Il fiume Yangtze è l'ancora di salvezza dello Zhenjiang e una minaccia costante. Per prepararsi alle inondazioni, le autorità locali hanno realizzato una mappa dei droni davvero grande.
Zhenjiang è uno dei porti più trafficati della Cina. Solo nel 2013 oltre 140 milioni di tonnellate di merci sono passate attraverso il porto fluviale interno. A causa della sua vicinanza sia al fiume Yangtze che al Canal Grande, lo Zhenjiang è stato per secoli un importante snodo dei trasporti.
Ma i corsi d'acqua che portano tanta prosperità alla prefettura a volte straripano.
Per comprendere meglio i rischi di inondazione, rafforzare e mantenere l'ecologia della riva del fiume e comprendere il modo in cui la riva del fiume viene sviluppata e utilizzata, il governo municipale del popolo di Zhenjiang ha commissionato un'ortofoto ad alta risoluzione. Sono stati mappati più di 400 chilometri quadrati utilizzando MMC drone e Pix4Dmapper.
L'ufficio municipale per il controllo delle inondazioni di Zhenjiang è a pochi passi dal fiume Yangtze. A luglio 2019, il personale ha potuto vedere chiaramente il fiume dall'ufficio: non dalle finestre, ma in un'enorme ortofoto creata da 21.000 immagini, che rappresentano 400 chilometri quadrati.
Mappatura con droni su larga scala per un progetto su larga scala
L'ufficio municipale per il controllo delle inondazioni aveva un obiettivo chiaro: produrre ortofoto ad alta risoluzione dei 100 km di costa del fiume Yangtze e 500 metri su entrambi i lati. L'area del progetto si estendeva dal fiume Dadao nella città di Jurong a ovest fino alla città di Xilaiqiao nella città di Yangzhong, comprese alcune isole nel fiume.
L'area di 400 chilometri quadrati doveva essere mappata con una distanza di campionamento dal suolo di soli 8 cm.
Mentre mappatura con droni su larga scala è stato raggiunto in precedenza, è una grande sfida per qualsiasi squadra. Con il drone Griflion M8, il Municipal Flood Control Bureau credeva di avere lo strumento giusto per il lavoro.
I droni a decollo e atterraggio verticale (VTOL) combinano i vantaggi dei droni ad ala fissa e multirotore. Come i droni multirotore, i droni VTOL possono decollare e atterrare praticamente ovunque, ma hanno la maggiore velocità di volo e una maggiore durata della batteria associati ai droni ad ala fissa.
Il team ha scelto un MMC Griflione M8 drone, dotato di una telecamera ad alta risoluzione e di un sistema RTK/PPK per una mappatura accurata.
Controlli preliminari: garantire risultati accurati
RTK/PPK è straordinariamente accurato, ma per un progetto così ampio e importante, il team ha voluto confermare l'accuratezza dei risultati e un modo per illustrare il successo del progetto.
Due giorni prima dell'inizio del volo, il team del progetto ha contrassegnato ulteriori punti di controllo in tutta l'area di indagine. Seguendo le migliori pratiche per un progetto di mappatura del corridoio, i punti di controllo a terra sono stati accuratamente posizionati in uno schema sfalsato o "a zigzag". Tutti i punti di controllo a terra sono stati esaminati, in modo che il team potesse essere assolutamente certo dei loro risultati. Il progetto finito prevedeva un totale di 160 punti di controllo a terra e checkpoint.
Mettere in atto il piano
Al mattino presto, il drone prese vita. Le sue ali arancioni si allungavano per due metri e mezzo, stagliandosi contro il cielo.
Prima del decollo, il pilota ha caricato sul drone il percorso pre-pianificato. Per garantire una ricostruzione accurata e per ottenere la GSD di 8 cm richiesta, il team ha impostato una sovrapposizione frontale del 75% e laterale del 70%.
Il team ha seguito il drone mentre completava il primo dei 41 voli richiesti per il progetto. Un'ora dopo il lancio, il Griflion è tornato sano e salvo: oltre a garantire la precisione, la sua stazione base RTK lo ha aiutato a ritrovare la strada di casa.
Dopo una rapida ispezione, il pilota ha caricato il drone nell'auto e si è diretto verso il successivo punto di lancio. Nei giorni successivi, il processo è stato ripetuto altre 40 volte.
Elaborazione quotidiana dei dati
I voli dei droni sono stati distribuiti su 15 giorni, ma in ufficio il personale non ha aspettato che i voli fossero completati prima di iniziare il lavoro.
Minyi Pan di Pix4D spiega: “A causa della portata di questo progetto, era particolarmente importante iniziare l'elaborazione in anticipo. Tornare in un'area di volo che era già stata coperta per riprendere le immagini mancanti sarebbe una perdita di tempo ed energia. Trovare eventuali problemi in anticipo potrebbe far risparmiare molto tempo al team”.
I membri del team hanno importato i dati in Pix4Dmapper e hanno verificato la sovrapposizione delle immagini. L'opzione Elaborazione rapida di Pix4Dmapper ha consentito al team di rivedere rapidamente anche set di dati di grandi dimensioni e il rapporto sulla qualità ha confermato che i risultati erano affidabili. Con un progetto a lungo termine su larga scala, il tempo era una specie di problema. Man mano che la luce cambiava da un giorno all'altro, cambiava anche la luminosità delle immagini, causando bande tra le uscite unite.
"A volte il tempo era sereno un secondo e burrascoso quello dopo", continua la signora Pan. “In questa parte della Cina, i venti di categoria sei o sette non sono rari. Tuttavia, nonostante il maltempo e altre difficoltà, siamo rimasti molto soddisfatti dei risultati”.
Dopo 15 giorni di volo, il team MMC aveva coperto 400 chilometri quadrati e catturato più di 21.000 immagini di droni di alta qualità, con una risoluzione di 42 milioni di pixel. Una volta che il team ha verificato i dati elaborati rapidamente, sono stati rielaborati a un livello superiore.
Flusso di lavoro semplice, risultati accurati
In un sondaggio informale, la maggior parte dei nostri utenti ha convenuto che un "grande" progetto è costituito da oltre 10.000 immagini.
Il progetto Yangtze River consisteva in oltre 21.000 immagini a 42 megapixel ciascuna.
Tuttavia, nonostante le dimensioni del progetto, l'elaborazione in Pix4Dmapper è stata semplice.
Grazie all'RTK/PPK e ai punti di controllo a terra, il team è stato in grado di utilizzare un flusso di lavoro standard. "Il classico 'flusso di lavoro in tre fasi' affida la maggior parte del lavoro al computer!" aggiunge la signora Pan. Le immagini sono state cucite in un'immagine continua, non distorta e misurabile: un'ortofoto.
Il team ha ottenuto ottimi risultati con le impostazioni standard e ha scoperto che mentre Pix4Dmapper impiegava del tempo per elaborare un set di dati così grande, necessitava solo di un intervento umano minimo.
Il team si è appoggiato al rayCloud per contrassegnare i punti di controllo a terra. Dopo aver contrassegnato manualmente un paio di punti di collegamento, il software prende il sopravvento e contrassegna automaticamente il resto dei punti. Sebbene possa essere necessaria una piccola messa a punto manuale, il team ha riferito che la funzione è "molto comoda e pratica!"
I risultati sono stati verificati nel rapporto sulla qualità per garantire che corrispondessero ai requisiti del progetto.
Perché utilizzare i droni per la mappatura su larga scala?
I droni possono sembrare una scelta insolita per un progetto di queste dimensioni. Ma gli aerei leggeri sono proibitivi da pilotare e logisticamente difficili. Le immagini satellitari possono sembrare la risposta, ma semplicemente non hanno la risoluzione necessaria.
Mentre i nostri cieli sono pieni di satelliti, le immagini disponibili non sono sempre aggiornate. Un chiaro esempio è un campo da basket, che non era ancora completato quando sono state acquisite le immagini satellitari, ma è facile da individuare nell'ortofoto.
Le ortofoto hanno un altro vantaggio rispetto alle immagini satellitari cucite: la precisione. Ad eccezione delle rare aree in cui il terreno è perfettamente piatto, l'unione delle immagini introduce artefatti in cui le foto sono disallineate. Le ortofoto rettificate tengono conto dell'altezza del terreno attraverso il DSM (modello digitale della superficie) per tenere conto di ciò. Le ortofoto prodotte con le immagini dei droni sono più accurate.
Il team era più che soddisfatto dei colori dall'aspetto naturale delle ortofoto e la buona sovrapposizione significava che c'erano pochissimi spazi vuoti.
L'acqua è molto difficile da ricostruire come un ortomosaico. Nel fiume sono comparse alcune "crepe", ma il team è stato in grado di tappare i fori con lo strumento di superficie nel rayCloud, migliorando notevolmente l'aspetto del modello finito.
Il risultato finale è stato consegnato solo un mese dopo il primo volo del drone.
"Per l'annotazione dei dati, l'accuratezza e la risoluzione di queste ortofoto supera di gran lunga le nostre esigenze", ha commentato il capo dell'Ufficio municipale per il controllo delle inondazioni. "Pix4D non è solo potente, ma anche facile da usare, veloce da avviare e non richiede molte conoscenze professionali."
Ha continuato: “Di solito usiamo piccoli droni per fotografare piccoli fiumi e laghi, il nostro lavoro. Il personale può eseguire l'elaborazione dei dati per produrre ortofoto ad alta precisione. Questo progetto che utilizza Pix4D per elaborare centinaia di chilometri quadrati di dati ha avuto successo, aumentando la nostra fiducia nella capacità di elaborazione di grandi aree.
I risultati ci sono, ma il progetto continua. L'ufficio municipale per il controllo delle inondazioni della città di Zhenjiang prevede di aggiornare regolarmente l'ortofoto del fiume Yangtze ed estendere la tecnologia a più fiumi e laghi nello Zhenjiang. Con questo progetto come esempio, il team spera che più città inizieranno programmi di droni simili. Oltre a migliorare la resilienza dell'area alle inondazioni, potrebbe significare che alla fine tutti i 6.300 chilometri del fiume Yangtze saranno mappati.
