Фотограмметрия и картографирование

Фотограмметрия и картографирование позволяют превратить набор фотографий местности, здания или другого объекта в измеримые цифровые данные: ортофотоплан, облако точек, 3D-модель, цифровую модель поверхности, карту высот и другие материалы для последующей работы в CAD, GIS и специализированных инженерных системах.

В основе метода лежит анализ серии снимков одного объекта, сделанных с перекрытием и с разных позиций. Программное обеспечение находит общие точки на изображениях, определяет взаимное положение камер и восстанавливает геометрию сцены. Благодаря этому обычная аэрофотосъёмка с дрона или наземная съёмка может стать источником пространственных данных для геодезии, строительства, сельского хозяйства, мониторинга территорий, инспекций и 3D-документирования.

В интернет-магазине «Инструмент Центр» направление фотограмметрии и картографирования представлено экосистемой Pix4D: программным обеспечением, лицензиями, облачными сервисами, поддержкой и обновлениями, а также профессиональным обучением и сертификацией.

Это принципиально важно учитывать при выборе: в данной категории подбирается прежде всего программный инструмент и формат лицензирования, а не камера, дрон, GNSS-приёмник или другое съёмочное оборудование.

Что такое фотограмметрия

Фотограмметрия — метод получения геометрической и пространственной информации на основании фотографий.

Для обработки используется серия перекрывающихся кадров. Одна и та же точка объекта должна быть видна на нескольких изображениях, снятых с разных позиций.

Программное обеспечение сопоставляет эти точки и на их основе восстанавливает пространственную структуру.

В результате можно получать:

• ортофотопланы;

• облака точек;

• 3D-модели;

• цифровые модели поверхности;

• цифровые модели рельефа в соответствующих рабочих процессах;

• контуры и векторные объекты;

• измерения расстояний;

• площади;

• объёмы;

• картографические материалы.

Именно возможность перейти от фотографии к измеримому результату отличает профессиональную фотограмметрию от обычной фото- или видеосъёмки.

Фотограмметрия с дрона

Один из наиболее распространённых способов сбора исходных данных — аэрофотосъёмка с беспилотника.

Дрон проходит над территорией по заранее рассчитанному маршруту и делает серию фотографий с продольным и поперечным перекрытием.

После этого снимки загружаются в программу для фотограмметрии.

Такой подход используется для:

• съёмки строительных площадок;

• создания карт территорий;

• расчёта объёмов;

• обследования карьеров;

• мониторинга земляных работ;

• сельскохозяйственного анализа;

• документирования состояния объекта;

• построения 3D-моделей.

При этом качество результата зависит не только от программы.

Большое значение имеют исходная съёмка, высота полёта, резкость фотографий, достаточное перекрытие, освещение, геопривязка и используемый метод контроля точности.

Наземная фотограмметрия

Исходные фотографии необязательно должны быть получены с воздуха.

Для небольших объектов, фасадов, траншей, строительных элементов и других локальных сцен может применяться наземная съёмка.

Фотограмметрический рабочий процесс позволяет объединять изображения, сделанные при обходе объекта, а в отдельных решениях — использовать данные мобильных устройств и LiDAR-сенсоров совместимых устройств.

Наземный и воздушный способы также могут дополнять друг друга.

Например, дрон удобен для получения общего вида сверху, а наземная съёмка позволяет детальнее зафиксировать вертикальные поверхности и участки, которые плохо видны с воздуха.

Что такое ортофотоплан

Ортофотоплан — геометрически скорректированное изображение территории, которое можно использовать как измеримую картографическую основу.

Обычная фотография имеет перспективные искажения: объекты ближе к камере выглядят больше, а удалённые — меньше.

При создании ортофотоплана эти искажения корректируются с учётом геометрии сцены и положения камеры.

В результате изображение можно использовать:

• как подложку в GIS;

• для измерения расстояний и площадей;

• для нанесения объектов;

• для сравнения территории в разные даты;

• для проектной документации;

• для мониторинга строительных и земельных работ.

Качество ортофотоплана определяется всем рабочим процессом — от съёмки до геопривязки и контроля результата.

Облако точек

Облако точек представляет собой множество точек с пространственными координатами.

Каждая точка описывает определённое положение на поверхности реального объекта.

Плотное облако точек позволяет представить:

• рельеф;

• здания;

• сооружения;

• насыпи;

• выемки;

• другие элементы сцены.

Облако можно использовать для визуального анализа, измерений и дальнейшей обработки.

Для инженерного проекта особенно важно, что оно является не просто визуальной 3D-картинкой, а пространственным набором данных.

3D-модели

На основе изображений можно создавать трёхмерные модели объектов и территорий.

Они полезны для:

• визуализации объекта;

• строительного контроля;

• документирования существующего состояния;

• архитектуры;

• обследования сооружений;

• анализа изменений;

• презентации проекта.

При этом стоит различать красивую визуальную модель и данные, предназначенные для инженерных измерений.

Если проект требует подтверждённой геометрической точности, необходимо уделять особое внимание методике съёмки, контрольным точкам, системе координат и проверке качества исходных данных.

От чего зависит точность фотограмметрии

Профессиональное программное обеспечение не способно автоматически исправить все ошибки исходной съёмки.

На точность влияют:

• качество фотографий;

• фокусировка;

• высота съёмки;

• фокусное расстояние;

• перекрытие кадров;

• количество изображений;

• углы съёмки;

• геопривязка;

• контрольные точки;

• RTK/PPK-координаты при соответствующем рабочем процессе;

• рельеф;

• освещение;

• наличие однородных поверхностей;

• выбранные параметры обработки.

Поэтому фотограмметрию лучше рассматривать как полный процесс съёмка → обработка → контроль → экспорт, а не просто как запуск программы.

GCP и RTK в фотограмметрии

Для задач с повышенными требованиями к абсолютной точности могут использоваться наземные контрольные точки — GCP.

Это точки с известными координатами, которые видны на фотографиях и используются при обработке.

Другой подход — использование исходных снимков с высокоточной геопривязкой, например при работе с RTK или PPK.

Конкретная методика зависит от проекта.

Важно разделять два понятия:

• относительная точность — насколько правильно объекты расположены друг относительно друга;

• абсолютная точность — насколько точно весь проект привязан к реальной системе координат.

Даже визуально качественная 3D-модель не обязательно имеет требуемую абсолютную геодезическую точность.

Программное обеспечение Pix4D

Экосистема Pix4D включает несколько программных продуктов с разной специализацией.

В зависимости от задачи можно выбрать решение для классической фотограмметрии, больших проектов, векторизации, сельского хозяйства, быстрого картографирования, мобильного захвата данных или облачной совместной работы.

Именно назначение продукта должно быть первым критерием выбора лицензии.

PIX4Dmapper

PIX4Dmapper — программное обеспечение для классического фотограмметрического картографирования.

Оно применяется для преобразования фотографий в:

• карты;

• облака точек;

• трёхмерные модели;

• измеримые пространственные результаты.

Программа подходит для широкого спектра профессиональных задач, где важны контроль обработки и возможность анализировать качество проекта.

PIX4Dmapper можно рассматривать как универсальное решение для традиционного фотограмметрического рабочего процесса с аэрофотоснимками и другими поддерживаемыми изображениями.

Когда выбирать PIX4Dmapper

PIX4Dmapper стоит рассматривать, если требуется:

• классическая обработка фотограмметрической съёмки;

• детальный контроль проекта;

• работа с ортофотопланами;

• построение облака точек;

• измерение расстояний, площадей и объёмов;

• экспорт результатов в другие профессиональные системы.

Если же проекты включают очень большие наборы современных аэрофотоданных, имеет смысл сравнивать его с PIX4Dmatic.

PIX4Dmatic

PIX4Dmatic ориентирован на современную обработку крупных воздушных и наземных проектов.

Он позволяет превращать большие наборы изображений в геопространственные данные и объединяет несколько этапов обработки в единой рабочей среде.

С его помощью можно работать с:

• геопривязкой;

• реконструкцией;

• облаками точек;

• поверхностями;

• моделированием рельефа;

• измерениями;

• векторизацией;

• экспортом для CAD и GIS.

PIX4Dmatic особенно интересен компаниям и специалистам, которые регулярно обрабатывают большие массивы данных.

PIX4Dsurvey

PIX4Dsurvey предназначен для перехода от облака точек к более структурированным данным, удобным для CAD и GIS.

Фотограмметрический проект может содержать миллионы точек, но проектировщику зачастую нужны конкретные элементы:

• границы;

• линии;

• контуры;

• характерные точки;

• элементы рельефа.

PIX4Dsurvey помогает извлекать из пространственных данных необходимые объекты и готовить их к дальнейшей инженерной работе.

Это делает программу особенно полезной как связующее звено между фотограмметрией и CAD.

PIX4Dfields

PIX4Dfields ориентирован на сельское хозяйство и анализ аэрофотоданных сельскохозяйственных территорий.

Программа может работать с RGB- и поддерживаемыми мультиспектральными данными и используется для:

• построения ортофотокарт полей;

• анализа состояния культур;

• работы с индексами растительности;

• создания зон обработки;

• оценки изменений;

• подготовки карт для агротехнологических операций.

Такое программное обеспечение особенно интересно агрономам, агропредприятиям и специалистам по точному земледелию.

PIX4Dreact

PIX4Dreact предназначен для быстрого создания 2D-карт из аэрофотоснимков.

Его ключевой сценарий — ситуации, когда результат нужен максимально оперативно.

Программа ориентирована на быстрое картографирование и может использоваться для:

• оценки территории;

• документирования ситуации;

• оперативного построения ортофотокарты;

• работы в полевых условиях.

В отличие от комплексного 3D-проекта, здесь приоритетом является скорость получения понятной двумерной карты.

PIX4Dcloud

PIX4Dcloud переносит фотограмметрическую обработку и работу с результатами в облачную среду.

Это удобно, когда необходимо:

• обрабатывать проекты онлайн;

• просматривать данные из разных мест;

• передавать результаты коллегам или заказчику;

• документировать изменения объекта;

• сравнивать состояние площадки в разные даты;

• выполнять измерения;

• организовывать совместную работу.

Облачный формат особенно полезен для строительных проектов, где данные регулярно обновляются и с ними работает несколько участников.

PIX4Dcloud Starter, Pro и облачные кредиты

При выборе облачного решения важно учитывать не только название тарифа, но и предполагаемую интенсивность использования.

Для разных рабочих процессов доступны различные варианты подписок и дополнительные облачные кредиты.

Если компания регулярно загружает большие проекты, потребность в облачных ресурсах будет отличаться от пользователя, который обрабатывает данные эпизодически.

Поэтому перед покупкой полезно оценить:

• количество проектов;

• объём исходных данных;

• количество сотрудников;

• необходимость совместного доступа;

• период использования.

PIX4Dcatch

PIX4Dcatch предназначен для захвата пространственных данных с помощью совместимого мобильного устройства.

Такой подход удобен для локальных объектов, которые проще обойти пешком, чем снимать дроном.

Среди возможных задач:

• документирование строительного участка;

• съёмка траншей;

• обследование небольших объектов;

• фиксация существующего состояния;

• наземная 3D-съёмка.

Полученные данные могут становиться частью дальнейшего рабочего процесса в других продуктах Pix4D.

PIX4D для строительства

В строительстве фотограмметрия позволяет регулярно фиксировать состояние объекта и сравнивать его с предыдущими этапами.

Практические задачи включают:

• мониторинг прогресса;

• измерение площадей;

• расчёт объёмов;

• документирование земляных работ;

• создание 3D-моделей;

• сравнение фактического состояния с проектными данными.

Особенно полезна систематическая съёмка по одинаковой методике: она позволяет получить последовательный цифровой архив развития объекта.

Фотограмметрия для геодезии

Для геодезических задач особенно важны:

• система координат;

• контроль точности;

• качественная геопривязка;

• правильная методика съёмки;

• удобный экспорт.

Фотограмметрические программы могут значительно ускорить получение пространственных данных с больших территорий, но результат должен соответствовать требованиям конкретной инженерной задачи.

ПО не заменяет профессиональную методику измерений — оно является инструментом обработки и анализа.

Картографирование в сельском хозяйстве

В агросекторе аэрофотосъёмка позволяет получать детальное представление о состоянии поля.

В зависимости от камеры и программного рабочего процесса могут анализироваться:

• неоднородности участка;

• состояние растительности;

• границы полей;

• проблемные зоны;

• изменения во времени.

Для этих задач специализированный продукт вроде PIX4Dfields обычно удобнее универсального фотограмметрического пакета.

Фотограмметрия для карьеров и земляных работ

Фотограмметрия хорошо подходит для регулярного измерения объектов, геометрия которых меняется.

Например:

• насыпей;

• выемок;

• складов сыпучих материалов;

• карьеров;

• земляных площадок.

3D-данные позволяют оценивать объёмы и сравнивать состояние объекта между съёмками.

Критично, чтобы повторные проекты выполнялись по сопоставимой методике и имели подходящую геопривязку.

Локальная или облачная обработка

Один из ключевых вопросов при выборе ПО — где будет обрабатываться проект.

Локальная обработка

Данные рассчитываются на рабочем компьютере.

Преимущества:

• контроль над файлами;

• работа без постоянной передачи большого объёма данных в облако;

• возможность использовать собственную вычислительную станцию.

При этом производительность зависит от аппаратной конфигурации компьютера.

Облачная обработка

Вычисления выполняются через облачную платформу.

Преимущества:

• меньше зависимости от локального ПК;

• простой доступ к проектам;

• удобный обмен результатами;

• совместная работа.

При выборе необходимо учитывать объём данных и условия конкретного тарифа.

Подписка или бессрочная лицензия

В категории представлены различные варианты лицензирования Pix4D.

Подписка

Право использования предоставляется на определённый срок.

Это удобно, если:

• программа нужна на конкретный проект;

• бюджет планируется как регулярные расходы;

• нет необходимости приобретать бессрочную лицензию.

Бессрочная лицензия

Предоставляет право использования приобретённой версии без ограничения только периодом подписки, в рамках условий конкретной лицензии.

При этом поддержку и доступ к дальнейшим обновлениям следует рассматривать отдельно согласно условиям продукта.

Поддержка и обновления

Для бессрочных лицензий важным отдельным вопросом становится период поддержки и обновлений.

Если программное обеспечение используется в профессиональном процессе на протяжении нескольких лет, полезно заранее понимать:

• какие обновления необходимы;

• требуется ли продление поддержки;

• насколько критичны новые версии для используемого оборудования и форматов.

Это позволяет точнее рассчитать стоимость владения программным обеспечением.

Коммерческие и образовательные лицензии

Pix4D предлагает разные варианты лицензий по типу пользователя.

Это могут быть:

• коммерческие;

• студенческие;

• преподавательские;

• лицензии для учебных классов;

• отдельные некоммерческие варианты.

Образовательная лицензия выбирается не только по цене. Пользователь должен соответствовать условиям её применения.

Для компании, которая выполняет коммерческие проекты, следует выбирать соответствующий коммерческий формат.

Количество устройств

При покупке необходимо проверить, на каком количестве устройств разрешено использование конкретной лицензии.

Для индивидуального специалиста может быть достаточно одного рабочего места.

Учебному заведению могут быть необходимы лицензии на несколько компьютеров.

Этот параметр особенно важен для организаций, где с Pix4D одновременно работает группа сотрудников или студентов.

Обучение Pix4D

Профессиональная фотограмметрия требует понимания не только интерфейса программы.

Пользователь должен понимать:

• как выполнять съёмку;

• как оценивать качество исходных данных;

• как выбирать настройки обработки;

• как контролировать результат;

• как экспортировать материалы в нужный формат.

Поэтому отдельное направление категории — обучение и сертификация Pix4D.

Онлайн-курсы

Онлайн-формат позволяет системно изучать конкретный продукт Pix4D.

В зависимости от программы обучения доступны курсы по:

• PIX4Dmapper;

• PIX4Dmatic;

• PIX4Dsurvey;

• PIX4Dfields;

• PIX4Dcloud;

• PIX4Dcatch.

Курсы могут быть рассчитаны на основы, углублённое изучение или специализированный рабочий процесс.

Сертификационные экзамены

Для специалистов, которым важно подтверждение знаний по конкретному программному продукту, предусмотрены варианты обучения с сертификационным экзаменом.

Такой формат полезен:

• специалистам по фотограмметрии;

• геодезистам;

• сотрудникам компаний;

• преподавателям;

• организациям, развивающим внутреннюю экспертизу.

При покупке необходимо различать простой онлайн-курс, подготовку и сертификацию, а также пакет «курс + экзамен».

Как выбрать программное обеспечение для фотограмметрии

Задача	Какое направление рассматривать
Классическая фотограмметрия	PIX4Dmapper
Большие современные проекты	PIX4Dmatic
Работа с облаками точек и CAD	PIX4Dsurvey
Сельскохозяйственное картографирование	PIX4Dfields
Быстрая 2D-карта	PIX4Dreact
Облачная обработка и совместная работа	PIX4Dcloud
Наземный захват мобильным устройством	PIX4Dcatch
Освоение ПО и подтверждение навыков	Обучение и сертификация

Что проверить перед покупкой лицензии

Перед тем как купить Pix4D для фотограмметрии и картографирования, рекомендуется определить:

1. Какие исходные данные будут обрабатываться.

2. Какой результат необходимо получить.

3. Нужна 2D-карта или полноценная 3D-реконструкция.

4. Какого размера будут проекты.

5. Требуется ли работа с облаками точек.

6. Нужен ли дальнейший экспорт в CAD или GIS.

7. Требуется специализированный сельскохозяйственный анализ.

8. Нужна локальная или облачная обработка.

9. Какой срок лицензирования оптимален.

10. Нужна подписка или бессрочная лицензия.

11. Сколько рабочих мест необходимо.

12. Коммерческое или образовательное использование планируется.

13. Нужны ли поддержка и обновления.

14. Требуется ли обучение сотрудников.

Такой подход помогает выбрать именно рабочее решение, а не переплачивать за функции, которые проект не использует.

Купить решения для фотограмметрии и картографирования в Украине

В интернет-магазине «Инструмент Центр» можно подобрать программные решения Pix4D для фотограмметрической обработки, картографирования, 3D-реконструкции, работы с облаками точек, сельскохозяйственного анализа и облачного управления проектами.

В каталоге представлены продукты PIX4Dmapper, PIX4Dmatic, PIX4Dsurvey, PIX4Dfields, PIX4Dreact, PIX4Dcloud и PIX4Dcatch, различные варианты подписок и бессрочных лицензий, поддержка и обновления, облачные кредиты, а также профессиональные онлайн-курсы и сертификационные программы.

При выборе необходимо отталкиваться от конечного результата: ортофотоплана, 3D-модели, облака точек, CAD/GIS-данных, сельскохозяйственной карты или облачного проекта. После этого уже подбираются продукт, тип лицензии, срок действия и количество рабочих мест.

Физический магазин «Инструмент Центр» находится в Обухове Киевской области. Решения для фотограмметрии и картографирования можно заказать для использования клиентами по всей Украине.