WORKFLOW PPK PENTRU DRONELE DJI ENTERPRISE
Ce înseamnă PPK?
Cinematica post-procesată (PPK) este o metodă de utilizare a datelor Sistemului global de navigație prin satelit (GNSS) pentru a determina cu precizie poziția și traiectoria unui rover/dronă. PPK implică colectarea de date brute GNSS de la o dronă, împreună cu informații despre poziția și traiectoria stațiilor de referință din apropiere și apoi procesarea datelor după aceea pentru a îmbunătăți acuratețea informațiilor despre poziție și traiectorie.
PPK este utilizat în mod obișnuit în aplicații precum topografie, cartografiere și agricultura de precizie, unde poziționarea de înaltă precizie este critică. Spre deosebire de poziționarea cinematică în timp real (RTK), care necesită o conexiune fără fir în timp real la stațiile de referință, PPK se poate face după fapt, permițând o mai mare flexibilitate în colectarea datelor.
Post-procesarea datelor GNSS implică utilizarea unui software specializat pentru a procesa datele brute colectate de receptor și a le compara cu datele de la stațiile de referință din apropiere pentru a determina locația precisă a dronei la un moment dat. Acest proces poate îmbunătăți acuratețea informațiilor despre poziție și traiectorie prin corectarea erorilor introduse de factori precum condițiile atmosferice și deviațiile orbitei satelitului.
În timp ce poziționarea RTK și PPK pot fi utilizate pentru aplicațiile de cartografiere cu drone, există câteva avantaje ale utilizării PPK față de RTK:
Pro | Contra | |
RTK | Feedback în timp real: Cu RTK, feedback în timp real este disponibil în timpul misiunii, ceea ce poate facilita identificarea și abordarea problemelor pe măsură ce apar. Procesare rapidă a datelor: datele RTK pot fi procesate rapid, ceea ce permite un timp de livrare mai rapid pentru livrarea produsului final. Ușor de utilizat: RTK este de obicei mai ușor de utilizat decât PPK și necesită mai puține abilități pentru configurare și operare. | Precizie mai scăzută: acuratețea RTK poate fi afectată de întârzierile și întreruperile de comunicare, făcând-o mai puțin precisă decât PPK. Dependență de comunicare: RTK necesită comunicare în timp real cu o stație de referință în timpul misiunii, ceea ce poate fi o provocare în zonele îndepărtate sau rurale, cu acoperire celulară limitată sau deloc, atunci când se utilizează RTK prin protocolul NTRIP. Costuri mai mari: RTK poate fi mai scump decât PPK datorită necesității de module RTK suplimentare sau taxe de abonament la servicii NTRIP. |
PPK | Nu este necesară comunicarea în timp real: RTK necesită comunicare în timp real între dronă și stația de la sol pentru a primi date de corecție de la stația de referință. PPK, pe de altă parte, nu necesită comunicare în timp real, deoarece datele de corecție sunt aplicate ulterior în timpul post-procesării. Flexibilitate mai mare: Cu PPK, drona poate zbura misiunea și colecta date, iar post-procesarea poate fi făcută mai târziu, oferind o flexibilitate mai mare pentru colectarea datelor, în special în zonele cu acoperire celulară limitată sau deloc. Precizie mai mare: În timp ce atât RTK, cât și PPK pot oferi o precizie ridicată, PPK poate oferi o acuratețe și mai mare, deoarece nu este supus niciunei întârzieri sau întreruperi potențiale de comunicare în timpul colectării datelor. PPK poate folosi, de asemenea, mai multe stații de referință în timpul post-procesării, ceea ce poate îmbunătăți și mai mult precizia. Costuri reduse: PPK poate fi mai puțin costisitor decât RTK, deoarece nu necesită comunicare în timp real, ceea ce poate necesita echipamente suplimentare și taxe de abonament. | Timp de post-procesare mai lung: PPK necesită o post-procesare a datelor, care poate dura timp și poate întârzia livrarea produsului final. Cerință privind durata minimă a zborului: Pentru a obține date precise de poziționare, este necesar să capturați suficiente puncte de date GNSS în timpul zborului. Aceasta înseamnă că drona trebuie să zboare pentru o anumită durată și distanță pentru a captura suficiente puncte de date pentru procesarea PPK. Durata exactă și distanța necesară vor depinde de diverși factori, cum ar fi receptorul GNSS utilizat, calitatea datelor stației de referință și mediul de zbor. În general, se recomandă o durată minimă de zbor de 10 minute pentru a captura suficiente puncte de date GNSS pentru o procesare PPK precisă. Cu toate acestea, aceasta poate varia în funcție de cerințele specifice ale proiectului de cartografiere și de calitatea datelor GNSS colectate. |
Selectarea PPK sau RTK pentru un proiect de cartografiere depinde în cele din urmă de cerințele specifice, inclusiv de flexibilitate, cost și scara misiunii. Deși ambele metode au avantajele și dezavantajele lor, dronele DJI Enterprise RTK înregistrează întotdeauna date de observare prin satelit. Acest lucru asigură că, chiar dacă un mediu celular instabil întrerupe comunicarea în timp real în timpul unui zbor RTK, utilizatorul poate încă recupera datele stației de bază și poate folosi metoda PPK ca rezervă pentru a scoate date precise la nivel de centimetru.
Pregătirea hardware și software PPK
UAV și Payload (daca este cazul) | |
Software de planificare a misiunii de zbor | Aplicația DJI Pilot 2 |
Sursă pentru fișierul Base Receiver Independent Exchange (RINEX) și fișierele de navigare | Stația de bază DJI D-RTK 2 |
Software specializat PPK (una dintre opțiunile oferite) | |
Software de fotogrammetrie |
Workflow
Efectuarea unui proces PPK cu date de imagine a dronei poate părea descurajantă, dar este de fapt un proces simplu care necesită o planificare și o execuție atentă. Procesul implică mai mulți pași cheie, care vor fi explorați mai detaliat în instrucțiunile de mai jos.
- Setări și pregătiri: înainte de a putea începe să colectați date despre drone, trebuie să planificați cu atenție misiunea. Aceasta implică asigurarea faptului că durata zborului este suficient de lungă și că câteva setări sunt activate în aplicația DJI Pilot. Planificând cu atenție misiunea, vă puteți asigura că colectați suficiente date pentru procesarea corectă a PPK.
- Colectarea datelor din drona: Odată ce ați planificat misiunea, este timpul să colectați datele imaginii dronei și datele GNSS corespunzătoare de la receptorul dronei în timpul zborului. Datele GNSS ar trebui să includă datele brute ale sistemului de navigație prin satelit, precum și informații despre marcajul de timp. Este important să colectați cât mai multe date posibil pentru a asigura procesarea PPK corectă.
- Colectarea datelor de referință: pe lângă colectarea datelor de la drona, trebuie să colectați și date de referință de la stațiile de referință GNSS din apropiere, cum ar fi CORS sau alte receptoare de la sol. Datele de referință ar trebui să includă aceleași semnale GNSS și informații de sincronizare ca și datele GNSS ale dronei. Prin colectarea datelor de referință, vă puteți asigura că rezultatele PPK sunt cât mai exacte posibil.
- Alinierea datelor și procesarea PPK: După ce ați colectat toate datele necesare, trebuie să aliniați datele imaginii dronei cu datele GNSS corespunzătoare pe baza informațiilor de sincronizare. Acest lucru se poate face folosind instrumente software specializate care pot potrivi informațiile de sincronizare dintre capturarea imaginii și punctul de date GNSS. După alinierea datelor, le puteți procesa folosind software specializat PPK sau servicii online. Procesarea PPK folosește datele GNSS atât de la receptorul dronei, cât și de la stațiile de referință pentru a calcula informațiile precise de poziționare pentru fiecare imagine capturată în timpul zborului.
- Suprascrierea datelor POS: Asigurați-vă că noile date POS sunt importate corect în software-ul de fotogrammetrie. Acest pas este critic deoarece acuratețea modelelor fotogrammetrice depinde în mare măsură de calitatea datelor de intrare. Prin urmare, este necesar să verificați din nou compatibilitatea datelor POS cu software-ul și să vă asigurați că acestea sunt suprascrise corect.
În timp ce efectuarea unui proces PPK cu date de imagine de dronă poate părea complexă, este un proces necesar pentru obținerea unor rezultate de cartografiere precise. Planificând cu atenție misiunea, colectând suficiente date și efectuând verificări de control al calității, vă puteți asigura că rezultatele sunt cât mai exacte posibil.
Setari si pregatiri
Înainte de a vă zbura drona, este important să configurați corect aplicația DJI Pilot 2. Iată câteva sfaturi pentru a asigura un zbor de succes:
- Activați opțiunea „Obturator mecanic” și dezactivați opțiunea „Dewarping”.
2. Asigurați-vă că opțiunea RTK este Dezactivată în setarea aplicației Pilot
3. Este important de reținut că procesul PPK necesită o post-procesare a datelor, care poate dura timp și poate întârzia livrarea produsului final. În plus, obținerea unor date precise de poziționare cu PPK necesită capturarea unor puncte de date GNSS suficiente în timpul zborului. Durata exactă și distanța necesară vor depinde de diverși factori, cum ar fi receptorul GNSS utilizat, calitatea datelor stației de referință și mediul de zbor. În general, se recomandă să zburați timp de minim 10 minute pentru a captura suficiente puncte de date GNSS pentru o procesare PPK precisă. În aplicația Pilot, puteți verifica durata estimată a zborului misiunii în fila drop-down Prezentare generală a misiunii.
Colectarea datelor din drona
Pentru a procesa corect cu metoda PPK, datele din drona sunt esențiale. Pe lângă imaginile brute, sunt necesare două fișiere suplimentare din folderul de imagini: fișierul RINEX (Drone Receiver Independent Exchange) și fișierul de marcaj temporal al imaginii – timestamp.
Fișierul RINEX al dronei conține măsurători GPS brute care sunt esențiale pentru obținerea unei poziționări de înaltă precizie. Aceste date sunt folosite pentru a corecta erorile în semnalul GPS care pot apărea din cauza diferiților factori, cum ar fi condițiile atmosferice și poziția sateliților GPS. Fără aceste date, acuratețea metodei PPK ar fi grav compromisă. Fișierul RINEX, denumit „XXX_PPKRAW.bin”, poate fi găsit în folderul cu fotografii brute.
În mod similar, fișierul de marcaj temporal al imaginii este crucial pentru rezultate precise. Acest fișier înregistrează ora exactă a fiecărei imagini, ceea ce este necesar pentru a sincroniza corect datele imaginii cu măsurătorile GPS. Fără aceste informații, alinierea exactă a datelor de imagine cu datele GPS ar fi foarte dificilă, ceea ce ar avea un impact negativ asupra acurateței rezultatelor finale. Fișierul de marcaj temporal, denumit „XXX_Timestamp.MRK”, poate fi găsit și în folderul cu fotografii brute.
Este esențial să vă asigurați că aceste fișiere sunt colectate și procesate corespunzător pentru a obține cea mai mare acuratețe posibilă cu metoda PPK. Și doar câteva modele de drone DJI Enterprise acceptate de RTK/PPK sunt capabile să scoată aceste fișiere, inclusiv:
DJI Matrice 300 RTK (numai cu payload-urile Zenmuse P1 sau Zenmuse L1)
DJI Mavic 3 Enterprise (numai cu modulul RTK atașat)
DJI Mavic 3 Multispectral (numai cu modulul RTK atașat)
DJI Phantom 4 RTK
Colectarea datelor de referință
Pentru a efectua procesarea PPK (Post-Processed Kinematic) folosind o stație de bază pentru date de referință, de obicei aveți nevoie de două tipuri de fișiere legate de datele GNSS (Global Navigation Satellite System): un fișier RINEX de bază și un fișier de navigare:
- Fișier RINEX de bază: acest fișier conține datele brute GNSS colectate de stația de bază, de obicei în format RINEX. Fișierul RINEX de bază include măsurători precise ale semnalelor satelitului, poziții și informații despre sincronizare. Fișierul este de obicei colectat în același timp cu zborul dronei sau cât mai aproape posibil de timpul de zbor. Fișierul RINEX de bază este folosit ca referință pentru a corecta datele brute GNSS colectate de dronă în timpul zborului.
- Fișier de navigare: Acest fișier conține informații despre poziția și orbita sateliților GNSS utilizați pentru proiectul de cartografiere. Fișierul de navigare este folosit de software-ul PPK pentru a calcula informațiile precise de poziționare pentru fiecare imagine capturată în timpul zborului cu drone. Fișierul de navigare poate fi obținut din diverse surse, cum ar fi ROMPOS – Romanian Positioning Determination System
În această secțiune de instrucțiuni, vom folosi ROMPOS pentru a obține aceste fișiere GNSS.
Pentru a colecta date de referință CORS utilizând serviciul ROMPOS de la ANCPI , urmați acești pași:
Accesați site-ul web https://epay.ancpi.ro/ și va creeati un cont de utilizator.
Pe urma accesam tab-ul servicii – servicii (on-line)
Pe urma accesam site-ul: https://app.rompos.ro/ unde ne logam cu aceelasi cont ca si cel utilizat pe platforma de la ANCPI.
Asteptam ca in partea de sus la statusul RINEX:0 sa ne aparat RINEX:1 ( daca am ales o singura ora de înregistrări gnss de la o stație permanentă )
Accesam tab-ul RINEX
Din partea stanga de la RINEX, accesam Comenzi
Accesam butonul de + Comanda
Ne alegem Statia/ Anul / Luna/ Ziua/ Ora
Atentie! Timp UTC!!
! Timpul local (TL): TL = UTC + 2h (iarna); TL = UTC+ 3h (vara)
UTC – Timp Universal Coordonat
Intervalul orar se alege dupa intervalul orar UTC
Intervalul selectat trebuie sa depaseasca cu 15 minute intervalul in care sa efectuat zborul propriuzis
Confirmam comanda
ROMPOS
Alinierea datelor și procesarea PPK
Această secțiune oferă un proces pas cu pas pentru aplicarea datelor dronei cu fișierele rover GNSS colectate de la NGS CORS, stații de bază terțe sau stația mobilă DJI D-RTK 2 pentru a iniția procesul PPK. Vom folosi RedCatch REDToolBox ca exemplu:
- Pentru a începe, va trebui să deschideți RedCatch REDToolBox și să selectați opțiunea „PPK & Geotagging”.
2. Opțiunea vă va solicita să alegeți DJI ca opțiune pentru dispozitiv și să selectați raportul de calitate PDF și fișierul text ca formate de ieșire. Apoi, selectați opțiunea PPK ca tip de corecție și Înălțimea eliptică (PPK nativă) ca înălțime de ieșire. După aceste selecții, faceți clic pe „Next”.
3. Pentru a importa imagini, accesați secțiunea „Import images” și selectați „Select images” pentru a defini directorul imaginilor brute. Acest lucru va asigura că imaginile sunt importate corect și pot fi utilizate în procesul PPK.
4. Apoi, va trebui să selectați secțiunea „Import Rover Fileș” și să alegeți opțiunea „Trigger File”. Aici, puteți importa fișierul MRK cu numele „XXX_Timestamp.MRK” sub folderul de imagine brută. Acest fișier va oferi informații importante despre marcajele de timp ale imaginii care vor fi utilizate în procesul PPK.
5. După importarea fișierului MRK, va trebui să selectați din nou opțiunea „Rover RINEX File” și să importați fișierul RINEX cu numele „XXX_PPKRAW.bin” sub folderul de imagine brută. Asigurați-vă că selectați fișierul corect, deoarece acesta va fi esențial pentru succesul procesului PPK.
6. Trecând la secțiunea „Import Base Station Fileș”, selectați opțiunea „Base RINEX file” și importați fișierul RINEX numit „XXX.xxo” din folderul cu date brute de satelit descărcat de pe site-ul ROMPOS. Dacă utilizați stația mobilă DJI D-RTK 2 pentru procesarea PPK, selectați și importați fișierul RTCM formatat .dat în această opțiune. Dacă trebuie să îmbinați mai multe fișiere .dat RTCM într-un singur fișier, utilizați următorul instrument și rulați-l în același director cu mai multe fișiere RTCM: merge_bin.bat
7. După ce ați selectat fișierul XXX.xxo din folderul de date brute din satelit, fișierele de navigare și gnebigation ar trebui să fie importate automat. Dacă nu, aceste două fișiere pot fi găsite în folderul cu date brute de satelit descărcat de pe site-ul ROMPOS.
8. În cele din urmă, examinați rezumatul mapării și selectați „Execute Mapping” pentru a începe procesul PPK.
9. Odată ce procesul s-a terminat, bifați „PDF Quality Report” și „Textile”, apoi selectați opțiunea „Generate Output From Mapping”.
10. Pentru a vă asigura că datele POS corectate (REDToolbox_Raw.txt) și raportul rezumat (REDToolBoxSummary.pdf) sunt ambele exportate, deschideți folderul de ieșire. Mai târziu, vom folosi primul fișier de marcaj temporal cu date corectate ale imaginii POS pentru procesarea fotogrammetriei.
Suprascrierea datelor POS
Datele POS (poziție și orientare) ale imaginii dronei se referă la informațiile despre locația, atitudinea și traiectoria unei drone atunci când captează imagini. Aceste date sunt obținute în mod obișnuit folosind GPS-ul și alți senzori de la bordul dronei și sunt utilizate pentru a georeferința cu precizie imaginile și pentru a crea un model 3D sau o hartă a zonei cercetate folosind tehnici de fotogrammetrie.
În procesul de fotogrammetrie, datele POS ale imaginii dronei sunt utilizate în procesul de aerotriangulare pentru a determina cu precizie poziția și orientarea fiecărei imagini în spațiul 3D. Procesul de aerotriangulare implică calcularea pozițiilor și orientărilor relative ale imaginilor pe baza suprapunerilor lor și a caracteristicilor corespunzătoare ale imaginii. Datele POS ale imaginii dronei sunt folosite pentru a calcula orientarea fiecărei imagini în spațiul 3D, iar această informație este folosită pentru a genera un nor de puncte rar care reprezintă zona studiată.
Dacă datele POS ale imaginii dronei sunt inexacte sau imprecise, rezultatul procesului de fotogrammetrie va fi, de asemenea, mai puțin precis. Orice erori în datele POS ale imaginii dronei pot duce la erori în procesul de aerotriangulare, ceea ce va cauza erori în procesul de ajustare a pachetului și, în cele din urmă, va duce la o ieșire mai puțin precisă.
Precizia datelor POS a imaginii dronei influențează acuratețea globală a rezultatelor în timpul procesului PPK. Procesul PPK corectează datele POS ale imaginii dronei pentru orice erori cauzate de deriva GPS sau zgomot și alte erori legate de senzor. Datele POS corectate cu PPK rezultate sunt apoi folosite pentru a genera un nor dens de puncte care reprezintă zona sondată, care poate fi apoi folosit pentru a crea modele 3D sau hărți. Prin urmare, este important să vă asigurați că datele POS ale imaginii dronei sunt definite corect în software-ul de proces de fotogrammetrie.
Vom folosi software-ul DJI Terra ca exemplu pentru a aplica și a suprascrie datele imaginii POS. Urmați pașii de mai jos sau urmăriți videoclipul pentru a aplica și a suprascrie datele POS ale imaginii corectate PPK în software-ul Terra:
1.Deschideți software-ul DJI Terra, în fila „Reconstruction” selectați „New Mission” și apoi selectați „Visible Light” pentru a crea o nouă misiune de reconstrucție fotogrammetrică. După importarea tuturor fotografiilor, selectați opțiunea pictogramă „Import POS Data”, așa cum se arată mai jos.
2. Asigurați-vă că importați fișierul POS procesat în format text din ultima secțiune.
3. După importarea datelor POS a imaginii, ar trebui să apară automat o fereastră „Format and Properties”. În această fereastră, ajustați coloana de date și definiți proprietățile coloanei în secțiunea „Define Data Column”. Asigurați-vă că primul rând al tabelului conține datele POS ale primei imagini și utilizați instrumentele din secțiunea „File Format” pentru a defini separatorii de date și prima linie a datelor.
4. Pentru a continua, selectați opțiunea „Known Coordinate System” din sistemul de coordonate de date POS. Apoi, alegeți coordonatele orizontale și verticale corespunzătoare pentru datele POS de imagine procesate cu PPK importate. Este crucial să selectați coordonatele corecte atât pentru sistemele orizontale, cât și pentru cele verticale, pentru a evita orice deplasare în ieșire.După ce ați terminat de definit noile date POS, selectați „Import”.
5. Pentru a înlocui vechile date POS de imagine încorporate în fotografii cu date POS corectate PPK din fișierul txt, selectați „Yes” pentru a confirma acțiunea în DJI Terra. Datele POS au fost acum suprascrise cu succes.
Multumim
PPK oferă o soluție eficientă și precisă pentru obținerea de date geospațiale foarte precise pentru o varietate de aplicații. Folosind atât tehnicile GPS, cât și de post-procesare, PPK permite furnizarea de rezultate cu precizie la nivel de centimetri, chiar și în medii provocatoare. Urmând fluxul de lucru PPK de mai sus și utilizând instrumente software și hardware avansate, vă puteți asigura că obțineți cel mai înalt nivel de acuratețe și precizie în datele dvs., ceea ce duce în cele din urmă la o mai bună luare a deciziilor și la rezultate îmbunătățite.
