SPECIALIZAREA MĂSURĂTORI TERESTRE ȘI CADASTRU [304136]

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE

UNIVERSITATEA „1 DECEMBRIE 1918” ALBA IULIA

SPECIALIZAREA „MĂSURĂTORI TERESTRE ȘI CADASTRU”

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT ZI

PROIECT DE DIPLOMĂ

ALBA IULIA 2 0 1 9

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE

UNIVERSITATEA „1 DECEMBRIE 1918” ALBA IULIA

SPECIALIZAREA „MĂSURĂTORI TERESTRE ȘI CADASTRU”

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT ZI

TITLUL PROIECTULUI

ALBA IULIA 2 0 1 9

Cuprins

Cuvânt înainte

Topografia este o știință antică. [anonimizat] „[anonimizat]“. [anonimizat] o breaslă care se ocupă cu marcarea parcelelor de teren cu ajutorul unor țăruși. [anonimizat], pentru a putea fi percepute taxele cerute de lege. Acești oameni au fost precursorii topografilor moderni.

Prima evidență topografică atestată o găsim în Biblie. [anonimizat]: Tigru, Eugrat, [anonimizat].

În anticul Israel existau legi riguroase cu privire la limitele de proprietate. Iată câteva dintre acestea: „Să nu muți semnele de hotar ale semenului tău” (Deuteronomul 19:14), „[anonimizat] l-au pus strămoșii tăi.” (Proverbele 22:28). Pedeapsa pentru încălcarea acestora era riguroasă: „Blestemat este cel care mută semnul de hotar al semenului său” (Deuteronomul 27:17), „Îmi voi vărsa furia peste ei” (Osea 5:10).

[anonimizat] o piatră de hotar. [anonimizat], constituie o mărturie a uluitoarelor lor realizări în domeniul topografiei. [anonimizat]. Cam prin anul 200 î.e.n., Eratostene, astronom, matematician și geograf grec, a calculat circumferința pământului.

Condițiile în care au lucrat primii topografi nu erau în nici un caz ideale. [anonimizat] 1861, echipa de topografi a fost chinuită des de friguri și se spune că doar 1 din 70 s-a întors acasă în Anglia. Ceilalți topografi au fost victimele atacurilor animalelor sălbatice sau au fost la un pas de a muri de foame.

[anonimizat]-a lungul timpului, s-a văzut nevoia de a [anonimizat], tehnici avansate dar și aparate moderne care oferă precizie ridicată. [anonimizat], chimie și astronomie au avut un rol vital în evoluția topografiei moderne.

[anonimizat], avantaje economice și confort în lucru. [anonimizat] a [anonimizat].

În prezent aparatura reușește să satisfacă o [anonimizat].

Descrierea lucrării

În lucrarea de față vom aborda o măsurătoare cu drona. [anonimizat]. [anonimizat]. [anonimizat], reușind astfel să determine cota terenului cu o precizie ridicată.

Scopul preluării imaginilor este realizarea ortofotoplanului. Acesta este o hartă foto care oferă informații vizuale detaliate asupra zonei țintă. Pe această hartă foto putem suprapune alte detalii măsurate cu aparatura clasică pentru un studiu aprofundat asupra zonei. De asemenea, putem determina aria unei suprafețe întinse de teren cu efort minim. Putem, de asemenea să avem o imagine de ansamblu asupra zonei, lucru impus de multe ori în zone greu accesibile piciorului uman.

Ortofotoplanul poate fi necesar și la elaborarea planurilor urbanistice solicitate în certificatul de urbanism: P.U.D. sau P.U.Z. (Plan Urbanistic Detaliu, Plan Urbanistic Zonal) și atestă faptul că proiectul propus este în acord cu legislația în vigoare.

Descrierea zonei

Realizarea ortofotoplanului a fost exemplificată în prezenta lucrare în județul Hunedoara, satul Bârcea Mică. Acesta aparține municipiului Deva și se află la jumătatea drumului dintre orașele Deva și Hunedoara.

Coordonate geografice: 45°49'00" latitudine nordică și 22°56'60" longitudine estică. Satul este situat la 4,1 km față de Deva, pe traseul DN 68B și DC 123. Localitatea acoperă o suprafață de 31,57 ha (intravilan).

De-a lungul timpului așezarea a fost cunoscută sub diverse denumiri ca Bărcia Mică, Nidiș, Kisbarcsa, Felsöbarcsa, Apródpálfalva, Klein-Sammetdorf. Primele atestări documentare apar în anul 1257.

Un obiectiv turistic al acestui sat ar putea fi Conacul Acațiu Barcsay, clădire din sec. XVIII (monument istoric). Acațiu Barcsay a fost principe al Transilvaniei între 1658-1660.

Descrierea aparaturii folosite

Drona – Dji Phantom 4

Detalii tehnice:

Camera de 12.4 de MP cu un senzor 1/2.3” CMOS

Capabilă să filmeze la o rezolutie 4K/60fps si in modul burst 7fps. (În determinarea ortofotoplanului nu vom folosi funcția de filmare, ci doar pe cea de fotografiere)

Drona este echipată cu sistem GPS/GLONASS

Precizie:

Verticală:
±0.1 m (cu Vision Positioning)
±0.5 m (cu GPS Positioning)
Orizontală:
±0.3 m (cu Vision Positioning)
±1.5 m (cu GPS Positioning)

Viteza de deplasare: maxim 50 km/h.

Rezistența la vânt de 10 m/s.

Bateria LiPo, capacitate 81.3 Wh.

Autonomie de zbor: maxim 28 minute.

Greutate: 1380 g

Telecomanda dronei lucrează pe o frecvențele: 2.400 – 2.483 GHz și poate transmite pe o distanță maximă de 5 km.

Telefon mobil – Smartphone

S-a folosit un smartphone cu Android care s-a conectat cu telecomanda dronei prin cablu USB. Pe telefon a rulat aplicația PIX4D din care s-a determinat planul de zbor si alți parametrii, cum ar fi altitudinea. Se poate folosi orice sistem de operare.

Ținte

Țintele au fost confecționate din lemn vopsit cu linii roșii. Țintelor le-au fost atribuite coordonate prin determiări GPS. Este absolut necesar ca țintele să nu își schimbe poziția din momentul în care au fost ridicate GPS și până la finalul zborului.

Ideală este folosirea unor ținte profesionale, dar și cele confecționate oferă precizie ridicată.

Aparat GPS Leica 900 CS

Metoda de măsurare: Determinarile punctelor s-au facut in modul RTK – Cinematic in Timp Real

Despre metoda cinematică:

„Față de celelalte metode, măsurarea cinematică reduce mult timpii necesari pentru a determina un vector GPS. Un receptor este pus pe un punct (de exemplu un punct cunoscut) și rămâne nemișcat pe acesta în timp ce un receptor care se deplasează (itinerant sau mobil) se va mută pe diferite puncte de determinat oprindu-se pe fiecare dintre acestea timpul necesar pentru executarea observațiilor. În faza de elaborare a datelor se pot determina o serie de vectori care se duc de la receptorul de referință la fiecare punct pe care a fost mutat receptorul mobil.

În cursul sesiunii trebuie urmăriți în mod constant cel puțin 4 sateliți. Cuplarea la asemenea sateliți trebuie să fie asigurată nu numai în corespondență cu receptorul fix, dar și de-a lungul întregului itinerar al receptorului mobil. Prezența de obstrucții trebuie să fie deci luată în considerare în programarea itinerarului acestui receptor.”

Zborul cu drona

Pregătirea lucrării

Partea de birou care presupune pregătirea lucrării conține câteva etape. În primul rând trebuie să verificăm partea legislativă și daca avem toate autorizațiile și documentele la zi. (Vezi cap. Legislație)

Verificăm ca bateriile să fie încărcate: bateria dronei, bateria telecomenzii, bateria telefonului sau a tabletei pe care o vom conecta la telecomanda aparatului de zbor. De asemenea, bateriile de rezervă trebuie încărcate pentru siguranță sau în caz că zburăm pe o suprafață mai mare. Chiar un power bank încărcat ar putea fi util, ca baterie de rezervă pentru telefon/tabletă.

Drona folosită în acest proiect are o autonomie de 28 de minute, cu o baterie încărcată complet, conform cărții tehnice, în condiții ideale. Totuși, condițiile meteo, cum ar fi viteza vântului, sunt un factor important în autonomia bateriei. Drona va avea de „luptat” contra vântului, iar bateria se va descărca mai repede. De aceea, înainte de a pleca de la birou este un avantaj să fim conștienți de factorii meteorologici din acea zi.

Pregătirea lucrării mai presupune și verificarea telefonului/tabletei pe care o vom folosi. Mai exact, daca avem instalat corespunzător softul cu care ne vom conecta la dronă. În lucrarea de față am folosit softul PIX4Dcapture, care se poate descărca de pe Google Play sau App Store.

Cu acest soft vom determina și planul de zbor al aparatului. Putem face acest lucru chiar de la birou, dacă știm exact suprafața pe care vom zbura. De fapt, partea legislativă impune să știm unde vom zbura. (Vezi cap. Legislație) Totuși, nu este imperios necesar ca această etapă să o parcurgem la birou. Realitatea din teren ne va ajuta, probabil, să stabilim un plan de zbor mai precis.

Un alt lucru este care trebuie verificat încă de la birou este numărul țintelor. Depinde de suprafața pe care o vom măsura câte ținte vor fi necesare. Așadar, un mic calcul ne va ajuta să luăm suficiente ținte la noi.

Pe teren

După ce ajungem pe teren și vedem realitatea acestuia, vom hotărî unde plantăm țintele. Trebuie să ne asigurăm că acestea nu vom fi mișcate sub nicio formă. De asemenea, trebuie să ne asigurăm că le punem la o densitate potrivită suprafața pe care măsurăm. După ce le-am așezat, le vom stabili coordonate cu GPS-ul. Următorul pas este pregătirea dronei pentru zbor. Pentru aceasta e nevoie să o montăm corespunzător, conform instrucțiunilor, și să conectăm telefonul sau tableta la telecomadă. În lucrarea de față am folosit softul PIX4D, despre care voi vorbi în continuare.

PIX4Dcapture

Acesta nu este singurul soft pe care în putem folosi, dar acesta a fost utizilat în lucrarea de față.

Cu ajutorul acestuia vom realiza urmatoarele operațiuni: selectarea tipului de măsurătoare, planificarea traseului de zbor, reglarea altitudinii de zbor, urmărirea poziției dronei în timp real, salvarea fotografiilor pe telefon (sau în cloud), verificarea erorilor posibile, abandonarea misiunii.

În continuare voi prezenta, pe scurt, pașii de utilizare ai softului:

Meniul de logare:

Pentru a utiliza PIX4Dcapture trebuie să avem un cont PIX4D. Următorul meniu va apărea pe displyul telefonului în care putem realiza acest pas:

1 – Dacă deja avem un cont, ne vom loga

2 – Creăm un cont gratuit

Meniul principal:

1 – Setări, unde putem stabili diferiți parametrii, cum ar fi: tipul dronei, unitatea de măsură, alerte sonore, calea de salvare a fotografiilor.

2 – Ieșire din cont

3 – 7 – Tipul misiunii sau al măsurătorii. Deoarece pe lângă ortofotoplan vom exporta și modelul digital al terenului plus curbe de nivel, în lucrarea de față am selectat opțiunea 5 – Double Grid Mission – For 3D Models

8 – Accesăm lista de proiecte

9 – Tutorial pentru a aprofunda funcțiile programului mai bine

Planul de zbor:

1 – Navigare la ecranul principal

2 – Programul PIX4Dcapture preia harta locului cu ajutorul internetului și o afișează pe ecran. Cu ajutorul acestui buton, putem să schimbăm între harta din satelit sau imagilile preluate de dronă.

3 – Etapa misiunii. De exemplu „la sol”, „în zbor” etc.

4 – Tipul de dronă selectat

5 – Meniul setări

6 – Semnalul de conectare cu drona. Dacă este verde, este conectat, dacă este gri, nu este conectat.

7 – Nivelul bateriei dronei

8 – Punctul de pornire și punctul final. În momentul când drona atinge punctul final, se va întoarce automat la punctul de pornire după care va ateriza. (Vezi punctul 13)

9 – GSD – Distanța dintre centrele a doi pixeli consecutivi măsurați la sol. Reprezintă rezoluția imaginii.

10 – Poziția și orientarea spațială a dronei. Liniile verzi reprezintă spatele dronei, iar liniile roșii reprezintă fața acesteia.

11 – Altitudinea de zbor, între 10 și 150m. Programul permite și mai mult, cu activarea modului avansat. Trebuie să ținem cont de partea legislativă când setăm altitudinea de zbor.

12 – Vom ajusta suprafața de zbor cu ajutorul bulinelor verzi.

13 – Punctul „Acasă” – Acesta este punctul din care drona va decola și în care va ateriza automat când misiunea este completă. Pentru a decola, trebuie să aibe suficienți sateliți.

14 – Mutarea pe orice direcție a suprafeței de zbor

15 – Programul ne arată prin linie continuă traseul pe care drona va prelua imagini, iar cu linie punctată traseul de tranziție (doar va zbura pe acolo, dar nu va prelua imagini)

16 – Rotirea suprafeței de zbor.

17 – Centrarea hărții din satelit în punctul în care se află telefonul

18 – Centrarea hărții din satelit în centrul suprafeței de zbor

19 – Comutarea între vizualizarea imaginilor din satelit sau vizualizarea de tip hartă

20 – Aria suprafeței de zbor și timpul de zbor estimat.

21 – Resetarea suprafeței de zbor la 100mx100m

22 – Salvarea proiectului

23 – START!

O ultimă verificare înainte de zbor:

Înainte de zborul propriu-zis, softul va face câteva verificări:

Dacă toate sunt bifate cu verde, înseamnă că totul e în regulă. Vom ține apăsat 3 secunde pe butonul verde pentru decolare.

Zborul și preluarea imaginilor

Pe parcursul zborului, programul ne va arăta în timp real poziția dronei:

La finalul zborului, există posibilitatea de a transfera imaginile captate din dronă în telefon, de a le încărca în memoria Cloud a contului PIX4D sau de a le păstra pe cardul introdus în dronă.

Înapoi la birou…

Odată ajunși la birou, vom descărca imaginile în calculator și putem începe prelucrarea acestora. De asemenea, avem nevoie fișierul cu coordonatele GPS ale țintelor, pe care îl vom descărca din Rover-ul GPS.

Creearea ortofotoplanului, a modelului digital
si a curbelor de nivel

În lucrarea de față vom folosi softul Agisoft PhotoScan Professional. Cu acest soft se realizează îmbinarea imaginilor preluate din dronă și georeferentierea acestora. Rezultatul final și dorit al procesului va fi ortofotoplanul, adică imaginea completă a zonei țintă.

Workflow-ul sau procesul de lucru cu acest program presupune mai multe etape. În următoarele rânduri le voi enumera, după care voi vorbi despre fiecare în parte:

Setările programului

Adăugarea fotografiilor

Stabilirea sistemului de coordonate

Verificarea setărilor de cameră

Aliniera fotografiilor

Stabilirea punctelor de control pe imagine (Markeri)

Atribuirea de coordonate punctelor de control

Setări de optimizare

Crearea norului de puncte

Opțiuni necesare pentru realizarea modelului digital al terenului

Crearea și exportarea modelului digital

Crearea și exportarea curbelor de nivel

Crearea și exportarea ortofotoplanului

Setările programului

Din meniul Tools se deschide caseta de dialog PhotoScan Preferences:

În tab-ul General trebuie setate următoarele valori:

Stereo Mode: Anaglyph

Stereo Parallax: 1.0

În tabul GPU trebuie selectat orice dispozitiv GPU afișat de programul PhotoScan.

În cazul în care programul afișează mai puțin de două dispozitive GPU, trebuie selectată și opțiunea „Use CPU”

În tabul Advanced trebuie setate următoarele valori:

Project compression level: 6

Keep depth maps: selectat

Store absolute image paths: deselectat

Check for updates on program startup: selectat

Enable VBO support: selectat

Adaugarea fotografiilor

Acesta este pasul in care adaugam in program fotografiile pe care le-a preluat drona si pe care le-am descarcat in calculator ulterior, in etapa de birou.

Pentru a adauga fotrografii trebuie selectata optiunea Add Photos din meniul Workflow sau cu click pe butonul

Va aparea o fereastra de selectare a fisierelor. Selectam toate imaginile, dupa care apasam butonul Open.

Stabilirea sistemului de coordonate

Din meniul View vom activa panoul Reference care va apărea în partea din stânga a programului.

Din panoul Reference vom selecta butonul Settings

Va apărea fereastra Reference Settings, în care vom selecta sistemul de coordonate WGS 84 (EPSG::4326), după care vom da click pe OK.

Verificarea setarilor de camera

Cu ajutorul acestei opțiuni putem calibra camera. În cazul în care setările imaginii nu sunt corespunzătoare, putem adăuga setările potrivite. Acest proces este util, de exemplu, atunci când preluăm imagini realizate cu mai multe drone. Fiecare camera a dronei va avea propriile caracteristici, întrucât pot fi modele diferite, realizate de firme diferite. Nu putem aplica aceleași setări pentru toate imaginile, drept urmare, trebuie atent configurate.

În lucrarea de față, setările au fost salvate în parametrii EXIF ai imaginilor, prin urmare acest meniu este configurat corespunzător.

Aliniera fotografiilor

Acesta reprezintă procesul prin care calculatorul și programul vor „privi” către fotografiile adăugate și vor încerca să le alinieze corespunzător, una lângă alta, pentru a obține o imagine completă. Programul va suprapune părțile comune din fotografii, va estima poziția acestora și va genera modelul terenului. De asemenea, programul va creea un nor rarefiat de puncte, cu poziția fiecărei capturi a imaginii.

Din meniul Workflow, vom selecta Align Photos.

Setările pentru această fereastră sunt următoarele:

Accuracy: High (lower accuracy setting can be used to get rough camera positions in a shorter time)

Pair preselection: Reference + Generic (în lucrarea de față vom selecta doar Generic, deoarece nu avem coordonate pentru ficare imagine în parte. Acestea le vom determina mai târziu)

Constrain features by mask: deselectat

Key point limit: 40.000

Tie point limit: 4.000

Adaptive camera model fitting: selectat

Acest proces este costisitor din punct de vedere al resurselor calculatorului. De aceea este nevoie de răbdare, deoarece procesul durează un anumit timp. În lucrarea de față a durat aproximativ 30 de minute. Un calculator cu performanțe ridicate este un avantaj in această etapă.

La finalizarea procesului, vom obține următorul model:

Fiecare dreptunghi albastru reprezintă o imagine:

Stabilirea punctelor de control pe imagine (Markeri):

Punctele de control fizice sunt realizate sub formă de ținte din material lemnos, vopsit strident și sunt amplasați în teren, astfel încât drona să le poată fotografia.

Markerii sunt corespondentul electronic al țintelor în programul de lucru.

Adăugarea markerilor este necesară pentru atribuirea de coordonate imaginilor. În cazul în care aparatul de zbor deja a preluat coordonatele din satelit pentru fiecare imagine, acest pas este oricum necesar deoarece coordonatele preluate ar fi doar orientative, cu eroare mare. Așadar, prin acest pas vom georeferentia corect imaginea dorită.

Trebuie plasați markeri reali în teren, pe care drona să îi fotografieze și despre care am vorbit anterior. În funcție de mărimea terenului va fi și numărul acestora. Dacă avem un teren de câteva hecatare, vom folosi un număr de 10-15 markeri. În lucrarea de față, 4 markeri au fost suficienți.

Pentru a putea plasa markerii în mod corespunzător, trebuie reconstruită geometria terenului. Acest lucru se face prin opțiunea Build Mesh. Putem accesa această fereastră din meniul Workflow. Parametrii îi vom seta asemenea celor din imagine:

După apăsarea butonului OK, programul va reconstrui geometria terenului. Acest proces durează câteva secunde. Iată și rezultatul:

Observăm că modelul nu mai este construit din puncte, ci dintr-o suprafață uniformă.

Acum este timpul pentru stabilirea propriu zisă a markerilor. În timpul zborului, drona fotografiază aceleași ținte fizic, în teren, de mai multe ori. Însă acum trebuie să îi spunem programului unde anume se află punctul de control (țintă) în teren. Pentru această vom deschide o imagine din fereastră Photos prin dublu-click. Vom alege una din imaginile în care țintă este fotografiată fizic din teren.

Facem zoom până putem vedea țintă la o dimensiune destul de mare astfel încât să putem avea precizie ridicată atunci când plasăm marker-ul în program:

Facem click-dreapta, iar din meniul contextual selectăm opțiunea Create Marker:

Programul va plasa un un marker pe imagine, pe care îl putem mută cu ajutorul mouseului astfel încât să îl așezăm în centrul țintei.

Programul va căuta automat în toate imaginile introduse în proiect după acea țintă și va plasa automat marker-ul pe toate imaginile care o conțin. Așadar, nu este necesar să deschidem fiecare imagine și să căutăm manual țintă, deoarece programul va face automat acest proces. Lucrarea de față conține 282 de imagini și reprezintă o suprafață mică de teren. Dacă procesul ar fi manual, cu siguranță că ar fi fost multă muncă în plus.

Totuși, trebuie să deschidem manual fiecare imagine pe care programul a plasat marker și să verificăm dacă aceștia sunt plasați corect. Îi putem muta cu mouse-ul, astfel încât marker-ul să fie amplasat exact în centrul țintei.

Pentru ușurință, putem apela funcția Filter Photos by Markers care va filtra imaginile, astfel încât programul să afișeze doar setul de imagini care conțîn un anumit marker. Acest lucru se face prin click dreapta pe numele markerului din fereastră Markers și apoi click pe funcția menționată mai sus:

După ce deschidem fiecare imagine și aranjăm corespunzător fiecare marker, vom repeat procesul pentru fiecare țintă în parte.

După ce am terminat cu toate țintele, vom trece la importarea coordonatelor GPS pentru fiecare marker.

Atribuirea de coordonate punctelor de control

La această etapă se vor atribui coordonate markerilor. Acestea au fost măsurate anterior cu GPS-ul, pe teren, în centrul țintelor, conform metodelor de măsurare GPS. Pentru aceasta, coordonatele trebuie importate printr-un fișier de tip text. Noi vom importa un fișier cu extensia TXT care va conține o etichetă pentru fiecare punct, coordonatele Est, Vest și cota.

Pentru a importa în program puctele, vom da click pe butonul Import  din fereastra Reference. Va apărea următoarea fereastră:

Indiferent că fișierul este de forma Est – Vest sau Vest – Est, programul va permite importarea în ordinea corectă prin setările de la rubrica Columns din fereastra de mai sus.

De asemenea, trebuie redenumit fiecare punct astfel încât rubrica Label să corespundă cu rubrica Markers.

După ce apăsăm OK, coordonatele vor fi importate în panoul Reference.

Setări de optimizare

Alte setări de optimizare a camerei se pot face în procesul de lucru pentru a impune o precizie mai ridicată rezultatului final. Pentru a face acest lucru, trebuie selectat butonul Settings  din panoul Reference care va deschide fereastra Reference Settings. Trebuie făcute următoarele setări, după care se apasă butonul OK:

Marker accuracy: 0.005

Scale bar accuracy: 0.001

Projection accuracy: 0.1

Tie point accuracy: 1

Următorul pas este acela de a deselecta toate imaginile și de a selecta toți markerii:

Apoi selectăm butonul Optimize din panoul Reference, unde va apărea următoarea fereastră în care vom apăsa OK:

Crearea norului de puncte

Această comandă va analiza fiecare imagine în parte și va creea un nor de puncte al întregului teren. Procedeul se bazează pe pozițiile relative ale fiecărei imagini.

Putem selecta comanda din meniul Workflow, funcția Build Dense Cloud.

Quality: Medium

Depth filtering: Aggressive

Aceasta este cea mai lungă etapă a procesului și cea mai costisitoare din punct de vedere al resurselor calculatorului. Pentru lucrarea de față a durat aproximativ 2:30h. În funcție de resursele calculatorului, poate dura mai mult sau mai puțin. Pentru rapiditate se poate seta o calitate mai redusă dinopțiunea Quality din fereastră de mai sus.

Opțiuni necesare pentru realizarea modelului digital al terenului

Opțiunea Build Mesh, care se poate selecta din meniul Workflow

Setarile pentru această casetă sunt:

Surface type: Height Field

Source data: Dense cloud

Polygon count: Medium

Interpolation: Enabled

Opțiunea Build Texture, care se poate selecta din meniul Workflow

Mapping mode: Orthophoto

Blending mode: Mosaic

Texture size/count: 8192 (înălțimea și lățimea în pixeli)

Enable color correction: deselectat

Crearea și exportarea modelului digital

Modelul digital va fi generat pe baza norului de puncte realizat anterior.

Pentru a genera modelul digital vom selecta opțiunea Build DEM din meniul Workflow

După ce selectăm sistemul de coordinate corect, apăsăm OK. Programul va creea și va afișa modelul digital și va păstra pe desen markerii stabiliți anterior:

Pentru a exporta modelul digital vom apela la meniul File și vom selecta opțiunea Export DEM -> Export TIFF

Butonul Export… ne va trimite la caseta Save As unde putem alege calea în care dorim să exportăm imaginea. Fișierul final va fi de tipul GeoTIFF Elevation Data (*.tif).

Crearea și exportarea curbelor de nivel

Pentru a genera curbe de nivel vom selecta panoul Workspace unde vom face click dreapta pe modelul digital (DEM)

Din meniul contextual vom alege opțiunea Generate Contours…

Programul va determina automat cota minimă și cea maximă, dar câmpurile sunt editabile. Dacă dorim alte valori, le putem introduce. Distantă dintre curbele de nivel se poate seta. Pentru exemplificare, am setat valoarea 1 metru.

Procesul durează câteva secunde, după care putem vedea curbele de nivel generate:

Pentru export, putem face click dreapta pe Contours și selectăm Export Contours…

Fișierul final va fi de forma Shape File (*.shp) care poate fi importat în programe de prelucrare ulterior, de exemplu, în Autocad Civil 3D sau Autocad Map.

Crearea și exportarea ortofotoplanului

Pentru a creea ortofotoplanul vom selecta opțiunea Build Orthomosaic din meniul Workflow:

Dacă rubrica Region nu continue valori, apăsăm butonul Estimate pentru a genera automat coordonatele limită și dimensiunea imaginii.

După ce apăsăm butonul OK, programul va genera Ortofotoplanul:

Observăm că markerii au fost păstrați. Pentru a verifica precizia, putem face zoom pe markeri pentru a vedea dacă sunt în poziția corespunzătoare:

Dacă markerii sunt deplasați, înseamnă că procesul nu a avut rezultatul dorit din cauza unor parametrii greșit introduși.

Pentru a exporta ortofotoplanul, vom urma același procedeu ca anterior. Vom da click dreapta pe Orthomosaic din panoul Workspace și vom selecta Export Orthomosaic -> Export JPEG/TIFF/PNG…

Butonul Export ne va deschide o casetă de dialog unde trebuie să selectăm calea în care dorim să exportăm imaginea. Procesul poate dura câteva minute având în vedere că imaginea este de dimensiune mare.

Imaginea finală va fi de forma TIFF/GeoTIFF (*.tif)

Legislație

Drona este un aparat de zbor care interacționează cu spațiul aerian. De aceea nu îl putem folosi după bunul plac, fără niciun fel de explicații. Zborul cu drona se supune unei legislații în vigoare, despre care vom discuta în acest capitol.

În legislația României dronele sunt încadrate la „aeronave fără pilot”.

„Aeronavele fără pilot, indiferent de masa și configurația lor (aripă fixă sau rotativă) sunt o nouă categorie de „aeronave” (a se vedea definițile termenilor „aeronavă” și „aeronavă fără pilot la bord” menționați în Codul Aerian (alin. 3.7 și 3.81, art. 3, Secțiunea II „Termeni și definitși”, Capitolul I „Prevederi generale”) care, în fapt, sunt o traducere a definițiilor ICAO).” – http://www.caa.ro/page/rpasuavdrone

Înregistrarea/înmatricularea

Pentru a putea fi folosită, o dronă trebuie înregistrată sau înmatriculată în vederea identificării.

OMT nr. 1338/25.10.2016 prevede:

„Art. 4. – (1) Pentru categoriile de aeronave care fac obiectul RACR-AZAC, documentele de înmatriculare emise de Regia Autonomă «Autoritatea Aeronautică Civilă Română» sunt:

a) certificat de identificare – pentru aeronavele fără pilot la bord cu masa maximă la decolare cuprinsă între 0,500 kg și 150 kg, eliberat cu respectarea cerințelor și condițiilor stabilite prin procedurile emise de Regia Autonomă «Autoritatea Aeronautică Civilă Română» și publicate pe pagina web www.caa.ro;”

Aceasta se poate face și în momentul cumpărării dronei. Unii comercianți înmatriculează drona în momentul vânzării acesteia către client.

Actele necesare pentru indentificarea/înmatricularea dronei sunt:

formular tip (document ce poate fi accesat pe pagina de internet a AACR

dovada proprietății și/sau a deținerii (în cazul în care operatorul este diferit de proprietar);

în cazul în care drona a fost construită în regie proprie, dovada proprietății poate fi și o declarație notarială pe propria răspundere;

schema de dispunere a însemnelor de identificare/înmatriculare (schemă realizată conform regulilor desenului tehnic);

act de identitate (proprietar și/sau operator persoană fizică);

certificat constator de la registrul comerțului (proprietar și/sau operator persoană juridică);

Costul unui certificat de identificare este 90 EURO + TVA, conform caa.ro

Autorizația de zbor

Legea prevede ca, pentru fiecare zbor care are ca obiectiv determnări topogeodezice la o scară mai mare de 1:20.000 trebuie o autorizație din partea Ministerului Apărării Naționale.

HG nr. 912/2010 prevede:

Art. 4. –

(1) În plus față de cerințele menționate la art. 3 alin. (1) și (2), următoarele categorii de zboruri ale aeronavelor civile pot fi efectuate în spațiul aerian național numai în condițiile obținerii unei autorizări și, după caz, a unui aviz:

f) „Zborurile pentru activități de determinări topogeodezice la o scară mai mare de 1:20.000, fotografiere aeriană sau filmări aeriene care pot fi executate numai în condițiile obținerii unui aviz din partea Ministerului Apărării Naționale.”

Alte prevederi legale care fac referire la autorizația de zbor:

Art 1 –

Prezenta hotărâre stabilește procedura de autorizare a zborurilor în spațiul aerian național, cât și condițiile în care decolarea și aterizarea aeronavelor civile se pot efectua și de pe/pe alte terenuri sau suprafețe de apă decât aerodromurile certificate.

(2) Prevederile prezentei hotărâri se aplică tuturor persoanelor fizice și juridice care efectuează operațiuni aeriene cu aeronave civile sau de stat în spațiul aerian național, indiferent de cetățenia, respectiv naționalitatea acestor persoane și indiferent de categoriile de aeronave utilizate și de statul de înmatriculare/identificare al acestora.

Art 2, alin 1, e) zbor VFR – un zbor efectuat în conformitate cu regulile zborului la vedere

Art 3, alin (2) Zborul VFR al unei aeronave civile, executat în întregime într-o zonă de spațiu aerian de clasa G, se consideră autorizat dacă aeronava este asigurată, după caz, conform legii, pentru daune produse terților, iar pentru zborul respectiv operatorul aeronavei a depus un plan de zbor în conformitate cu reglementările aeronautice în vigoare sau, la alegerea operatorului, a făcut o informare de trafic VFR la Ministerul Apărării Naționale, în conformitate cu procedura prevăzută în anexa nr. 1.

Motive de securitate implicate în autorizația de zbor:

Legea prevede că unele înregistrări aero-foto reprezintă secret de stat. De aceea este nevoie de autorizație specială pentru orice zbor.

Următoarele articole sunt extrase din LEGEA nr. 182 din 12 aprilie 2002

Definiții: Articolul 15

l) produse geospațiale – produsele analogice sau digitale obținute prin prelucrarea informațiilor geospațiale, de tipul reprezentărilor cartografice constând în planuri topografice, cadastrale și tematice, hărți topografice, cadastrale și tematice și/sau înregistrări aerofotogrammetrice, imagini ortorectificate, ortofotoplanuri și ortofotohărți;

m) înregistrare aerofotogrammetrică – înregistrarea analogică sau digitală realizată cu senzori aeropurtați activi și/sau pasivi în spectrul electromagnetic;

n) senzori aeropurtați de orice tip – echipamentul analogic sau digital, instalat pe o platformă aeropurtată ce detectează, indică și/sau înregistrează obiecte sau fenomene prin intermediul energiei sau particulelor emise, reflectate sau modificate de diverse obiecte.

Informații secrete de stat: Articolul 17

h) produsele geospațiale, cu excepția înregistrărilor aerofotogrammetrice, pe care sunt reprezentate elemente de conținut cu relevanță în domeniul securității naționale;

h^1) înregistrările aerofotogrammetrice obținute cu senzori aeropurtați de orice tip care operează în spectrul electromagnetic, cu rezoluția spațială mai mică de 15 cm, și înregistrările aerofotogrammetrice obținute cu senzori aeropurtați activi de tip digital care conțin mai mult de 9 puncte/m², pe care sunt reprezentate elemente de conținut cu relevanță în domeniul securității naționale;

Autorizația pentru segregarea spațiului aerian:

Ordinul nr. 8/2014 prevede:

Art. 1. –

(1) Operarea aeronavelor civile motorizate fără pilot la bord în spațiul aerian național este permisă numai în zone de spațiu aerian segregat temporar, înființate, alocate și activate conform reglementărilor aplicabile în vigoare.

(2) Zonele prevăzute la alin. (1) se stabilesc în întregime în spațiul aerian de clasă G, iar limita verticală superioară a acestora trebuie să fie cu cel puțin 150 m sub limita minimă a spațiului aerian controlat.

(3) Cererea pentru înființarea zonei prevăzute la alin. (1) se transmite de către operatorul aeronavei Autorității Aeronautice Civile Române cu cel puțin 45 de zile înainte de data prevăzută pentru începerea activității. Modelul cererii și informații privind documentele-suport care trebuie anexate acesteia se publică pe pagina proprie de internet a Autorității Aeronautice Civile Române www.caa.ro.

(4) Alocarea și activarea zonelor prevăzute la alin. (1) se efectuează în conformitate cu reglementările aeronautice aplicabile.

Art. 2. –

În sensul prezentului ordin, termenii și expresiile de mai jos au următoarele semnificații:

a) operator al aeronavei – persoană fizică sau juridică care efectuează operațiuni aeriene cu o aeronavă civilă motorizată fără pilot la bord și care solicită în acest scop înființarea unei zone de spațiu aerian segregat temporar conform prevederilor prezentului ordin;

b) spațiu aerian de clasă G – zonă delimitată de spațiu aerian în care nu sunt furnizate servicii de control al traficului aerian.

HG nr. 912/2010 prevede:

f) spațiu aerian segregat – un volum de spațiu aerian definit care în mod normal se află sub responsabilitatea unei autorități de aviație, care este temporar segregat prin acord comun, pentru folosire exclusivă pentru altă autoritate de aviație și prin care, pe perioada respectivă, alt trafic nu este autorizat să tranziteze;

Documente necesare:

formular tip (document ce poate fi accesat pe pagina de internet a AACR (http://www.caa.ro/media/docs/Ghid_RPAS.pdf);

Asigurarea și daune produse de dronă

În cazul în care drona produce daune, legislația prevede:

Ordinul nr. 8/2014:

„Răspunderea pentru eventuale daune provocate ca urmare a operării aeromodelelor și aeronavelor prevăzute la alin. (2) revine în totalitate persoanelor care asigură comanda acestora de la sol.”

Legea nu prevede obligativitatea asigurării dronelor, decât a celor peste 20 kg.

CAA prevede:

„Asigurarea pentru aeronavele motorizate fără pilot la bord cu masa maxima la decolare mai mică de 20 kg, este opțională și operarea se face pe propria răspundere a celui care le operează” – http://www.caa.ro/media/docs/Ghid_RPAS.pdf

Interdicții de zbor

Hotărârea nr. 912/2010 precum și Hotărârea nr. 781/2012 privind modificarea Hotărârii Guvernului nr. 912/2010 pentru aprobarea procedurii de autorizare a zborurilor în spațiul aerian național, precum și a condițiilor în care decolarea și aterizarea aeronavelor civile se pot efectua și de pe/pe alte terenuri sau suprafețe de apă decât aerodromurile certificate prevede:

Art 12-

(1) Deasupra zonelor dens populate sunt interzise:

a) efectuarea de către aeronavele civile a zborurilor la înălțimi mai mici de 300 de metri față de cel mai înalt obstacol fix, cu excepția celor care execută proceduri de aterizare/decolare pe/de pe aerodromuri certificate, precum și a celor care execută, în conformitate cu reglementările în vigoare, operațiuni de filmare aeriană sau de lucru aerian în folosul sănătății publice și protecției mediului în baza unei autorizări specifice emise de către Autoritatea Aeronautică Civilă Română pentru fiecare zbor/serie de zboruri, în condițiile existenței unui aviz al primarului localității pe raza căreia se desfășoară operațiunile aeriene respective;".

(2) În afara zonelor dens populate, aeronavelor civile le sunt interzise zborurile la o înălțime mai mică de 150 metri față de sol, cu excepția aeronavelor care execută proceduri de aterizare/decolare pe/de pe aerodromuri certificate sau terenuri/suprafețe de apă stabilite potrivit prevederilor art. 8 alin. (3), aeronavelor care execută zboruri de acrobație sau operațiuni de lucru aerian în folosul agriculturii, silviculturii, sănătății publice și protecției mediului, în condițiile autorizării de către Autoritatea Aeronautică Civilă Română, precum și aeronavelor care execută zboruri aferente operațiunilor aeriene prevăzute la art. 9 alin. (1) lit. d)."

Concluzii și propuneri

Tehnologia modernă are de oferit multe îmbunătățiri în domeniul măsurătorilor. Măsurarea terenurilor cu drona nu doar că este o muncă interesantă și fascinantă, dar este practică, scutește mult timp și efort. Precizia este uimitoare, în jurul erorii de 2 cm, iar calitatea rezultatului final este ridicată. Este adevărat că drona nu înlocuiește pe deplin stația totală sau GPS-ul, însă există lucrări mult mai potrivite pentru acest tip de aparat decât pentru cele clasice.

Prețul unei drone nu este foarte ridicat. Undeva la 2000 – 3000 EUR se poate achiziționa un aparat de zbor cu GPS încorporat, cum este cel cu care s-a măsurat în cazul de față.

Prin prezenta lucrare s-a sistematizat un întreg proces de lucru, care a avut ca scop un ortofotoplan utilizabil în lucrările topografice și cadastrale. Totuși, există o mulțime de alte alternative la aparatura de zbor, la softurile utilizate și la metodele de lucru. În plus, apar aparate noi și softuri noi care automatizează procesul de lucru în feluri unice.

De asemenea, legislația se schimbă frecvent. Așadar, deținerea și utilizarea unei drone este o responsabilitate legală pentru proprietar.

În prezent, aparatele de zbor sunt folosite din plin pentru fotografierea suprafeței terestre în scop topografic și geodezic. O dovadă sunt hărțile realizate de companii precum Google, Microsoft, Yandex și altele. Folosirea dronei la nivel micro depinde mult de nevoile fiecărui topograf, de genul lucrărilor pe care se axează, de cât de interesat este de acest tip de aparate și bineînțeles, de cât de solicitat este.

În continuare, voi atașa o anexă care conține o parte din fotografiile preluate de dronă.

Anexă

Fotografii captate de dronă folosite apoi la prelucrarea ortofotoplanului: