Vad behöver jag vara uppmärksam på när jag flyger över terräng?

Att flyga i kuperad terräng är inte alltid lätt. En flyghöjd på 50 meter är vanligtvis tillräcklig för att enkelt ta sig över trädtopparna. Detta är dock inte alltid fallet i kuperad terräng. Det är lätt att av misstag flyga in i ett träd när man korsar en sluttning.

Men det är inte bara risken för kollision som gör det viktigt att skapa en uppdragsplan anpassad till terrängen. Överlappning och pixelmarkupplösning ändras också i sluttningar. Dessa parametrar är avgörande, till exempel för att tillförlitligt upptäcka vilda djur.

Nuvarande drönare kan bestämma sin egen höjd med hjälp av fyra källor:

Den mest tillförlitliga och en av de enklaste sensorerna för att mäta höjd är barometertryckssensorn. Lufttrycket minskar konstant med höjden. Denna sensor blir bara problematisk vid fluktuationer i lufttrycket, till exempel vid vindbyar eller plötsliga väderförändringar. Elektroniska barometrar är mycket känsliga för temperatur, vilket är anledningen till att bra barometrar vanligtvis är temperaturstabiliserade. En stor fördel med barometrar är deras mycket stora mätområde, vanligtvis från -600 till 9000 meter.

GNSS-mottagare (GPS, etc.) är mycket dåliga höjdmätare utan RTK (realtidsspårning). En absolut höjd mätt med GPS kan lätt variera med 20 meter, beroende på satellitkonstellationen. Med RTK ligger vi i det ensiffriga centimeterområdet.

Bra laseravståndssensorer med tillräcklig räckvidd är ganska dyra, vilket är anledningen till att de vanligtvis bara installeras i dyrare drönare. Ultraljudssensorer är endast lämpliga för korta avstånd (centimeter till några meter). Radarsensorer är ännu inte särskilt utbredda.

Standard CMOS-kameror kan bara mäta höjd under tillräckliga ljusförhållanden. Denna typ av höjdmätning kräver avsevärd datorkraft. Till skillnad från laseravståndssensorer kan kameror mäta inte bara ett enda avstånd, utan ett helt topografiskt område med hög precision i en enda mätning.

Det finns fyra relevanta höjdreferenssystem för drönarpiloter:

Höjddata på kartor från europeiska lantmäteribyråer anges alltid i meter över referensytan för respektive landsspecifika kvasigeoid. Denna referensyta baseras vanligtvis på den genomsnittliga höjden över havet i omedelbar närhet av det aktuella landet. I Tyskland kallas denna referensyta Normalhöhennull (NHN).

GPS-mottagaren i drönaren visar vanligtvis höjden i meter över ellipsoiden. Detta är vanligtvis WGS84-ellipsoiden. En ellipsoid är den tredimensionella motsvarigheten till en ellips, i huvudsak en oblat sfäroid. WGS84-ellipsoiden är en matematiskt mycket enkel approximation av jorden.

På grund av sitt inhomogena gravitationsfält ser jorden dock mer ut som en potatis än en sfär. Eftersom havsytan också påverkas av gravitationsfältet används lämpliga geoidmodeller för att försöka replikera detta fält mer exakt. En vanligt förekommande geoidmodell kallas EGM96.

Som standard flyger en drönare på en konstant höjd över startpunkten. Startpunkten här hänvisar inte till den manuellt inställda hempunkten, utan till den faktiska startpunkten. Det är här motorerna slås på och drönaren faktiskt lyfter. Drönaren använder vanligtvis sin inbyggda barometriska sensor för att mäta höjden. Denna sensor är inställd på 0,0 m när motorerna slås på. Drönaren justerar sig sedan automatiskt för att bibehålla den inställda barometriska målhöjden. I DJI Pilot 2-appen kallas detta höjdläge "Höjd i förhållande till startpunkt (Altitude)". Ingen höjdjustering sker dock i själva verket.

DJI har döpt ett läge i Pilot 2-appen till "ü. NHN (EGM96)." Detta hänvisar till EGM96-geoiden, referensnivån för den tyska standardhöjden (Normalhöhennull). Med andra ord är den angivna höjden inte höjd över marknivå, utan snarare höjd över havet. Tyvärr erbjuder Pilot 2-appen inte terrängjustering i kartläggningsläge (områdesrutt). Därför är detta helt enkelt den konstanta höjden över referensnivån.

Vid överföring av höjddata från officiella kartor är det viktigt att notera att de tyska statliga lantmäterimyndigheterna för närvarande använder DHHN2016-geoiden istället för EGM96. Detta kan resultera i en höjdskillnad på upp till en meter. Emellertid uppstår ett betydligt större fel när RTK inte används. Beroende på satellitpositionen kan detta resultera i avvikelser på upp till 20 meter, antingen högre eller lägre.

Nu kommer vi till själva terrängläget. Med en digital höjdmodell (DEM) kan terrängvariationer vid enskilda waypoints beaktas. Barometeravläsningen beaktas dock inte. För drönaren visas denna information alltid som höjder över ellipsoiden. Om du importerar en digital höjdmodell från ett lantmäterikontor som en lokal fil måste du lägga till geoidunduleringen på den platsen utöver att konvertera den till WGS84. Att använda AsterGdem-data (genom att klicka på DSM-fil -> Ladda ner från internet i Pilot2-appen) är ibland mycket felaktigt (vid min senaste flygning var höjden 26 m för låg).

Med RTK och en bra DEM fungerar allt bra med detta läge. Men om du inte har RTK och/eller en bra DEM är en terränganpassad flygning med denna metod extremt felaktig. Om du planerar att flyga på 50 m höjd över marken men faktiskt bara flyger på 25 m är det mycket kritiskt!

Ett mycket mer exakt alternativ är den nya metoden "Realtidsspårning". Detta är en fotogrammetrisk teknik. De nedre kamerorna som används för hinderdetektering beräknar terrängen med hjälp av en Structure from Motion (SfM)-algoritm. M3T kräver dock en minsta belysningsnivå på 15 lux.

Detta terrängläge erbjuder utmärkt noggrannhet utan att förlita sig på omfattande sensorteknik. Tyvärr är det inte en standardfunktion på DJI-drönare. Höjdavläsningar är alltid relativa till startpunkten. Vissa flygplaneringsprogram (t.ex. QGroundControl eller UAV Editor) använder digitala höjdmodeller från internet, beräknar höjdskillnaden mellan startpunkten och motsvarande waypoints och lägger sedan helt enkelt till önskad flyghöjd. Utan RTK-, laser- eller kamerabaserad realtidshöjdjustering är denna typ av terrängflygning den mest exakta jämfört med andra metoder som använder höjdmodeller.

Det är dock viktigt att komma ihåg att en plötslig förändring av startpunkten automatiskt kommer att ändra drönarens höjd över terrängen.

POICloud är en mjukvarulösning för professionella operationer inom räddning av rådjur och artskydd, såväl som andra områden. En funktion i POICloud är helautomatiserad flygplanering med exakt terrängnavigering.

POICloud planerar waypoint- och kartflygningar helt automatiskt baserat på konfigurerbara mallar och överför automatiskt uppdragen till alla anslutna fjärrkontroller.

POICloud planerar terrängflygningar baserat på en exakt och mycket noggrann terrängmodell med en upplösning på 3,5 m. Våra algoritmer uppnår en flyghöjdsavvikelse på mindre än 1 m över marken. Terrängflygning är tillgänglig för waypoint- och kartflygningar, och terrängmodellen kan också lagras i PilotApp.

Mer information om POICloud och vår app och skrivbordsprogramvara finns på sidan POISuite.

Med varje drönare från oss får du permanent vårt programpaket POISuite utan kostnad – en kraftfull lösning som kan göra mycket mer än en vanlig drönare.