3D inmeten met drones

PelserHartman biedt een breed scala aan nauwkeurige meet- en opnametechnieken om gebouwen, terreinen en objecten gedetailleerd in kaart te brengen. Naast onze meetdiensten met statische en mobiele 3D laserscanners zetten wij drones in om de moeilijk bereikbare delen van gebouwen en andere objecten vast te leggen. Denk hierbij aan hoge of complexe objecten zoals kerktorens, bruggen, kademuren en grote terreinen. Door middel van de techniek fotogrammetrie verwerken we de combinatie van foto’s en meetdata tot verschillende eindproducten. Onze speciale apparatuur en methode zorgt voor optimale detailweergave en hoge kwaliteit in onze eindproducten: inspectie- en orthofoto’s, pointclouds, 3D modellen en 2D tekeningen.

Het gaat altijd om het eindproduct

Wil je PelserHartman een professionele en legale opname laten uitvoeren met drones? Vertel ons altijd eerst wat het gewenst eindproduct is. Wij zoeken vervolgens altijd de slimste en meest betaalbare oplossing. Dit hoeft niet altijd een opname met drones te zijn. Misschien blijkt een 3D scan met statische of mobiele 3D laserscanners een betere oplossing. Of een combinatie van deze twee, aangevuld met metingen door een hoognauwkeurig total station en grondslag gemaakt met GPS.

Producten op basis van fotogrammetrie

In vrijwel alle gevallen worden de door de drone gemaakte foto’s eerst verwerkt tot een 3D meshmodel. Dit is een 3D model bestaande uit vele driehoeksvlakken. Het 3D meshmodel dat met fotogrammetrie wordt gecreëerd, vormt de basis voor verdere verwerking tot het eindproduct. Enkele veelgevraagde producten die wij op basis van een drone opname en/of fotogrammetrische 3D meshmodel aanbieden, zijn:

• Inspectiefoto’s: Hoge-resolutiefoto’s die kunnen worden gebruikt om specifieke delen van het object tot in detail te inspecteren. Denk bijvoorbeeld aan bruggen.
• 3D meshviewers: Een lokaal te gebruiken 3D viewer van het meshmodel waarin het resultaat van de fotogrammetrische opname 3D te bekijken is.
• 3D meshmodel: Het meshmodel zelf in de vorm van een 3XM bestand. Dit kan bijvoorbeeld worden gebruikt om in te laden in inspectiesoftware zoals bijvoorbeeld Twinsity. 
• Orthofoto’s: 2D aanzichten die vanuit het 3D meshmodel zijn gegenereerd. Bijvoorbeeld gevels van kerktorens t.b.v. schadeherstel en kartering. Maar ook plattegronden van daken of plattegronden van gebieden voor bijvoorbeeld stedenbouwkundige plannen. 
• Pointclouds: Een digitale weergave van het geïnspecteerde object in de vorm van een puntenwolk.
• 3D modellen: Digitale (BIM) modellen van gebouwen en objecten.
• 2D tekeningen: 2D tekeningen, bijvoorbeeld 2D gevelaanzichten, karteringstekeningen, terreintekeningen en daktekeningen voor zonnepanelen.
• Volumeberekeningen: Een volumemodel met inhoudsberekening van bijvoorbeeld bulkopslag. 

Waarom gebruik maken van een drone?

Een drone maakt het mogelijk om gebieden en objecten vanuit de lucht te inspecteren. Dit biedt veel voordelen ten opzichte van “traditionele” meetinstrumenten. Drones zijn ideaal voor het vastleggen van hooggelegen of moeilijk toegankelijke structuren en om grote gebieden zoals huizenblokken en industriegebieden snel en gedetailleerd in kaart te brengen. Waar statische en mobiele 3D laserscanners beperkt kunnen zijn in bereik en toegankelijkheid, biedt de inzet van drones uitkomst door met gemak op verschillende hoogtes en vanuit alle hoeken beelden vast te leggen.

Let hierbij wel op dat de drone geen meting uitvoert en je mag niet altijd overal vliegen. Het gaat in feite over het fototoestel dat onder de drone hangt. PelserHartman kan snel zien of er gevlogen mag worden op jouw projectlocatie. Gemaakte foto’s worden door middel van fotogrammetrie omgezet naar 3D beelden. Uit deze beelden kunnen de eindproducten zoals pointclouds, meshes en orthofoto’s worden gemaakt. 

We vertellen je graag meer drones, fotogrammetrie en alles wat hierbij komt kijken. Via onderstaande snelkoppelingen kun je direct naar het onderwerp op deze pagina gaan waar je meer over wil weten.

• Misverstanden over drones
• Wat is fotogrammetrie?
• Welke drones gebruikt PelserHartman?
• Afstemming van resolutie en projectdetails
• Drones en 3D laserscanning: Het beste van twee werelden
• Aandachtspunten bij fotogrammetrie
• Pointclouds op basis van fotogrammetrie
• Vliegvergunningen en veiligheidseisen
• Wanneer is inmeten met drones interessant voor jouw project?
• Referentieprojecten

Misverstanden over 3D inmeten drones

Allereerst helpen we graag meteen een aantal misverstanden de wereld uit:

• De drone-camera-combinatie voert geen meting uit. Er is geen sprake van een inmeting maar van het maken van foto’s in een bepaald patroon waarbij de locatie van de foto steeds bekend is. De foto’s worden door middel van ‘fotogrammetrie‘ gebruikt om tot een 3D model te komen. Dit 3D model heeft een vorm die redelijk overeen kan komen met de werkelijkheid.
• Wordt enkel fotogrammetrie gebruikt om het object vast te leggen, dan zal de maatvoering een relatief grote maar vooral onduidelijke afwijking kunnen bezitten. Immers er is geen meting uitgevoerd die gevalideerd kan worden. De afwijking kan verkleind  worden door het combineren van de drone opnamen met andere meetapparatuur zoals total station of laserscanner.
• “Scannen met drones” is meestal niet aan de orde. Slechts een beperkt aantal drones kan uitgerust worden met een 3D scanner. In de praktijk is het op dit moment een weinig toegepaste techniek. Dit vanwege de kosten, veiligheid maar ook de beperkte meerwaarde. Leica heeft recent de BLK2FLY op de markt gebracht. Dit is een vliegende laserscanner. Het grote nadeel hierbij is het gebrek aan een goede camera die hoge resoluties foto’s kan maken. Een drone die op basis van fotogrammetrie werkt, is daarom vaak de beste oplossing.

Wat is fotogrammetrie?

Bij het verwerken van drone-opnamen maken wij gebruik van fotogrammetrie. Dit is een techniek waarbij foto’s worden omgezet in driedimensionale gegevens. Fotogrammetrie gebruikt foto’s die vanuit verschillende hoeken van een object zijn genomen en berekent met behulp van speciale software de afstanden en diepte tussen punten. Dit levert een gedetailleerde driedimensionale (3D) reconstructie van het object op, die bijna identiek is aan het originele object of terrein. Het is niet noodzakelijk dat de camera altijd onder een drone hangt. Bij bijvoorbeeld bruginspecties kan ook vanuit een boot uit de hand worden gefotografeerd.

Het resultaat van een fotogrammetrische opnamen is een 3D model dat de basis vormt voor diverse producten, zoals een pointcloud (puntenwolk) of orthofoto’s.

Welke drones gebruikt PelserHartman?

PelserHartman heeft voor elke toepassing een passende drone. Hiermee kunnen wij de meest geschikte drone inzetten voor jouw specifieke project. Bij de inzet van drones maken wij gebruik van gecertificeerde piloten en drones. Immers je mag als bedrijf niet zomaar ergens gaan meten met je hobbydrone. Wij hebben de beschikbaarheid over meerdere drones die elk voor specifieke toepassingen worden ingezet:

• DJI Mavic 3 Enterprise: Een compacte, veelzijdige drone voor gedetailleerde opnamen op standaardresoluties. Deze drone kan bijvoorbeeld worden ingezet in binnensteden voor het vastleggen van hoge gevels.
• DJI M300 met Phase One-camera: Voor hoge-resolutiebeelden en snelle, nauwkeurige opnames van grotere terreinen en objecten. Deze drone is uitgerust met een 100-megapixel Phase One-camera. Dit maakt het ideaal voor complexe projecten met hogere eisen. Deze drone kan worden ingezet voor het vastleggen van grote gebieden, grote bruggen en hoge schoorstenen.
• Inspectiedrone: Deze drone is uitgerust met een veiligheidskooi. Deze wordt ingezet voor het maken van inspectiefoto’s in kleine ruimtes. Door de kooi is het mogelijk om in nauwe ruimtes te vliegen, bijvoorbeeld in een oude schoorsteen.

In de volgende alinea leggen we uit dat gevraagde resolutie vaak belangrijker is dan het type drone. Of de keuze van de drone bepaalt. PelserHartman adviseert je hierin bij jouw project.

Afstemming van resolutie en projectdetails

De drone zelf is dus geen meetinstrument. Drones kunnen we inzetten om de fotocamera naar de juiste positie te brengen. Op basis van deze foto’s uit de drone maakt PelserHartman met behulp van fotogrammetriesoftware een 3D model. De gewenste resolutie van het 3D model of orthofoto’s dient vooraf met de opdrachtgever afgestemd te worden. De resolutie van de gewenste eindkwaliteit bepaalt met welke resolutie de inspectiefoto’s op locatie gemaakt moeten worden.

De fotoresolutie wordt uitgedrukt in millimeters per pixel. (mm/px). De gewenste resolutie bepaalt de nodige kwaliteit van de opname en daarmee van de nodige camera en drone. Voor standaard projecten waarbij het eindproduct 2D geveltekeningen of een 3D model is, wordt vaak een resolutie van 4-5 mm per pixel gehanteerd. Bij speciale projecten, zoals schade-inspecties of het in kaart brengen van natuursteen gevels waarbij de voegen tussen natuursteenblokken zichtbaar moeten zijn, is een hogere resolutie vaak noodzakelijk. Denk hierbij aan 1 tot 2 mm per pixel. 

Als vuistregel kun je hanteren dat de resolutie drie keer hoger moet zijn dan de afmetingen van het kleinste object dat u op de foto’s wilt kunnen waarnemen. Houd er rekening mee, hoe hoger de resolutie, hoe meer foto’s hoe meer data en vluchten hoe duurder de opname. Om de foto’s met behulp van fotogrammetrie om te zetten in 3D informatie, moeten de foto’s voldoende overlap hebben. Vaak wordt een percentage van 60% aangehouden. Een vuistregel is dat onderdelen op drie tot vier foto’s zichtbaar moeten zijn. Daarnaast heeft het weer een grote invloed op dronemetingen. Voor goede foto’s dient er voldoende licht te zijn, maar te fel zonlicht kan ook weer problemen geven.

Drones en 3D laserscanning: Het beste van twee werelden

We krijgen vaak vragen over de nauwkeurigheid van de drone. Het gaat hier vaak om de nauwkeurigheid van het eindproduct en niet specifiek van het meetapparaat. De nauwkeurigheid van het 3D meshmodel of orthofoto op basis van fotogrammetrie is niet alleen afhankelijk van de drone en de fotokwaliteit, maar ook van de software, referentiepunten op de grond en de weersomstandigheden.

Voor projecten waar zowel visuele detailweergave als extreme maatnauwkeurigheid vereist zijn, combineren we de drone-fotogrammetrie met 3D laserscanning of total station. De drones zorgen voor hoge-resolutiefoto’s die een perfecte visuele weergave van het object bieden, terwijl de laserscanners zorgen voor exacte maatvoering. Door de drone opnames over de gemaakte pointclouds van de laserscanner te leggen, bieden wij de hoogste kwaliteit aan beelden, met zowel een hoge resolutie als nauwkeurigheid. Op deze wijze kan een fotogrammetrische 3D meshmodel worden gemaakt met de nauwkeurigheid van een pointcloud uit een 3D laserscanner.

Aandachtspunten bij fotogrammetrie

Enkele aandachtspunten bij de toepassing van fotogrammetrie zijn de volgende:

Verschillende objecten achter elkaar: Wanneer er meer objecten achter elkaar staan, is het lastig voor fotogrammetrietechniek om deze objecten goed weer te geven. Denk hierbij bijvoorbeeld aan de balustrade van een balkon, met daarachter een tuintafel en daarachter weer de gevel.

Ranke objecten: Extra lastig in kaart te brengen zijn ook ranke objecten. Op onderstaande afbeelding van de mesh met een ranke noodtrap is duidelijk te zien dat er informatie ontbreekt. Ook is de vorm minder mooi dan in de werkelijkheid.

Pointclouds op basis van fotogrammetrie

Op basis van het fotogrammetrische 3D meshmodel kan een pointcloud worden geëxporteerd. Een pointcloud zoals we die kennen uit een 3D laserscanner. Visueel ziet de dronepointcloud er erg goed uit. Weinig ruis en mooie kleuren. Bij het inzoomen op de pointcloud is er echter wel een duidelijk verschil zichtbaar met een pointcloud op basis van laserscandata. Bij de dronedata zijn de vormen afgerond; scherpe hoeken zijn afgerond weergegeven. In de laserscandata worden scherpe hoeken exacter weergegeven.

Vliegvergunningen en veiligheidseisen

Professionele dronemetingen worden uitgevoerd door ervaren en gekwalificeerd personeel. De dronepiloot moet in het bezit zijn van een vliegbrevet. De dronevlucht wordt minutieus voorbereid en vluchtmeldingen worden nauwkeurig bijgehouden.

Vliegen met een drone vereist zorgvuldige planning en naleving van de regelgeving. PelserHartman houdt zich strikt aan alle Nederlandse wetten en voorschriften rondom drone-gebruik. Voor sommige locaties is een speciale vergunning vereist, of zijn er andere voorwaarden, zoals het verplichten van een waarnemer. In zogenaamde CTR-gebieden (gebieden met gecontroleerd luchtruim, bijvoorbeeld rond luchthavens) is communicatie met de verkeerstoren soms noodzakelijk en kunnen er aanvullende afspraken gelden. Ons team zorgt ervoor dat alles vooraf is geregeld, zodat je zeker bent van een veilige en legale uitvoering van jouw project.

Wanneer is inmeten met drones interessant voor jouw project?

Niet elk project vereist drone-fotogrammetrie, maar de techniek biedt zeker voordelen bij situaties waarbij:

• Hoge objecten of gebieden moeten worden vastgelegd, zoals (kerk)torens, bruggen, complete woonwijken of industrieterreinen.
• Details en structuren van hoge resolutie vereist zijn voor inspectie of visualisatie.
• 3D laserscanners niet of onvoldoende dekking kunnen bieden.

Bij PelserHartman helpen wij u graag om de mogelijkheden te verkennen en een passend plan op te stellen voor jouw project. Wij adviseren je over de optimale inzet van drones en zorgen ervoor dat aan alle wettelijke en technische eisen wordt voldaan.

Referentieprojecten

Hieronder vind je een kleine selectie van onze projecten.

Neem contact met ons op voor een persoonlijk advies

Heb je een project waarbij precisie en detail belangrijk zijn? Wil je weten of drone-fotogrammetrie een interessante oplossing kan zijn? Neem dan contact op met PelserHartman. Ons team van experts staat klaar om jouw vragen te beantwoorden en je te voorzien van een op maat gemaakt plan, zodat je zeker bent van het beste resultaat.