DRONE-AINEISTON KERÄÄMINEN JA KÄSITTELY

Transkriptio

1 v 1.1 DRONE-AINEISTON KERÄÄMINEN JA KÄSITTELY Huomio! Tässä ohjeessa käytetty Precisionmapper-palvelu on suljettu pysyvästi. Tilalle tulleessa Precision Analytics -palvelussa on ainoastaan maksullisia vaihtoehtoja. Emme ole toistaiseksi löytäneet vastaavaa maksutonta palvelua. Geopisteen tiedeluokkavierailujen yhteydessä on mahdollista prosessoida omaa droneaineistoa Pix4Dsovelluksella. Kuluttajatason laitteilla, kuten DJI:n valmistamilla nelikoptereilla, on mahdollista tuottaa valokuvien ja videoiden lisäksi ortokorjattua ilmakuvaa sekä korkeusmalleja. Ilmasta suoraan yläpuolelta otetussa valokuvassa mittasuhteet ovat oikein vain suoraan alapuolella. Ortokorjauksella kuvan jokainen piste on ikään kuin yläpuolelta kuvattu jolloin vääristymät vältetään. Korkeusmallit mahdollistavat erilaisia maaston pinnanmuotoihin liittyviä analyysejä ja visualisointeja. Tässä ohjeessa on parilla esimerkillä havainnollisestettu näitä mahdolisuuksia. Ortokuvat ja korkeusmallit tehdään prosessoimalla yhteen suuri määrä alueelta otettuja tavallisia valokuvia. Oletamme ohjeessa että dronejen lennättäminen ja peruskäyttö on sinulle entuudestaan tuttua. Mikäli dronet ovat sinulle uusi alue, tutustu aiheeseen huolellisesti ja harjoittele laitteen käyttöä ennen kuin lähdet keräämään aineistoa tällä menetelmällä. Käy joka tapauksessa tarkkaan läpi kaikki mitä löytyy palvelusta sekä oman laitteesi käyttöohjeista. Muista että olet vastuussa lennätyksen onnistumisesta. Ota erityisesti huomioon myös vallitsevan sään rajoitukset. Käytä myös ennen lennätystä droneinfo-mobiilisovellusta varmistaaksesi saako alueella lentää, ja millä korkeudella. Lentokenttien läheisyys vaikuttaa sallittuihin lennätyskorkeuksiin, ja esimerkiksi pääkaupunkiseudulla on paljon alueita, joilla ei saa lennättää ollenkaan. Tämän ohje on tehty DJI Mavic Pro -nelikopterin käytön pohjalta. Käytettävä mobiilisovellus toimii myös useimpien DJI:n valmistamien muiden laitteiden kanssa. Näihin harjoituksiin tarvitset: Ÿ DJI kuvauskopterin ohjaimineen ja tarvikkeineen Ÿ Älypuhelin (Android tai ios) Ÿ Tietokone QGIS ohjelmalla (tai johon voit asentaa QGIS-ohjelman) Ohjeessa neuvotaan lyhyenä esimerkkinä aineiston käsittelyä QGIS-ohjelmassa. Materiaalia voi käyttää kuitenkin muissakin ohjelmiostoissa. Samaan työhön voi myös liittää muutakin omaa materiaalia, esim. Epicollect-sovelluksella maastosta kerättyä tietoa. Voit myös halutessasi käyttää pelkkää ortoilmakuvaa kuvatiedostona. QGIS-ohjelmassa on mahdollista myös digitoida yksityiskohtainen kartta ortokuvasta, siihen julkaisemme ohjeita jatkossa. Menetelmä sopii parhaiten kohtuullisen avoimien alueiden kartoittamiseen. Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ QGIS Development Team (2018). QGIS Geographic Information System. Open Source Geospatial Foundation Project. Sisältää kuvakaappauksia Presicion Mapper palvelusta ja Presicion Flight-sovelluksesta. Precision Hawk OpenStreetMap contributors Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastotietokannan 08/2018 aineistoa Tämä teos on lisensoitu Creative Commons Nimeä-EiKaupallinen-JaaSamoin 4.0 Kansainvälinen -lisenssillä. HELSINGIN YLIOPISTON TIEDEKASVATUSKESKUS Tähän ohjeeseen liittyvää palautetta voi lähettää osoitteeseen 1.

2 OSA 1. Aineiston kerääminen 1. Rekisteröidy Precisionmapper-palvelun käyttäjäksi osoitteessa 2. Lataa lennätyksessä käyttämääsi mobiililaitteeseen Presicion Flight-sovellus. 3. Kun olet maastossa ja olet yhdistänyt mobiililaitteesi dronen ohjaimeen, käynnistä Precision Flight. Laitteeseen avautuu lennon kontrollinäkymä. Lento valmistellaan valitsemalla Create a flight plan. Valitse survey type -valinnasta Grid, jolla kartoitetaan haluttua aluetta tasaisesti. Anna nimi lentosuunnitelmallesi. 4. Valitse lentokorkeus. Tarkasta Droneinfomobiilisovelluksella kuinka korkealla alueella saa lentää. Alempana lentämällä saadaan suurempi tarkkuus, mutta korkeammalta lentämällä kuvien yhteen sovittaminen voi onnistua paremmin. Huomaa että korkeus mitataan lennätyksen lähtöpisteestä. On siis otettava huomioon mahdolliset korkeuserot tutkimusalueella ja määriteltävä lentokorkeus selkeästi kaikkien pinnanmuotojen ja puiden yläpuolelle. 50 m voi olla sopiva aloittelukorkeus mikäli maastoesteitä ei ole. Tästä napista voit syöttää korkeuden numeroina. Aloita seuraava vaihe valitsemalla Draw area ja sen jälkeen paina ruudun alareunasta nappia Draw. 2.

3 5. Muokkaa kuvattavan alueen ruutu haluamaksesi vetämällä sitä nurkissa olevista vaaleista palloista. Lentoreitti päivittyy tällöin automaattisesti. Kannattaa aloittaa melko pienistä alueista. Ylärajaa alueen koolle ei varsinaisesti ole, mutta sääntöjen mukaan näköyhteys droneen on aina säilytettävä. Paina lopuksi Save-nappia. Lentosuunnitelmia voi tehdä myös etukäteen, ne löytyvät vasemman ylänurkan nappulan takaa. 6. Tallennettuasi lentosuunnitelman, voit heti valita sen lennettäväksi. Huolehdi että kaikki on valmista lennätykseen ja käynnistä lento. Lennon aikana on syytä seurata että kaikki sujuu normaalisti. Voit keskeyttää lennon milloin tahansa jos epäilet että reitti ei ollutkaan hyvä tai havaitset muuten jotain ongelmia tai riskejä. Ruudulta näkyy lennon edistyminen. Aina kun kameran kuva vilahtaa mustana, laite ottaa yhden kuvan. Lopuksi drone palaa lähtöpisteeseen automaattisesti. 7. Projektin kuvat ovat nyt tallentuneena droneen muistikortille. Voit siirtää ne tietokoneelle kuten muunkin dronella kuvatun aineiston käyttäen joko muistikortinlukijaa tai kytkemällä drone tietokoneeseen USB-johdolla.Seuraavaksi ladataan kuvat käsiteltäväksi Precisionmapperpalveluun. Kirjaudu palveluun ja valitse Surveys-välilehdeltä Upload Survey. Valitse Choose Images-napin avulla kaikki kuvasi ladattaviksi. What data do you have?-kysymykseen vastaa Raw. Huom! Raw tarkoittaa tässä yhteydessä sitä että sinulla on prosessoimattomia kuvia, eikä kuvien tiedostomuotoa. Kuvien on syytä olla jpg-muodossa. 3.

4 8. Nyt palvelu tarkistaa että kuvissa on tallentuneena koordinaatit. Mikäli jossain kuvassa ei ole, sen voi poistaa käytöstä tässä vaiheessa. Camera Parameters-kohtaan ei tarvitse lisätä muuta kuin Drone Platform-kohtaan käytetty dronemalli. Seuraavassa Detailskohdassa anna projektille nimi. Seuraavassa valikossa on kerrottava, oletko kuvannut maastoa vai esim. jotain korkeaa rakennusta. Valitse Terrain. On mahdollista myös valita palvelu tekemään korkeuskäyrät tuotavaksi paikkatieto-ohjelmistoon. Tämä on kuitenkin mielekästä vain jos alueella on ollut vain vähän kasvillisuutta tai rakennuksia, tällä tavalla luodut korkeuskäyrät kun kulkevat sitten myös niiden mukaan. Kuvien prosessoinnissa kestää oma aikansa. Saat ilmoituksen sähköpostiin kun työ on valmis. Odottelua voi tulla esim. parin hehtaarin alueesta parikymmentä minuuttia, mutta aika voi vaihdella. Kun prosessointi on valmis, näkyy projektisi My Surveys-välilehdellä. 9. Tässä on yksi esimerkkialue tarkastelussa. Ortomosaiikin alla näkyy OpenStreetMap-kartta. Voit verrata kuvaa myös satelliittikuvaan. Karttaa voi pyöritellä myös kolmiulotteisena. Kuva on georeferoitu dronen gps:n tallentamien tietojen perusteella. Kuvan sijoittuminen oikeaan paikkaan voi vaihdella gpsolosuhteiden mukaan. 2D/3D Läpinäkyvyys Taustakartan valinta 4.

5 10. Aineistoa pääsee lataamaan itselleen pienen latausnappulan kautta. Mahdollisia aineistomuotoja on paljon, joista tässä muutama: Ÿ Georeferenced image (ortho.zip) Tämä on 2D ilmakuva, sopii käytettäväksi suoraan esim. QGIS-ohjelmassa tai kuvana. Ÿ DSM (dem.zip) Korkeusmalli, joka sopii myös QGIS-ohjelmaan lähtökohdaksi erilaisille analyyseille Ÿ Kml Tile Set (kml.zip) on Google Earthiin sopiva 2D-tiedostomuoto. Latausnappi Lataa omalle koneellesi Georeferenced image ja DSM. Käytä Direct download-vaihtoehtoa ja pura zip-paketit latauksen jälkeen. OSA 2. Aineiston käsittely QGIS-ohjelmassa Jos et ole käyttänyt QGIS-ohjelmaa aiemmin, kannattaa tutustua ensiksi QGIS yleisohjeeseemme sekä Qgistutorials-sivustoon. QGIS on vapaan lähdekoodin ohjelma jonka voi ladata osoitteesta qgis.org. QGIS-ohjelmasta on liikkeellä eri versioita. Tässä ohjeessa on käytetty ohjeen kirjoittamishetkellä viimeisintä vakaata julkaistua versiota, QGIS on käynnistettäessä ilman mitään aineistoja. Voit aluksi ladata ohjelmaan pohjakartat hakemalla tämän tiedoston Tiedekasvatuskeskuksen sivuilta ja avaamalla sen QGIS:iin. Tallenna tiedosto heti eri nimellä niin sinulla säilyy pohjakarttatiedosto alkuperäisenä. Layervalikossa näkyy nyt neljä tasoa, joita voit laittaa erikseen näkyviin. Tee projetillesi yksi hakemisto ja säilytä siellä kaikki siihen liittyvä.muista myös tallentaa työ usein. 12. Tuo nyt omaa aineistoasi QGIS:iin. Precision Mapperissa prosessoitu ortomosaiikki on kuvatiedostona rasteriaineistoa. Valitse siis rasteritasotyökalu. (Tai ylhäältä valikosta Layer->Add Layer->Add Raster Layer) Valitse oman ortokuvasi tiedosto. Saat zoomattua tutkimusalueellesi valitsemalla tasosi hiiren oikealla napilla. 5.

6 13. Voit nyt vertailla omaa ortokuvaasi muihin kartta-aineistoihin valitsemalla niitä näkyviin vuorotellen. Halutettasi voit muuttaa sen läpinäkyvyyttä kaksoisklikkaamalla tason nimeä Layer-valikossa. Tästä Layer Properties, valikosta valitse Transparency-välilehti ja säädä läpinäkyvyyttä haluamaksesi. Läpinäkyvyys ei päivity ennen kuin painan Apply tai Ok. 14.Tuo seuraavaksi korkeusmalli projektiisi samalla tavalla kuten ortokuvakin. Korkeusmallissa jokaisella kuvan pikselillä on tummuusarvo kyseisen kohdan korkeuden mukaan. Tämän mallin pohjalta voi tehdä esim. rinnevalovarjosteen. Valitse ylärivin valikoista Raster -> Analysis -> DEM (terrain models). Nyt aukeavaan ikkunaan määritellään asetukset analyysille. Onneksi kovin paljoa ei tarvitse muuttaa. Valitse tästä korkeusmallitasosi käsiteltäväksi Määrittele analyysin tulokselle eli rikkevalovarjosteelle nimi ja valitse tallennuspaikaksi sama kansio missä muukin aineistosi on. Mode:lla valitaan mitä tehdään, Hillshade on todennäköisimmin oletuksena. Jos ei ole niin valitse se. Seuraavista Mode Option-asetuksista voit muuttaa auringonvalon suuntaa ja rinnevalotehosteen voimakkuutta. Näitä ei välttämättä tarvitse muuttaa, mutta voit tehdä niillä omia kokeiluja. Pidä tässä ruksi niin rinnevalovarjoste ilmestyy suoraan karttatasoihisi. 6.

7 Kun rinnevalovarjostus on näkyvillä, voit kokeilla erilaisia läpinäkyvyyksiä eri karttatasojen kanssa. Voit myös lisätä tasovalikkoon liukusäätimen läpinäkyvyyttä varten. Kaksoisklikkaa rinnevalotasoasi valikosta, valitse Legend-välilehti, sieltä Transparensy slider ja siirrä se keskellä olevalla nuolella Used widgets -puolelle Vinkki: Kokeile tehdä samalla menetelmällä Aspect-visualisointi, jossa on visualisoitu rinteen viettosuunta. Valitse kohdan 14. Mode-kohtaan Hillshaden sijasta Aspect. Huom! Voit lisätä muutakin aineistoa. Jos olet esim. samalta alueelta kerännyt kenttäaineistoa Epicollect-mobiilisovelluksella, voit liittää ja visualisoida sen samalle kartalle. Katso ohjeet tiedon keräyksestä ja visualisoinnista. 15. Tehdään vielä karttatuloste rinnevalovarjosteesta. Valitse Project -> New Print Composer. Anna tulosteelle jokin nimi, esim. kartta. Nyt avautuu karttatulosteen muodostamiseen tarkoitettu ikkuna. Lisää aineistosi kartalle valitsemalla Add new map. Voit raahata ja muuttaa karttaikkunan kokoa ja paikkaa kun tämä nappi on valittuna Tämä nappi painettuna voit siirtää ja zoomata kartan sisältöä. Tällä siis valitset kartalta alueen joka näkyy kartalla. Rajaa haluamasi alue. 7.

8 16. Lisää mittakaavajana. Valitse työkalu ja piirrä mittakaava paperille. Mittakaava voi aluksi näyttää turhan monimutkaiselta. Muokkaa mittakaavaa vähentämällä segmenttien määrää ja vaihtamalla asetukseen segmentin leveys 10 yksikköön (metriin). 17. Lisää pohjoisnuoli.valitse työkalu ja piirrä nuoli. Jos pidät piirtäessäsi shift-nappulaa pohjassa, saat nuolen helpommin suoraan. Tekstityökalulla voit lisätä tekstiä ja otsikoita. 18. Kun olet tyytyväinen lopputulokseen, voit tulostaa sen kuvatiedostoksi tai PDFtiedostoksi. 8.