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Como criar mapas de fotogrametria 3D precisos usando GCPs e um drone não RTK?

Tutorial de como criar mapas de fotogrametria 3D precisos usando GCPs e drones não RTK
Tutorial de como criar mapas de fotogrametria 3D precisos usando GCPs e drones não RTK

Este tutorial foi desenvolvido para profissionais e amadores que precisam de mapas 3D precisos de terreno ou de locais, mas não possuem um drone caro com módulo RTK. Este guia mostrará como obter mapas com precisão centimétrica usando um drone padrão (não RTK), pontos de controle de solo (GCPs) e software de fotogrametria.

Ao contrário dos drones com tecnologia RTK, que incorporam dados georreferenciados com precisão centimétrica diretamente em cada foto, os drones sem tecnologia RTK dependem do GPS padrão, que pode introduzir erros posicionais de vários metros. Para superar essa limitação, utilizamos marcadores físicos (GCPs) cujas coordenadas exatas são medidas com um RTK Calibrated Surveyor Kit. Eles servem como pontos de referência no fluxo de trabalho da fotogrametria. Com planejamento e processamento cuidadosos, você pode obter precisão de nível topográfico mesmo usando um drone padrão.

Certifique-se de ter acesso e credenciais para um NTRIP serviço. Se precisar de ajuda para encontrar um serviço de correção, consulte nosso Lista de NTRIP serviços de correção em seu país.

Hardware necessário:

Software necessário:

  • Mapas SW 
  • dronelink
  • WebODM (é uma ferramenta de fotogrametria de código aberto com recursos pagos opcionais, como serviço de nuvem, suporte técnico etc. Se você é um usuário técnico e não se importa com alguma configuração prática, pode instalá-la gratuitamente no GitHub. Em nosso tutorial, usamos a versão paga em nuvem do WebODM)

Como criar mapas 3D precisos com drones e pontos de controle terrestre?

Coloque GCPs e meça suas coordenadas precisas usando o kit RTK

  1. Posicione pontos de controle de solo (GCPs) em toda a sua área de mapeamento. Para garantir a precisão do seu modelo 3D final, siga estas regras:
    • Coloque GCPs perto de cada canto do levantamento e pelo menos um no centro.
    • Mantenha os GCPs espaçados de 50 a 100 metros; adicione mais ao longo das bordas longas, se necessário.
    • Certifique-se de que os GCPs estejam claramente visíveis do ar e não obstruídos por árvores ou outros objetos.
    • Se o terreno for irregular, coloque GCPs em pontos de elevação alta e baixa.
  1. Conecte o kit RTK ao seu smartphone via USB ou Bluetooth. Neste tutorial, usaremos uma conexão USB.

  2. Abra o SW Maps, conecte-se ao seu kit RTK e, em seguida, conecte-se ao NTRIP serviço seguindo os passos do Como usar RTK Calibrated Surveyor Kit com mapas SW seção do Guia do Usuário. 

  3. Certifique-se de ajustar a altura do instrumento para corresponder à altura do seu poste de medição. Isso é crucial para medir com precisão as posições ao nível do solo.
  1. Antes de fazer medições em campo, certifique-se de que o kit RTK esteja conectado ao seu smartphone e receber correções. No SW Maps, abra o menu principal e toque em GNSS Status. Verifique o Tipo de correção — para melhor precisão, ele deve mostrar Correção RTK.

  1. Coloque o kit RTK no primeiro GCP, certificando-se de que a bolha no bastão esteja centralizada dentro do círculo. Isso confirma que o bastão está perfeitamente vertical para um posicionamento preciso.
  1. Antes de fazer medições em campo, certifique-se de que o kit RTK esteja conectado ao seu smartphone e receber correções. No SW Maps, abra o menu principal e toque em Status GNSS. Verifique o Tipo de correção — para melhor precisão, ele deve mostrar Correção RTK.
  1. Toque no menu lateral, toque em Recurso->Criar camada.
  1. Insira o nome da camada, selecione Ponto como tipo de geometria e escolha um símbolo geométrico. Você também pode definir a cor da camada nesta etapa.
  1. Selecionar Satélite como mapa de fundo. Habilitar Faixas, e em Filtro, escolha Camadas de feições.
  1. Imprensa add Layer e toque Recurso gravado pelo GNSS.
  1. Defina o nome da camada, escolha PONTO como o tipo de geometria e selecione um símbolo geométrico. pressione Adicionar.
  1. A nova camada aparecerá. Pressione Fechar.
  1. Imprensa Rec ícone e toque em Recurso de Gravação.
  1. De acordo com o relatório Observações campo, insira o nome do ponto de aterramento — por exemplo, GCP 1. Recomendamos verificar o Média caixa para permitir que o kit calcule uma posição média (certifique-se de manter o bastão estático durante este processo). O tipo de correção deve permanecer RTK Fix para obter boa precisão das medições. Em seguida, pressione '+' para registrar a posição. Você verá uma mensagem dizendo “Ponto registrado!".
  1. Vá para o Ponto de Controle de Solo nº 2 e faça a medição conforme explicado na Etapa 15. Repita esse processo para todos os seus pontos de controle de solo (em nosso tutorial, usamos 6 GCPs).
    Após a conclusão, você verá um mapa exibindo todos os recursos registrados.
  1. Para exportar seu projeto, toque no menu principal do SW Maps, pressione Projeto de Exportação.
  1. Escolha Planilha formato de exportação. Selecione XLS in Configurações da planilha e imprensa Exportar.

Capturar imagens de drones

  1. Abra o aplicativo DroneLink em seu smartphone.
  2. Ligue o drone e o controle remoto. Conecte seu smartphone para o controlador.
  3. Aguarde até que o DroneLink detecte o drone e confirme o bloqueio do GPS
  4. Toque em “+” para criar uma nova missão de voo. Escolha Mapeamento template.
  5. Para definir os pontos de limite, retire o drone do ar e coloque-o sobre o 1º GCP. Observe que o primeiro ponto marca a altitude do voo se você tiver a versão paga do Dronelink.
  6. Torneira Registro para salvar as coordenadas de 1 GCP.
  1. Navegue com seu drone até o próximo GCP e salve as coordenadas. Repita isso para todos os GCPs que você tiver e pressione Next.
  1. Selecione Fotos como tipo de arquivo de mídia para capturar e pressione Next.
  1. Não personalize as configurações avançadas se você não for um usuário avançado e pressione Next.
  1. Não personalize as configurações avançadas se você não for um usuário avançado e pressione Next.
  1. Colocou o velocidade do voo e imprensa Next.
  1. Conjunto Sobreposição frontal e imprensa Next.
  1. Conjunto Sobreposição lateral e imprensa Next.
  1. Selecione Grade como Padrão e pressione Next.
  1. De acordo com o relatório Direção do Mapeamento Nas configurações, você pode escolher sua direção preferida, mas, no nosso caso, usamos a opção padrão. Pressione Avançar.
  1. Conjunto Passo do cardan da câmera do drone em graus e pressione Next.
  1. Preencha o nome do plano de missão e pressione Next.
  1. O resumo da missão será exibido. Pressione Continuar.
  1. A missão será calculada. Pressione Jogar para lançá-lo.
  1. O drone navegará até o ponto de partida e iniciará a missão. O drone voará automaticamente — não é necessário controle manual durante o voo. Você pode monitorar o progresso da missão pelo painel de voo do aplicativo.
  1. Quando a missão for concluída, você verá uma notificação no aplicativo.
  1. Agora você coletou todas as medições de campo necessárias para criar um modelo 3D.

Processar imagens e construir modelo 3D do terreno

  1. Ao retornar ao seu computador do escritório, transfira o arquivo exportado do SW Maps na Etapa 5 para o seu computador. Usaremos esse arquivo — contendo as coordenadas GCP — posteriormente, durante o processo de alinhamento de fotos no WebODM, para melhorar a precisão do modelo 3D.
    • Se você estiver usando Android, conecte seu telefone ao PC via USB, selecione Transferência de arquivo modo e copie o arquivo exportado do Mapas SW pasta.
    • Como alternativa, você pode enviar o arquivo por e-mail para si mesmo ou enviá-lo para um serviço de nuvem (por exemplo, Google Drive, Dropbox) e baixá-lo no seu PC.
  1. Baixe todas as fotos tiradas pelo drone. Você pode fazer isso conectando o drone diretamente ao seu computador ou removendo o cartão SD do drone e inserindo-o no seu PC.
  2. De todas as fotos tiradas, encontre aquelas que têm o GCP visível e salve-as em uma pasta separada.
  3. Abra o WebODM. Clique Adicionar um projeto, dê um nome, adicione uma descrição se necessário e pressione Crie.
  1. Vou ao Interface GCP, clique Carregar arquivo de ponto de controle existente. 
  1. Selecione o arquivo que você exportou do SW Maps e pressione Abra.
  1. Uma prévia do arquivo do Ponto de Controle de Solo (GCP) aparecerá, mostrando as coordenadas precisas de cada ponto. Clique Ver para importar os GCPs.
  1. Imprensa Provedor de mapas e clique Satélite para visualização de satélite para visualizar os GCPs no mapa.
  1. Imprensa Escolha imagens.
  1. Vá para a pasta com as imagens do GCP que você preparou na etapa 38, selecione todas para importar para o WebODM e pressione Abra.
  1. As imagens com o GCP serão carregadas. Agora, vamos comparar cada coordenada do GCP com uma imagem do drone mostrando o alvo correspondente. Clique na primeira imagem.
  1. Pressione excluir coordenadas predefinidas na janela de pontos de controle de solo e na janela de visualização de mapa.
  1. Clique no botão "+” e, em seguida, clique no centro do ponto de controle na imagem. Em seguida, combine-o com o ponto correspondente na visualização de satélite clicando no mesmo local. Você pode identificar qual GCP é qual verificando o número indicado na foto — ele deve corresponder ao nome visível na janela de satélite.
  1. Imprensa Voltar e repita as etapas 46 a 48 para cada imagem GCP restante para vincular cada foto à sua coordenada correspondente. Uma GCP pode ser vinculada a várias imagens contendo o mesmo ponto. Essas etapas são importantes, pois o arquivo gerado associa cada GCP a valores de pixel específicos (X, Y, Z) dentro da imagem, que são usados ​​para melhorar a precisão do georreferenciamento.
  1. Quando todas as imagens do GCP estiverem vinculadas às coordenadas precisas do GCP, pressione Arquivo de exportação e imprensa Economize. Este arquivo de exportação do Ground Control ajuda a alinhar o mapa com precisão para posterior processamento no WebODM.
  1. Renomeie o arquivo para GCP_file.txt e mova-o para a mesma pasta onde todas as imagens do seu drone estão armazenadas.
  1. Agora vamos importar todas as fotos do terreno. Vá para o Dashboard e clique Selecione imagens e arquivos de GPS.
  1. Selecione todas as imagens do drone junto com o GCP_file.txt e clique em Abra. Aguarde alguns segundos para que os dados sejam plotados no mapa.
  1.  Habilitar visualização de satélite ou visualização de mapa do Google em Mapas básicos.
  1. Escolha Opção de processamento de acordo com suas necessidades. Usaremos Alta resolução. Otimiza as configurações para gerar ortofotos e modelos 3D da mais alta qualidade. Use esta opção se quiser o melhor detalhe visual, mas observe que requer mais tempo de processamento e memória. Pressione Validar.
  1. Imprensa Iniciar processamentoO processamento pode levar vários minutos.
  1. Pressionando Exibição de traços Você pode verificar o andamento. No nosso caso, o processamento levou 22 minutos.
  1. Após a conclusão, a pré-visualização do mapa de fotogrametria será exibida. Pressione Mostrar mapa para visualizar seu modelo 2D.
  1. Agora você pode ver seu modelo de fotogrametria do terreno em 2D sobreposto no Google Maps.
  1. Clique no botão 3D no canto inferior direito para alternar para a visualização 3D.
  1. Seu modelo 3D agora será exibido para exploração interativa.

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