül, néhány alapfogalmat máris tisztáznunk kell. A magyar légügyi szabályozás a drónokat „pilóta nélküli légi jármű” néven említi (1995. évi XCVII. törvény a légiközlekedésről), azonban sok más elnevezés is elterjedt. Gyakori az UAV (Unmanned Aerial Vehicle) név, ami csak magát a repülőeszközt takarja, viszont megnevezésében ez illeszkedik a legjobban a magyar jogi nómenklatúrához. A témában jártas olvasó ismerheti még az UAS (Unmanned Aerial System) kifejezést is, ami az előzőekkel ellentétben már magában foglal minden egyéb olyan eszközt is, amely az UAV-k használatával kötelezően együtt jár – például a földi irányítóállomást. A problémát tovább színesíti, hogy a nemzetközi terminológiában a „drone” nem kizárólag a légi, hanem a víz alatti vagy akár a földön, kerekeken guruló, autonóm járművekre is használható – de a későbbiekben ezektől eltekintve kizárólag a légi járművek bemutatására szorítkozunk, így inkább használjuk a kevésbé elterjedt, de jóval pontosabb UAV elnevezést.
Az UAV-s adatgyűjtési módszerek egyértelműen a légi távérzékelés szabályozása alá esnek, így aki UAV eszközzel szeretné felméretni épülő vagy már kész épületét, annak mindenképpen érdemes átböngészni a 399/2012. (XII. 20.) kormányrendeletet is, ami a légi távérzékelés engedélyezésének és a távérzékelési adatok használatának rendjéről szól. Várhatóan azonban mindkét jogszabályban lesznek a közeljövőben változások, hiszen bő egy éve készül az európai normákon alapuló magyar „dróntörvény”, amely érinteni fogja mind a repülési engedély, mind pedig az adatfelhasználás témakörét.
Pontfelhőalapú technológiák
Mivel a később részletezett eszközök a legmodernebb, pontfelhőalapú felmérési technológiához tartoznak, fontosnak érezzük, hogy röviden kitérjünk ezek részletezésére is. A technológia lehetőséget nyitott az eddig szinte digitalizálhatatlan objektumok, épületrészek, épületek felmérésére, a hagyományos kézi felméréshez képest pedig számos előnyt tud felmutatni. Az egyik legnagyobb erőssége az alakhelyes felmérés készítése, amelyben az épület egymáshoz kapcsolódó részei minden esetben a valós helyükön (távolság, egymással bezárt szög) szerepelnek. Mindennemű térbeli torzulás, ami szabad szemmel akár láthatatlan is lehet, a felmérésben egyértelműen jelölhető.
Ilyen módon nyilvánvaló előnyként mutatkozik, hogy a terepi munka gyorsabb és hatékonyabb lesz, az utómérések könnyen integrálhatók a kész állományba, valamint a felmérés sebessége is nő. Az így előálló pontfelhő a pontos leképezése lesz a felmért objektumnak, melyből utólagos mérések már az irodából is végezhetők, csak ritkán szükséges ismét a terepre visszamenni. A ráfordítandó munkaerőigény csökken, valamint a későbbi, hasonló mérések segítségével részletesebben kimutathatók például az épületsüllyedésből vagy vakolatmállásból fakadó alaktorzulások.
Fontos kérdés, hogy technológiai hátterét tekintve miben tér el egy UAV-s felmérés a hagyományos, földi lézerszkenneléstől? A hagyományosabb, földi szkennerek egy helyben állnak, így látószögük korlátozott. A több állásból készült pontfelhőket ugyan össze lehet illeszteni, de ez viszonylag időigényes feladat, ami magában hordozza a tévedés lehetőségét is. Ezzel szemben egy mozgó UAV flexibilisebb, az előre meghatározott – vagy ott helyben korrigált – útvonalán képes minden kitűzött objektumot felmérni.
A földi és légi felmérés pontossága is eltérő. A földi lézerszkennerek akár szubcentiméteres pontossággal dolgoznak (bár nagyobb távolságon nem ritka a több cm-es hiba sem), egy repülő eszköz esetén azonban a műszer mérési pontossága mellett az elkészült pontfelhőben jelentkezni fog az UAV mozgási bizonytalanságából fakadó hiba is, amelynek oka akár egy széllökés is lehet. Ezt az ún. IMU (Inertial Measurement Unit) hivatott kiküszöbölni, ami folyamatosan rögzíti az eszköz mozgását, mérésenként frissítve a műszer relatív pozícióját, ám a hibalehetőség még ebben is benne van. A végső pontosság a jobb minőségű rendszereknél 2-3 cm lesz, a kevésbé pontosaknál 4-5 cm körül alakul – bár ez utóbbi eszközök általában képesek arra is, hogy az éppen készülő pontfelhőt élőben mutassák, segítve a pilótát a gyors útvonal – korrekcióban, ha a mérés során esetleg kimaradt volna valami.
Egy másik, napjainkban reneszánszát élő technológia a sztereo-fotogrammetriai kiértékelés, amelynek kimeneti állománya ugyancsak pontfelhő. Ennek pontossága némileg elmarad a lézerszkennelt adatokétól – akár 15-20 cm is lehet. A módszer előnye, hogy jóval költséghatékonyabb (az UAV mellett csak egy jó minőségű kamerára és az adatokat feldolgozó szoftverre van szükség), így alkalmazása
egyre elterjedtebb. Ma már gyakoriak a különböző hibrid megoldások is, ahol a földi lézerszkenner homlokzatról gyűjtött adatait kombinálják a tetőkről és más, nehezen hozzáférhető helyekről gyűjtött fotogrammetriai adatokkal.
Miben tudja segíteni egy UAV az építészeket?
Természetesen nemcsak lézerszkenner helyezhető el egy UAV fedélzetén, hanem akár 4K minőségű videó rögzítésére és légifotózásra alkalmas kamera is. UAV-k segítségével olyan helyekről is készíthetők így felvételek, amelyek eddig csak nehezen voltak hozzáférhetők. Ilyen lehet egy balesetveszélyes, vagy más okból (pl. állványozás vagy kirakodás miatt) nehezen megközelíthető terület fotózása, videózása.
A fent említett részfeladatokon túl létrejött egy olyan terület is, ahol jól kihasználhatók az UAV-k előnyei, és meglévő tudásunkkal kiegészítve nagyban segíthetnek egy munkafolyamat felgyorsításában. Ez a folyamat az építészeti felmérés. Az építészeti felmérések módszertana az elmúlt évek alatt számos új technológiával bővült, amelynek főként a lézerszkennelés és pontfelhőkészítés adott táptalajt. Az UAV-k megjelenésével ez a technológia is terjeszkedni tudott. A felméréseket végző cégek többnyire földi lézerszkennereket alkalmazva oldották meg a mérési munkákat, ami már önmagában is óriási ugrás volt a hagyományos felméréshez képest. Ám még mindig akadtak olyan részfeladatok és problémák, amelyeket nem lehetett velük megoldani. Egy UAV-ra szerelt lézerszkenner azonban nagy pontossággal képes felmérni egy nagyobb területet vagy épülethomlokzatot, a hagyományos felmérési idő és energia töredékéért.
De pontosan mikor is jobb UAV-t választani? Az alábbiakban röviden összeszedtük azokat az eseteket, amikor érdemes lehet fontolóra venni, hogy a hagyományosabb, földi szkennelés helyett inkább légi felmérésben keressük a megoldást.
Ha magas a részletezettségi igény (pl. műemléképületek esetén, vagy ha a magasabb, nehezen elérhető részletek is fontosak), egy UAV közel repülhet a felmérendő épületrészhez, így a mérés igen nagy pontsűrűséggel (akár 30 000 pont/m2) történhet, valamint a földi mérés során kitakart (pl. egy szobor vagy nyitott ablaktábla mögötti) részletek is feltárulhatnak.
Ezeknek az eszközöknek a legnagyobb előnyét azonban akkor érzékelhetjük, ha – mint fent is említettük – nehezen hozzáférhető területek felmérése a cél. Ilyen lehet egy meredek hegyoldalon álló várfal, növényzettel sűrűn körbenőtt terület, vagy olyan területek, ahová a belépés tilos vagy veszélyes (pl. egy vörösiszap-tározó), azonban az adott légtérre repülési engedély mégis szerezhető. Hasonló a helyzet a forgalmas területek esetén: belvárosi kereszteződés mellett álló házak homlokzatainak felméréséhez akár órákra is le kellene állítani a forgalmat – ez még éjszaka is gond lehet –, egy az utcák középvonala fölött repülő eszköz azonban szinte észrevétlenül képes elvégezni a felvételezést. Szempont lehet a nagy területi felmérés igénye is. Egy repüléssel jellemzően 1-2 km2-nyi területet lehet felvételezni, ami más módszerrel napokig vagy akár hetekig tartana.
Jövőkép az UAV-k használatáról
Mára már nem kérdés, hogy a pilóta nélküli repülőeszközök egyre több szakterületen kapnak feladatot. A jövőben ennek a trendnek a növekedése várható, az árak pedig az új gyártók és eszközök megjelenésével lassan csökkenni látszanak. Egyre gyakoribb felhasználási mód a városmodellek elkészítése, ahol az épületeket egyszerűsített modellek helyettesítik – ezek az oldalfalak mellett a tetősíkokat is tartalmazzák. Ezekből levezethető többek között a két épület közti távolság, az épületmagasság, a napenergia-potenciál, de még az illegális beépítésekre és ráépítésekre vonatkozó információk is kinyerhetők.
Célzott, épületszintű felmérés esetén tehát ezzel a módszerrel pontos, alakhelyes tervek készíthetők, amelyek hagyományos módszerrel egyáltalán nem, vagy csak hiányosan lennének megoldhatók. Ha a megrendelői minőségi igények nagyon magasak vagy a határidők nagyon szűkösek, a kizárólag UAV-val végzett, vagy a földi lézerszkennelést légivel megtámogatott munka mindenképpen az egyik legjobb módja a felmérés elkészítésének.
Megjelent a Tervezők Lapja szakmai folyóiratban.
Képek forrása: Lechner Tudásközpont / Kis Ádám
