Acquisizione per aerial-ground map fusion

Dispositivi applicabili: consigliato Lixel L2 Pro + drone DJI; supporta Lixel K1, Lixel K2, Lixel P1 + drone

Cos'è l'aerial-ground map fusion

L'aerial-ground map fusion realizza una modellazione integrata multi-vista e multi-scala fondendo le immagini aeree di un drone con i dati a terra acquisiti dai dispositivi portatili XGRIDS. È adatta alla modellazione completa di terreni complessi come grandi siti, complessi di edifici e aree panoramiche.

Prerequisiti

La parte a terra dell'aerial-ground map fusion supporta l'unione di più segmenti di dati di acquisizione a terra, con gli stessi requisiti di acquisizione della map fusion
Sia il drone sia il dispositivo portatile devono acquisire con RTK abilitato e nello stesso sistema di coordinate, scegliendo WGS84 o CGCS2000
La scena di acquisizione necessita di un buon segnale RTK
Per i droni con fotocamere multi-focale, usa la stessa lunghezza focale per tutta una singola ricostruzione

Composizione dei dati

I dati dell'aerial-ground map fusion devono includere 2 parti di immagini:

Tipo di dati	Metodo di acquisizione	Descrizione
Parte aerea	Fotografia aerea con drone	Dati della scena dall'alto verso il basso
Parte di decollo/atterraggio	Acquisizione in fase di decollo/atterraggio del drone	Dati di collegamento tra le viste aeree e a terra (fondamentali)

Modelli di drone consigliati

Consigliato	Accettabile	Non consigliato
Zenmuse P1	DJI M3E / DJI M4E / DJI P4R	DJI M3T / FC3582

Parte aerea

La parte aerea viene acquisita sostanzialmente secondo i normali requisiti della fotografia oblique (fotografia obliqua).

Voce	Raccomandazione
Modalità di volo	Consigliato il volo a griglia per garantire la copertura completa
Tasso di sovrapposizione	≥ 85%
Altitudine di volo	Volare all'altitudine di sicurezza minima consentita offre i migliori risultati; salvo restrizioni particolari, non consigliato oltre i 50 m
Singolo/multi-livello	Scene semplici piccole/medie: volare un livello all'altitudine di sicurezza minima; scene grandi complesse: volare 1-2 livelli aggiuntivi al di sopra del livello più basso
Differenza di altezza multi-livello	La differenza di altezza tra livelli adiacenti non deve superare 2 volte

Pianificazione del percorso di volo a griglia del drone

Acquisizione delle facciate degli edifici

Oltre al volo a griglia sul tetto, anche le facciate degli edifici (esterni) necessitano di una copertura dedicata.

Volo in orbita

Il drone vola attorno al perimetro dell'edificio per coprire tutte le facciate:

Voce	Raccomandazione
Distanza di volo	3-5 m dalla facciata dell'edificio
Altitudine di volo	Da 1/2 a 2/3 dell'altezza dell'edificio (per garantire la copertura dall'alto verso il basso)
Orientamento dell'obiettivo	Sempre rivolto verso la parete esterna dell'edificio
Velocità di volo	≤ 5 m/s, costante e uniforme
Requisito di copertura	Tutti e quattro i lati dell'edificio devono essere orbitati; rallenta agli angoli per una copertura multi-angolo
Orbita multi-livello	Gli edifici alti possono essere orbitati a 2-3 altezze diverse

Problema risolto dall'acquisizione in orbita: il volo a griglia copre solo le viste dall'alto verso il basso di tetto e terreno; le facciate degli edifici (finestre, dettagli delle pareti, ingressi) devono essere integrate tramite l'orbita.

Percorso di acquisizione in orbita della facciata dell'edificio (vista dall'alto)

Collegamento tra dati aerei e a terra

Affinché i dati aerei e a terra si fondano correttamente, la chiave è che i due set di dati abbiano una regione di collegamento sovrapposta:

Il drone dovrebbe accendersi e decollare al di sopra di un percorso già acquisito dal dispositivo a terra
Prima del decollo, riprendi all'altezza degli occhi a livello del terreno (circa 1,5 m) per garantire la sovrapposizione del punto di vista con la traiettoria di scansione a terra
Poi sali verticalmente fino all'altitudine della fotografia aerea

In parole semplici: punto di decollo del drone = sul percorso che il dispositivo a terra ha percorso, in modo che i due set di dati abbiano naturalmente un collegamento a "stretta di mano".

Requisiti della scansione a terra

Usa i dispositivi portatili XGRIDS per scansionare seguendo il normale flusso di lavoro di acquisizione in esterni
Concentrati sulla copertura della base dell'edificio, delle texture del terreno, degli ingressi, ecc.
Le facciate degli edifici necessitano di una copertura multi-altezza: facendo riferimento all'approccio del "metodo a tre passaggi" per interni, anche il dispositivo a terra dovrebbe coprire le facciate degli edifici da tre angolazioni: bassa (dettagli del terreno), all'altezza degli occhi (corpo principale) e alta (strutture superiori)
Assicurati che il percorso di scansione passi vicino al punto di decollo/atterraggio del drone

Parte di decollo/atterraggio

La parte di decollo/atterraggio collega la vista aerea con la vista a terra ed è il fattore chiave che influisce sulla qualità della fusione.

Quantità e distribuzione dei decolli/atterraggi

Prevedi almeno 3-4 acquisizioni di decollo/atterraggio per scena, distribuite nell'area di acquisizione
Per scene più grandi: assicura almeno 1 acquisizione di decollo/atterraggio ogni 50-100 m

Requisiti di acquisizione del decollo/atterraggio

Ogni decollo/atterraggio deve fornire immagini continue da circa 1,5 m sopra il terreno fino all'altitudine di volo aereo, e soddisfare:

Ripresa a terra all'altezza degli occhi: la posizione e il punto di vista hanno una sovrapposizione sufficiente con la traiettoria di acquisizione del dispositivo a terra. Poiché il FOV del drone è di solito ridotto, dando priorità alla copertura del punto di vista, il drone può allontanarsi un po' dal soggetto nella posizione di decollo/atterraggio per la migliore copertura, ma non deve superare 1,5 volte la distanza di acquisizione a terra
Ripresa aerea dall'alto verso il basso: la posizione e il punto di vista hanno una sovrapposizione sufficiente con le immagini aeree
Transizione fluida: la posizione e l'angolo della fotocamera dalla vista a terra a quella aerea transitano in modo fluido, con un tasso di sovrapposizione tra immagini adiacenti ≥ 85%

Acquisizione di decollo/atterraggio: transizione fluida dall'altezza degli occhi a terra alla vista aerea dall'alto verso il basso

Animazione del processo di decollo/atterraggio

Principi di selezione del punto di decollo/atterraggio

✅ Corretto	❌ Errato
Spazio relativamente aperto davanti, nessun ostacolo alla linea di vista entro 10 m	Vicino a pareti di colore uniforme o superfici riflettenti
Rivolto verso edifici o facciate caratteristiche	Vicino ad alberi o strutture ripetitive
Più decolli/atterraggi rivolti verso lo stesso soggetto nella scena	Rivolto verso uno sfondo non caratteristico

Esempio corretto: rivolto verso una facciata di edificio caratteristica

Esempio errato: vicino a colore uniforme/riflessi/alberi/strutture ripetitive

Aerial reconstruction

L'aerial reconstruction è uguale alla parte aerea dell'aerial-ground map fusion, acquisita sostanzialmente secondo i normali requisiti della fotografia oblique (fotografia obliqua). È adatta a scene che non necessitano di dati a terra e utilizzano solo la fotografia aerea del drone per la ricostruzione 3DGS.

I requisiti di acquisizione sono esattamente gli stessi della "Parte aerea" descritta sopra:

Consigliato il volo a griglia, tasso di sovrapposizione ≥ 85%
Volare all'altitudine di sicurezza minima consentita (≤ 50 m)
Le scene grandi complesse possono volare 1-2 livelli aggiuntivi al di sopra del livello più basso (differenza di altezza tra livelli adiacenti non superiore a 2 volte)
Velocità di volo ≤ 5 m/s
Il drone deve acquisire con RTK abilitato (WGS84 o CGCS2000)
Usare una singola lunghezza focale

Differenza tra aerial reconstruction e aerial-ground map fusion: l'aerial reconstruction dispone solo di dati aerei e non necessita di scansione a terra né di collegamento di decollo/atterraggio. È adatta a tetti, grandi piazze, terreni agricoli e altre scene che non necessitano di dettagli a terra.

Metriche empiriche di area di ricostruzione e GSD

Di seguito sono riportati dati di riferimento operativi per il modello M4E con diverse aree di rilievo e valori di GSD:

Area di rilievo	GSD obliquo (cm)	Altitudine di volo (m)	Tempo di operazione	Numero di foto del drone
10.000 m²	0,5	12	2 h 8 min	11139
10.000 m²	1	26	28 min	2390
10.000 m²	2	53	9 min	633
10.000 m²	3	79	6 min	284
50.000 m²	0,5	12	9 h 20 min	53316
50.000 m²	1	26	1 h 55 min	11399
50.000 m²	2	53	32 min	2847
50.000 m²	3	79	17 min	1279
100.000 m²	0,5	12	18 h 13 min	105308
100.000 m²	1	26	3 h 43 min	22448
100.000 m²	2	53	1 h 1 min	5563
100.000 m²	3	79	29 min	2475

Più piccolo è il GSD (più basso è il volo), più ricco è il dettaglio, ma il tempo di operazione e il volume dei dati crescono esponenzialmente. Scegli un GSD appropriato in base ai requisiti di precisione della scena; 1-2 cm soddisfa in genere la maggior parte degli scenari di aerial-ground fusion.

Checklist dell'aerial-ground map fusion

[ ] Sia il drone sia il dispositivo portatile hanno RTK abilitato e impostato sullo stesso sistema di coordinate
[ ] Buon segnale RTK, con l'80%+ delle foto del drone che portano dati RTK
[ ] Il drone usa una singola lunghezza focale
[ ] Parte aerea: volo a griglia, tasso di sovrapposizione ≥ 85%
[ ] Parte aerea: volare all'altitudine di sicurezza minima (≤ 50 m)
[ ] Acquisizioni di decollo/atterraggio: ≥ 3-4, distribuite (una ogni 50-100 m per le grandi scene)
[ ] Acquisizioni di decollo/atterraggio: transizione fluida altezza degli occhi a terra → aerea dall'alto verso il basso, sovrapposizione ≥ 85%
[ ] Punti di decollo/atterraggio: 10 m liberi davanti, rivolti verso edifici caratteristici
[ ] Dati della scansione a terra completi (stessi requisiti di acquisizione della map fusion)
[ ] Tutti i dati acquisiti in tempi ravvicinati (illuminazione coerente)