Phantom 4 RTK review: in een handomdraai centimeternauwkeurige kaarten maken

Het in kaart brengen van een stuk grondgebied is dankzij de opmars van drones binnen ieders handbereik gekomen. Alleen het op de centimeter nauwkeurig georefereren van zo’n kaart is niet voor iedereen weggelegd. Daar komt verandering in met de DJI Phantom 4 RTK, die centimeternauwkeurige positionering biedt dankzij een techniek genaamd Real Time Kinematic. Hoe dat in de praktijk werkt lees je in deze review.

Deze review werd mede mogelijk gemaakt door Skytools.

Mapping

Misschien wel de meest gebruikte professionele toepassing van drones betreft mapping, het middels luchtfoto’s in kaart brengen van een stuk terrein. Dankzij vluchtautomatisering en computersoftware voor het automatisch verwerken van de beelden is mapping tegenwoordig een fluitje van een cent: iedereen die beschikt over een drone van een paar honderd euro kan binnen no-time zeer gedetailleerde grondopnamen maken.

Een ander verhaal is het op de centimeter nauwkeurig refereren van dergelijke kaarten aan de fysieke wereld. Daarvoor is het van belang dat van iedere opname zeer exact bekend is vanuit welke coördinaat en hoek deze gemaakt werd. De ingebouwde GPS-ontvanger van een gewone drone is daarvoor te onnauwkeurig: in het ideale geval is de positie van de drone tot op een paar meter bekend, en dat is niet voldoende voor GIS-toepassingen.

Om de nauwkeurigheid van GPS te verbeteren is er een systeem voorhanden dat luistert naar de naam Real Time Kinematic (RTK). Kort gezegd komt het erop neer dat grondstations waarvan de posities zeer nauwkeurig bekend zijn de foutmarge van het GPS-signaal bepalen en deze doorgeven aan RTK-ontvangers, die dan de eigen metingen corrigeren aan de hand van de referentiemetingen. Dat kan op twee manieren: middels een lokaal basisstation, of middels een RTK-netwerk, waarbij de correctie om de paar seconden via een dataverbinding wordt doorgegeven.

Real Time Kinematic

Nu zijn er niet zo heel veel drones die RTK GPS bieden. En dat betreft zeker geen kleine of goedkope systemen. Daar komt verandering in met de Phantom 4 RTK, een variant van de Phantom 4 Pro, maar dan met ondersteuning voor Real Time Kinematic. De belofte van DJI is dat er met deze compacte en relatief voordelige drone GIS-werkzaamheden uitgevoerd kunnen worden die tot voor kort het exclusieve domein waren van gespecialiseerde bedrijven met zeer kostbare apparatuur.

De Phantom 4 RTK van DJI ondersteunt zowel lokale RTK als netwerk RTK. Het is mogelijk om met de optionele D-RTK 2 Mobile Station een RTK-correctie door te voeren, maar nog veel eenvoudiger is om gebruikt te maken van netwerk RTK. Voor deze review werd ervoor gekozen om de Phantom 4 RTK in combinatie met het RTK-netwerk van 06-GPS uit te proberen.

Om gebruik te maken van Network Transport of RTCM via Internet Protocol (NTRIP) zijn er wel een aantal zaken benodigd, waaronder een speciale machine-to-machine (M2M) simkaart en een account bij een aanbieder van RTK correctiegegevens. Via deze route is er een nauwkeurigheid van tussen de 1 en 2 cm haalbaar.

De GNSS-dome op de bovenzijde van de Phantom 4 RTK

Eerste indruk

De Phantom 4 RTK lijkt op het eerste gezicht als twee druppels op de Phantom 4 Pro. Op één uitzondering na: op de bovenkant van de drone is een cilindervormige antennebehuizing aangebracht, met daarin de speciale GNSS-ontvanger. De cameramodule is gelijk aan die van de P4P en dat betekent dat er opnamen met een resolutie van 20 megapixels gemaakt kunnen worden. Voor de benodigde extra nauwkeurigheid zijn optiek en sensor van de camera tijdens het productieproces gekalibreerd. Ook codeert DJI het lensprofiel mee in de metadata, zodat ook lensafwijkingen gecorrigeerd kunnen worden.

De controller is iets gewijzigd ten opzichte van de controller van de P4P+. Zo is het mogelijk om de accu van de controller te wisselen (het gaat om dezelfde batterij als die gebruikt wordt voor de CrystalSky monitor). Ten tweede beschikt de controller over een ingebouwde 4G dongle (met een nano-SIM slot), ten behoeve van netwerk-RTK. Handig is dat de controller al voorzien is van een display, er hoeft dus geen tablet of smartphone gekoppeld te worden.

De drone wordt aangedreven door dezelfde batterijen als die gebruikt kunnen worden in de P4 / P4P. Standaard worden er twee high capacity accu’s meegeleverd, inclusief een charging hub die de batterijen één voor één oplaadt.

De batterij van de controller is verwisselbaar

DJI GS RTK-app

Een verschil met de gewone Phantom 4 is dat je voor het besturen van de Phantom 4 RTK geen gebruik maakt van DJI GO 4, maar van de DJI GS (groundstation) RTK-app. Deze voorziet in de extra configuratiemogelijkheden op het gebied van RTK, en bevat software voor het automatisch uitvoeren van vliegprogramma’s ten behoeve van 2D mapping of het maken van 3D modellen.

Om de drone geschikt te maken voor netwerk RTK moet er eerst een actieve dataverbinding gemaakt worden. Dat gaat eenvoudig door het installeren van een geactiveerde nano-SIM. Daarna moeten er de benodigde parameters worden ingevoerd voor NTRIP: de betreffende NTRIP server, gebruikersnaam en wachtwoord, en het zogenaamde mountpoint. Na het invoeren van deze gegevens is het systeem direct klaar voor gebruik: zeer gebruiksvriendelijk dus.

Via 06-GPS is het zeer eenvoudig om zo’n account aan te vragen. Er zijn verschillende abonnementsvormen, variërend van all-in jaarabonnementen (inclusief SIM) voor grootverbruikers of abonnementen voor kleinverbruik, waarbij er per minuut wordt afgerekend. Ook levert 06-GPS GNSS referentiedata voor RTK postprocessing (PPK): dit is interessant voor situaties dat er niet op locatie met RTK referentiedata gewerkt kan worden.

Het netwerk RTK configuratiemenu

Mission planning

Aangezien de Phantom 4 RTK bedoeld is voor GIS-toepassingen ligt de focus in de DJI GS RTK-app op het maken van automatische vliegprogramma’s aan de hand van waypoint missies. Daarbij heb je als gebruiker drie opties: je kunt een programma maken voor 2D mapping, waarbij de drone met de camera omlaag gericht een terrein fotografeert, of voor 3D mapping, waarbij de drone een traject rondom een te modelleren object vliegt. Daarbij maakt de drone ook extra haakse parallellen, voor extra dichtheid.

Tijdens het maken van een vliegtraject geef je de grenzen van het af te dekken terrein op. Daarna stel je de gewenste vlieghoogte in. Vervolgens berekent de app automatisch hoeveel banen er nodig zijn, wat de uiteindelijke pixeldichtheid per vierkante meter wordt, en hoe lang het programma gaat duren. Het is ook mogelijk om KML-files in te lezen, die dan de grenzen van het te scannen gebied aangeven.

Jammer is dat het niet mogelijk is om 3D missies aan te maken. Dat zou interessant kunnen zijn voor bijvoorbeeld gevelinspecties of andere inspecties waarbij de verticale dimensie van extra belang is. Voor dergelijke toepassingen zal er dus alsnog handmatig gevlogen moeten worden.

Het plannen van een missie in de GS RTK-app

Vluchtuitvoering

Zodra de missie naar wens is ingesteld kan het vliegen beginnen. Je hoeft als gebruiker niet veel meer te doen dan op de startknop te drukken, de drone doet de rest, inclusief opstijgen en landen. Het is goed om te weten dat de Phantom 4 RTK net zoals de Phantom 4 Pro beschikt over obstakeldetectie en dus in principe uit zal wijken voor onvoorziene hindernissen. Alleen de zijdelingse sensoren hebben geen functie bij de Phantom 4 RTK. Functies zoals return to home werken zoals gewend.

Tijdens het uitvoeren van de vlucht worden alle positiegegevens (inclusief absolute vlieghoogte) opgeslagen in de metadata van de foto’s. Daarin onderscheidt de Phantom 4 RTK zich gek genoeg van de (veel duurdere) Matrice 210 RTK, die dergelijke metadata niet vastlegt in de opnamen. Als gebruiker dien je zelf zorg te dragen voor geschikte postprocessing software die overweg kan met de opgeslagen metadata, zoals Pix4D of Agisoft PhotoScan.

Zelfs als er op het moment van vliegen geen RTK voorhanden is, dan kan er achteraf alsnog centimeternauwkeurige informatie verkregen worden. Dat gaat middels het zogenaamde Post Processed Kinematics (PPK). Aan de hand van referentiefiles van nabijgelegen GPS grondstations is het mogelijk om tijdens de post processing van de data alsnog te georefereren. (Dergelijke datasets kunnen ook via providers als 06-GPS verkregen worden.)

In iedere opname wordt alle metadata aangaande positie, camerarichting en hoogte vastgelegd

Conclusie

Met de Phantom 4 RTK (adviesverkoopprijs: € 5.699,- zonder basisstation of € 7.799,- incl. D-RTK 2 Mobile Station) brengt DJI het maken van geogerefereerde kaarten en modellen binnen handbereik van met name de wat kleinere organisaties die zich bezighouden met GIS-toepassingen. In combinatie met een netwerk RTK provider zoals 06-GPS is de Phantom 4 RTK binnen een handomdraai gereed te maken voor het vergaren van nauwkeurige basisdata ten behoeve van 2D mapping en 3D fotogrammetrie.

De Phantom 4 Pro heeft zich al ruimschoots bewezen als platform voor professionele doeleinden (zie ook onze review van de P4P). Zeker het feit dat de RTK-toevoeging zelfs meer mogelijkheden biedt dan bij de veel duurdere Matrice 210 RTK het geval is, geeft de potentie van de Phantom 4 RTK goed aan. Jammer is echter dat het niet mogelijk is om driedimensionale vliegtrajecten te plannen in de DJI GS RTK-app.

Ideaal is dat de Phantom 4 Pro zowel RTK als PPK ondersteunt. Dus zelfs als er op het moment van de data-acquisitie geen RTK voorhanden is, kan er achteraf alsnog gecorrigeerd worden middels PPK. Een ander pluspunt is dat DJI ook de mogelijkheid biedt om een lokaal RTK-station op te zetten, middels het optionele D-RTK 2 Mobile Station.

Partijen die meer willen weten over de Phantom 4 RTK of deze gekeurd en al willen gaan inzetten in hun eigen praktijk kunnen onder andere terecht bij Skytools, sinds kort aangemerkt als DJI Enterprise dealer. Met dank aan Ruben de Lange voor zijn inhoudelijke bijdrage aan deze review.

Summary
Review Date
Reviewed Item
DJI Phantom 4 RTK
Author Rating
51star1star1star1star1star
Wiebe de Jager

Wiebe de Jager

Wiebe de Jager (@wdejager) is oprichter van Dronewatch en auteur van de boeken Dronefotografie en Dronevideo's maken. Wiebe is gecertificeerd (RPA-L) dronepiloot en beschikt over het ROC-light. In het najaar van 2018 was Wiebe als coach&jurylid verbonden aan het tv-programma 'Drone Masters'.

4 gedachten over “Phantom 4 RTK review: in een handomdraai centimeternauwkeurige kaarten maken

  • 20 december 2018 om 11:09
    Permalink

    Is RTK werelwijd beschikbaar. Ik vraag dit omdat mijn werkgebied hoofdzakelijk in de Caribbean ligt. Door de grote hoogteverschillen van de locaties is het uitzetten van GCP’s bijna niet te doen. Werken met een P4P-RTK is dan ook een perfect alternatief.

    Beantwoorden
    • Wiebe de Jager
      20 december 2018 om 11:13
      Permalink

      In dat geval kun je waarschijnlijk geen gebruik maken van netwerk GPS (zoals beschreven in deze review), maar moet je de Phantom 4 RTK in combinatie met het optionele RTK basisstation gebruiken. Een andere optie is om gebruik te maken van PPK, waarbij je achteraf extra nauwkeurigheid toevoegt, alhoewel het te vraag is of er voor dat gebied dekking is van grondstations.

      Beantwoorden
    • 20 december 2018 om 11:45
      Permalink

      Hans, afhankelijk van eventuele Netwerk-RTK diensten aldaar zul je wellicht al een heel eind komen. Zelfs mochten die er niet zijn kun je, zoals Wiebe al aangeeft, aan de slag met PPK processing. Kijk anders een keer naar het CORS (Continuously Operating Reference Station) netwerk, bij mijn weten verzorging zij ook dekking voor PPK correctiedata in het Caribisch gebied https://www.ngs.noaa.gov/CORS/.

      Wel hoor ik van veel gebruikers nog dat de processing van P4RTK data via PPK tegenvalt, vooral wat betreft gebruiksgemak en het aantal vereiste tussenstappen. Je zult heel wat correcties en verschillende software pakketten moeten toepassen om de positie van het phase-centrum van de antenne om te zetten naar het middelpunt van de camera-sensor. Daarbij zul je o.a. rekening moeten houden met een lever-arm correctie.

      Beantwoorden
  • 20 december 2018 om 11:14
    Permalink

    Mooie review! Wij vliegen zelf nu een kleine 6 maanden met 2 custom Made Phantom 4 (1x Adv en 1x pro) systemen voorzien van de Emlid RTK/PPK oplossing. Resultaten zijn werkelijk verbluffend met deze techniek!
    Voordeel van de gemodificeerde modellen tov de af fabriek DJI P4RTK is dat je er meer flexibel mee bent. Je behoudt nl de normale functionaliteit van de P4 adv/pro en je kunt kiezen of je met een tablet of CrystalSky wilt werken. Daarnaast is de gemodificeerde oplossing qua investering aantrekkelijker door de lagere aanschafprijs.

    Maar welke versie je ook kiest.
    De techniek is werkelijk fantastisch en bizar nauwkeurig!

    Groet Norbert

    Beantwoorden

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Meld je nu aan voor onze nieuwsbrief!

Vul hieronder je gegevens in en blijf op de hoogte.