STRABAG zet de Phantom 4 RTK in voor bouwmeting om precieze 3D-modellen te maken

Het Europese snelwegennet strekt zich uit over 80.000 km en meerdere landen. In 2017 stond Duitsland op de tweede plaats in Europa en op de vierde plaats wereldwijd met 12 996 km snelwegen, waardoor Duitsland een belangrijk doorvoerland is voor miljoenen personenauto’s en vrachtwagens op weg naar bestemmingen in Oost- of Zuid-Europa, wat een zware belasting vormt voor de bestaande structuren.

Het Duitse federale ministerie van vervoer voerde een uitgebreide analyse uit van de verwachte verkeerstoename van 2010 tot 2030, en berekende een stijging van het aantal passagierskilometers met 12% en van het aantal tonkilometers met 38%. Het ministerie concludeerde dat er een kritieke behoefte is aan een vernieuwing en uitbreiding van het Duitse vervoersnetwerk en beval in zijn federaal vervoersinfrastructuurplan aan om tegen 2030 overheidsinvesteringen ten belope van 270 miljard € te doen. Bijna 75% van de investering is bestemd voor de vernieuwing en uitbreiding van snelwegen en federale wegen. 

Om aan de groeiende vraag naar betere transportinfrastructuur te kunnen voldoen, hebben teams naar nieuwe technologieën gekeken om de efficiëntie te verhogen. Tijdens dat proces hebben veel aannemers ter plaatse drones ingezet om regelmatig kaarten van het terrein te maken en sneller landmeetkundige opdrachten uit te voeren.

STRABAG – Specialisten in wegenbouw

De uitvoering van het plan van het ministerie is een uitdagende operatie die een langetermijnplanning en coördinatie van bedrijven en specialisten uit de particuliere sector vereist om deze grootschalige wegenbouwprojecten tot een goed einde te brengen.

STRABAG SE, de op vijf na grootste bouwgroep van Europa, en haar Duitse dochteronderneming STRABAG AG zijn belangrijke spelers op het gebied van de bouw van vervoersinfrastructuur, die 37% van STRABAG’s productievolume vertegenwoordigt. Met meer dan 100 jaar ervaring en meer dan 70.000 werknemers wereldwijd heeft STRABAG zijn toppositie op de markt om goede redenen verdiend. Eén daarvan is het vooruit blijven lopen op technologische innovatie.

De STRABAG-teams werken parallel aan elkaar aan 9.100 bouwprojecten in heel Europa, waarvan 4.900 in Duitsland. Samen zijn deze projecten goed voor 600 km aangelegde of gerenoveerde snelwegen, wat efficiënte workflows en communicatie vereist om deze projecten op tijd en binnen het budget te houden. Daarom speelt een nauwkeurige en precieze terreinplanning een cruciale rol bij het beheer en de kwaliteitsborging van bouwprojecten.

Dronegegevens kunnen voortgang werk op bouwterreinen versnellen

De business unit Digital Object Survey en UAV STRABAG zetten sinds 2015 drones in voor zowel interne als externe klanten om projecten in kaart te brengen en tegelijkertijd tijd en kosten te besparen. Omdat deze technologie voor een groeiend aantal klanten is ingezet, zijn er nieuwe toepassingen ontstaan die een hoge nauwkeurigheid vereisen. Om aan deze nauwkeurigheidsbehoeften te voldoen, heeft STRABAG de nieuwe Phantom 4 RTK toegevoegd aan de gereedschapskist van hun landmeters.

De aanleg van de Duitse A3 snelweg nabij de stad Würzburg is een van STRABAG’s huidige langetermijnprojecten. STRABAG begon in 2014 en zal naar verwachting in 2021 klaar zijn. De snelweg wordt uitgebreid van twee naar drie rijstroken, er wordt een nieuwe geluidswerende tunnel gebouwd, een versleten brug wordt vervangen, enzovoort. Deze verbeteringen worden uitgevoerd over meerdere kilometers van de snelweg, over complex terrein met steile hellingen en talrijke bochten. Aangezien een grootschalig project als Würzburg vele jaren in beslag neemt, is het efficiënt in kaart brengen van het terrein een hoge prioriteit voor het STRABAG-team, zodat ze de voortgang nauwkeurig kunnen plannen en volgen.

“Het gebruik van drones voor het in kaart brengen van de bouw heeft veel voordelen. Hun integratie verandert onze workflow en vereenvoudigt veel operationele stappen. Conventionele landmeetmethoden leveren weliswaar ook 3D-modellen op, maar digitale terreinmodellen op basis van dronegegevens bieden een hogere puntdichtheid, waardoor de werkelijkheid veel gedetailleerder in beeld wordt gebracht”, zegt Thomas Gröninger, hoofd van Business Unit Digital Object Survey en UAV bij STRABAG.

Met drones kan STRABAG meer gedetailleerde 3D-modellen maken in minder tijd

DJI Phantom 4 RTK – een game changer voor constructie landmetingen

Vandaag de dag zijn drones bij STRABAG een veelgebruikt instrument voor bepaalde aspecten van de fotogrammetrie. Drones hebben bewezen superieur te zijn aan conventionele handmatige meetmethoden in bepaalde omgevingen, zoals bij projecten met weinig vegetatie, beschikbaarheid van GPS en veel zonlicht. Om nauwkeurige meetresultaten (tot 3 cm nauwkeurig) te verkrijgen met een non-RTK/PPK drone, moeten echter tot 40 ground control points (GCP) per vierkante kilometer worden geplaatst, wat verscheidene uren in beslag neemt.

De nieuwe DJI Phantom 4 RTK heeft een ingebouwd navigatie- en positioneringssysteem op centimeters-niveau en een krachtig beeldvormingssysteem dat zowel RTK- als PPK-oplossingen ondersteunt. Om beelden te leveren voor uitzonderlijke landmeetkundige prestaties, registreert de Phantom 4 RTK in de fabriek gekalibreerde lensparameters naast positie, hoogte en andere gegevens op elke foto, waarbij de positioneringsgegevens worden afgestemd op het midden van de CMOS-sensor van de camera met behulp van het nieuwe TimeSync-systeem. Door het gebruik van de RTK positionering module (GPS L1 L2, GLONASS L1 L2, Galileo E1 E5a en BeiDou B1 B2) vermindert de Phantom 4 RTK potentieel het vereiste aantal GCP’s tot 0. Voor kwaliteitsmanagement doeleinden worden 3-5 GCP’s per vierkante kilometer algemeen aanvaard in de industrie. Bij gebruik van de Phantom 4 RTK met minder GCP’s, kunnen landmeters een kleine toename in nauwkeurigheid bereiken en ten minste 75% besparen op GCP set-up tijd.

Om gebruik te maken van alle voordelen van het volledig geïntegreerde systeem, maken landmeters in RTK-modus gebruik van RTK-netwerkdiensten. Om nog nauwkeurigere resultaten te bereiken, vooral in gebieden met een slechte dekking van het mobiele netwerk, kan het D-RTK 2 High Precision GNSS Mobile Station gemakkelijk worden aangesloten.

Gebouwd voor landmeters

Om de inwendige werking van de DJI Phantom 4 RTK grondig uit te leggen, vangt de drone zowel de originele satellietwaarnemingsgegevens als de efemeridegegevens op en slaat deze op in een PPKRAW.bin bestand in RTCM 3.2 formaat. Bovendien converteert de Phantom 4 RTK de satellietgegevens tijdens de vlucht naar het RINEX-formaat (Receiver Independent Exchange Format) en schrijft de gegevens in een RINEX.obs bestand. Dankzij de interne synchronisatie van de GNSS positie en camera, biedt het Timestamp.MRK bestand een nauwkeurige registratie van de zeer nauwkeurige beeldpositie. Alle operatie-relevante gegevens worden opgeslagen op een Micro-SD kaart in een unieke map voor elke missie. De consistentie van de gegevens van de Phantom 4 RTK verminderde de tijd die nodig is om de gegevens te valideren en resulteert in een efficiënte post-processing workflow met minimale tot geen handmatige aanpassingen.

Zonder GCP’s is de bereikbare horizontale nauwkeurigheid tot 3 cm en de verticale nauwkeurigheid tot 5 cm binnen het wereldwijde WGS84 referentienetwerk dat door de Phantom 4 RTK wordt gebruikt. In gebieden waar geen mobiele netwerkdekking is, kunnen landmeters met de Phantom 4 RTK PPK gebruiken voor latere evaluatie, terwijl ze dezelfde nauwkeurigheid behouden die RTK biedt. 

“Bij het opzetten van de vliegroute moeten we de hoogte en overlap selecteren. De P4R biedt een geïntegreerde vluchtplanning app in de afstandsbediening, inclusief alle relevante landmeetkundige parameters om de vluchtplanning eenvoudig en efficiënt te maken,” zegt Philipp Mielke, Teamleader Business Unit Digital Object Survey en UAV bij STRABAG.

De ingebouwde vluchtplanningsapp vereenvoudigt de instelling van operationele parameters

De Phantom 4 RTK is gebouwd om drone kartering gemakkelijk, handig en efficiënt te maken met de mogelijkheid om tot 30 minuten te vliegen, zodat gebruikers een groot gebied in kaart kunnen brengen tijdens één vlucht. Zelfs als het gebied te groot is om op één batterijlading in kaart te brengen, hervat de Operation Resumption-functie van de GS RTK App automatisch de missie nadat de batterij is vervangen. De Phantom 4 RTK bespaart mappers nog meer tijd door het karteringsplan met gebogen randen te vliegen en te draaien met behoud van een consistente snelheid. De mogelijkheid om op een consistente hoogte over complex terrein te vliegen en specifieke functies voor het in kaart brengen van corridors zijn grote verbeteringen voor landmeters. DJI Mobile SDK maakt deze functies mogelijk.

Als de batterij moet worden vervangen voor grotere mappings, hervat de Phantom 4 RTK de missie automatisch

Gegevensverwerking

Vastgelegde gegevens kunnen gemakkelijk worden geïntegreerd in fotogrammetriesoftware van derden, wat resulteert in in de industrie aanvaardbare puntenwolken en 3D-modellen. Philipp Mielke benadrukt dat “oplossingen om de dronegegevens te uploaden van een laptop op de bouwplaats naar de cloud voor verwerking een volgende stap zijn om het landmeten op de bouwplaats innovatief te maken. Het maakt landmeters onafhankelijk van geografische afstanden tussen de bouwplaats en hun kantoor om onmiddellijke en krachtige gegevensverwerking mogelijk te maken.” Door het 3D-model in de cloud te visualiseren kort nadat de gegevens zijn vastgelegd, kunnen ingenieurs op locatie de bouwwerkzaamheden beoordelen en de volgende stappen initiëren.

Dankzij de zeer gedetailleerde en uitgebreide opmetingsgegevens kunnen landmeters en CAD-technici er zeker van zijn dat ze alle gegevens in één keer verzamelen zonder terug te hoeven keren naar de bouwplaats om extra informatie te verzamelen, waardoor ze tijd besparen. Na het verwerken van de 3D puntenwolk van de gemaakte drone foto’s, worden de gegevens post-processed volgens de individuele project eisen. Typische initiële workflows omvatten classificatie van de puntenwolk voor het uitfilteren van ongewenste objecten zoals vegetatie, voertuigen en kunstmatige objecten, feature vectorization en extractie. De verwerkte gegevens worden vervolgens gebruikt voor digitale terrein- en oppervlaktemodellering, massa- en volumeberekeningen, en bouwinformatiemodellering (BIM).

Eenmaal verwerkt kunnen de Phantom 4 RTK beeldgegevens worden gebruikt om een verscheidenheid aan deliverables te creëren:

Naast 3D-resultaten kunnen met software van derden 2D-orthofoto’s worden gemaakt die een uitstekend overzicht bieden van grote bouwplaatsen vanuit vogelperspectief. Zowel 2D- als 3D-gegevens vormen ook een goede basis voor baanbrekende projectvergaderingen, die regelmatige coördinatie en projectbeoordelingen bevorderen.

Drones – digitalisering van de bouwindustrie

Met drone gegenereerde 3D-modellen bieden een verscheidenheid aan analyse- en evaluatiemogelijkheden. Afhankelijk van de vereiste nauwkeurigheid zijn de meest voorkomende toepassingen landmeetkunde, inspectie, documentatie en bouwvoortgangsbewaking. Al het bovenstaande wordt bereikt met drones op de bouwplaats in Würzburg.

“STRABAG wil het gebruik van drones voor bouwprojecten wereldwijd uitbreiden. We hebben momenteel 170 landmeters in dienst in Duitsland en 300 in heel Europa. De nieuwe DJI Phantom 4 RTK is een gebruiksvriendelijke en veelzijdige drone met geïntegreerde RTK-netwerkfunctionaliteiten. Deze combinatie zal STRABAG in staat stellen om meer teams uit te rusten met drones om de landmeetkundige workflows in de bouw sneller en efficiënter te maken,” vat Thomas Gröninger samen. “De DJI Phantom 4 RTK is een essentiële aanvulling op de gereedschapskist van de landmeter en zal een belangrijke rol spelen in het proces van digitalisering van de bouwsector.”

Bron: Philipp Mielke, Teamleader Business Unit Digital Object Survey en UAV bij STRABAG.