Cursusverslag Drone Survey Fundamentals: ‘Er komt zoveel meer bij kijken dan alleen een RTK drone en een abonnement op Pix4d’

Aanbieders van softwarepakketten zoals DroneDeploy en Pix4D doen graag geloven dat het uitvoeren van een drone survey een fluitje van een cent is: drone kopen, een paar vluchten uitvoeren, data verwerken en meten maar. Maar de praktijk is een stuk weerbarstiger, blijkt tijdens de cursus Drone Survey Fundamentals bij Skytools. Wiebe de Jager van Dronewatch woonde de cursus bij en doet verslag.

Actie: ontvang €350 korting op een Phantom 4 RTK met D-RTK 2 Mobile Station als je de cursus Drone Survey Fundamentals boekt bij Skytools. Meer informatie

Gereedschap maakt nog geen timmerman

“De aankoop van een dure gereedschapsset maakt je nog geen timmerman”. Docent Pieter Franken zet gelijk de toon voor de cursusdagen die komen gaan. Met andere woorden: alleen de aankoop van een mooie drone met RTK GPS en een abonnement op een softwarepakket is nog geen garantie voor succes, mocht je willen overwegen om iets te gaan doen met drone surveying. Dat is precies de reden dat ik aanschuif bij de cursus: ik heb de klok horen luiden, maar weet niet waar de klepel hangt, en daar wil ik graag verandering in brengen.

Tijdens het voorstelrondje met de andere cursisten klinken al snel uiteenlopende redenen om mee te doen aan de cursus. Eén cursist werkt bij een waterschap, en wil mogelijk iets gaan doen met het inmeten van waterwegen. Een andere cursist is actief in de mediabranche en overweegt drone surveying aan te bieden als extra service. Een derde cursist geeft aan vaak met klanten te spreken die actief zijn op het vlak van surveying, maar nog onvoldoende kennis te hebben van de achterliggende materie.

Docent Pieter Franken heeft als voormalig directeur van een dienstverlener op het gebied van aerial surveying veel theorie- en praktijkkennis opgedaan. En weet precies met welke valkuilen je te maken krijgt als drone landmeetkundige in de dop. “Het is verleidelijk om de reclames van drone survey sofwareleveranciers te geloven. Maar het probleem met kant- en klare oplossingen is dat deze werken als een black box. Als je niet precies weet wat je erin stopt, dan weet je ook niet wat er uitkomt. Dat is de essentie van deze cursus: ik wil je de handvatten meegeven om aan te kunnen tonen dat het klopt wat je zegt.”

De workflow van ruwe data tot eindproduct blijkt aardig complex te zijn

Basiskennis toegepaste landmeetkunde

Het idee achter de cursus Drone Survey Fundamentals is dat je inzicht verwerft in een aantal zaken die bij het uitvoeren van drone surveys komen kijken. Gedurende drie dagen word je bijgepraat over onderwerpen als geodesie – hoe zit de aarde in elkaar – en coördinatenstelsels, de werking van satellietnavigatie, de basisbeginselen van fotografie en fotogrammetrie, de werking van lidar, en het verwerken van ingewonnen data, inclusief workflow en op te leveren eindproducten zoals een orthofoto, puntenwolk of mesh model.

Houd in het achterhoofd dat het echt om basiskennis gaat. Het zegt eigenlijk genoeg dat het vakgebied ‘geodesie’ vroeger een vierjarige universitaire studie was. Je kunt als dronepiloot niet verwachten dat je ‘even’ een expert wordt in toegepaste landmeetkunde, na een cursus van drie dagen. Je moet de cursus zien als een startpunt, die je in ieder geval helpt om blunders te voorkomen.

Het omgekeerde is trouwens ook waar. Al snel blijkt namelijk dat het handig is om enige ervaring te hebben met de werking van drones. Eén van de cursisten – landmeetkundige van beroep – heeft nog nooit met een drone gevlogen en heeft zichtbaar moeite om de terminologie te begrijpen. Daar staat tegenover dat hij vanuit zijn vakgebied al veel kennis heeft als het gaat om relatieve en absolute positiebepaling. Daar blijken de dronepiloten dan weer moeite mee te hebben.

Landmeetkunde in de praktijk: het inmeten van ground control points

Snel de mist in

Zoals wel vaker blijkt de wereld complexer in elkaar te zitten dan je normaal gesproken denkt. Neem nu het onderwerp van positiebepaling. Kwestie van GPS aanzetten en je weet waar je je op de aardbol bevindt, zou je zeggen. Maar niets blijkt minder waar. Ten eerste zijn er nogal wat verschillende manieren om je absolutie positie uit te drukken, vaak per land verschillend. Ten tweede krijg je hoe dan ook te maken met onnauwkeurigheid. Hulpmiddelen als RTK of PPK helpen om meetfouten te verminderen, maar zijn geen wondermiddel. En oja, als je het over GPS hebt ben je sowieso af: GNSS is de juiste term als we het over satellietnavigatie hebben.

Om een idee te geven: in Nederland wordt vaak gebruik gemaakt van de aanduiding RD (afkorting van Rijksdriehoekstelsel), in combinatie met NAP voor de hoogtebepaling. De roots van dit coördinatensysteem gaan terug naar het verre verleden, waarbij een kerktoren in Amersfoort werd genomen als ijkpunt voor het hele land. Later werden de metingen nog eens opnieuw gedaan, wat leidde tot RD New. Als dronepiloot ben je waarschijnlijk alleen bekend met WGS 84. Alleen al bij de omrekening van WGS 84 coördinaten naar het RD/NAP stelsel kun je flink de mist ingaan, blijkt tijdens een oefening. (Hint: in RD/NAP is de waarde voor de y-as per definitie groter dan die voor de x-as, als het gaat om een locatie in Nederland, omdat het nulpunt van dit stelsel in Parijs ligt)

Goede communicatie met de klant is niet alleen essentieel om blunders te voorkomen op het vlak van coördinatenstelsels. Een andere valkuil: hoe geef je de nauwkeurigheid op? Doe je dat in absolute of relatieve zin? En meet je grondcontrolepunten ten opzichte van een harde of zachte (gras, zand) ondergrond? Dat laatste kan zomaar een paar cm hoogteverschil opleveren, in absolute zin.

Uitleg over satellietnavigatie in het bijbehorende cursusboek

Fotogrammetrie

Na de introductie in de wereld van coördinatenstelsels, projectiesystemen en de werking van GNSS is het tijd voor het volgende onderwerp: fotografie. Toegespitst op fotogrammetrie, wel te verstaan. Enig begrip van de onderlinge samenhang tussen parameters als sluitertijd, diafragma en ISO is absoluut vereist. Ook komen we erachter dat sommige dronecamera’s – waaronder die van de Mavic 2 en de Zenmuse X5S en X7 voor de Inspire 2 – helemaal niet geschikt zijn voor drone survey toepassingen, omdat ze niet beschikken over een mechanische sluiter (global shutter). Ook leren we uitrekenen hoe hoog de drone moet vliegen om de gewenste mate van detaillering te verkrijgen (de zogenaamde ground sampling distance).

Dankzij slimme algoritmen en snelle computers is het mogelijk om foto’s vanuit allerlei hoeken te combineren tot een driedimensionale representatie van het onderliggende terrein. Deze techniek staat bekend als fotogrammetrie. Deze methode is dusdanig verfijnd dat lensfouten en foutieve of zelfs ontbrekende positiegegevens van de camera helemaal niet uitmaken: de software berekent zelf wat de exacte cameralocaties waren en compenseert optische afwijkingen.

Voor mij is één van de grootste eyeopeners dat fotogrammetrie zelfs nauwkeuriger is dan lidar. Dan is het wel essentieel dat het model op de juiste manier wordt gepositioneerd in de echte wereld. Daarvoor zijn ground control points (GCP’s) essentieel, benadrukt Franken. Het idee dat je met een RTK drone zonder GCP’s nauwkeurige modellen kunt afleveren is een illusie. (Op dit vlak kun je snel het kaf van het koren scheiden, als het gaat om aanbieders van drone survey diensten.)

Voorbereiden van een fotovlucht

In de praktijk brengen

Na anderhalve dag taaie theorie is het tijd voor wat praktijkervaring. De bedoeling is dat we met een DJI Phantom 4 RTK een fotomissie gaan uitvoeren, met als doel om een hoogtemodel te maken van een stuk grondgebied. Om het resulterende model te kunnen verankeren in de echte wereld gaan we ook ground control points inmeten. De resulterende dataset gaan we verwerken in Agisoft Metashape (voorheen bekend als PhotoScan).

De user interface van DJI Pilot is op het eerste gezicht bijzonder gebruiksvriendelijk. Gebied omkaderen, vlieghoogte instellen en je ziet meteen hoe lang de vlucht gaat duren en hoeveel banen er nodig zijn. We lopen nog wel tegen een paar eigenaardigheden aan als het gaat om de foto-instellingen. We hebben net geleerd dat het diafragma (aperture) altijd gelijk moet blijven, maar gek genoeg kunnen we alleen shutter priority opgeven.

De D-RTK 2 Mobile Station van DJI blijkt ook prima dienst te kunnen doen als GNSS RTK-rover. We leggen verspreid over het in te meten terrein een tiental cirkelvormige schijven neer. De locaties van het hart hiervan stellen we vast met de Mobile Station. Het lijstje met de locaties van de GCPs kunnen we dan later exporteren en inlezen in Metashape. De dronevlucht zelf neemt slechts een paar minuten in beslag, zo snel gaat dat.

De dronevlucht zelf is met de Phantom 4 RTK in een paar minuten gedaan

LIDAR, survey data en deliverables

Ik blijk niet de enige cursist te zijn die het met behulp van licht meten van afstanden (LIDAR, light detection and ranging) ziet als de heilige graal voor wat betreft aerial surveys. Maar niets blijkt minder waar te zijn. Franken maakt al snel duidelijk dat LIDAR niet per se nauwkeuriger is dan fotogrammetrie: integendeel. Bovendien is de techniek veel duurder. LIDAR heeft alleen een paar specifieke voordelen, zoals het door een bladerdek heen in kaart kunnen brengen van het grondoppervlak. Ook gaat de dataverwerking sneller en is het mogelijk om hele dunne lineaire objecten te meten, zoals hoogspanningslijnen. In alle andere gevallen: fotogrammetrie.

De laatste onderdelen van de cursus gaan over het verschil tussen GIS en survey data. GIS is eigenlijk het geheel aan kaartlagen en systemen op basis waarvan beslissingen worden genomen en ontwerpen ingepast. Survey data is slechts de grondstof voor dergelijke kaartlagen. We leren als het gaat om het eindproduct (deliverables) het verschil tussen puntenwolken (point clouds), 3D modellen, orthofoto’s, terreinmodellen en hoogtemodellen. Nog zo’n instinker: fotogrammetrie levert geen 3D model op, maar een puntenwolk en op zijn hoogst een mesh model. Weer wat geleerd!

Tot slot bespreken we concurrerende technologieën. In sommige gevallen kan het prijstechnisch veel interessanter zijn om een vliegtuig in te zetten voor het maken van luchtfoto’s. En in sommige gevallen zijn traditionele meetmethoden, op basis van een GNSS rover of total station, in het voordeel. Als je toch kiest voor de drone als platform, dan moet je nog stilstaan bij de vraag wat voor drone (en camera) je nodig hebt. Zo zijn fixed-wing drones in het voordeel als het om grotere stukken terrein gaat, maar die zijn weer niet zo flexibel en gebruiksvriendelijk als multirotor drones.

Tijdens de cursus is er ook aandacht voor de verschillende soorten hardware

Conclusie

Na drie dagen cursus is één ding wel duidelijk: drone surveying is een vakgebied op zich. Het is niet iets wat je er ‘even’ bij doet als drone-operator. Natuurlijk maken moderne gereedschappen zoals de DJI Phantom 4 RTK het leven een stuk eenvoudiger, maar als je niet precies weet wat je aan doen bent, dan maak je onherroepelijk fouten of lever je eindproducten af waar een klant mogelijk niets aan heeft. Laat staan dat het afsluiten van een abonnement op DroneDeploy of Pix4d je een drone survey specialist maakt.

De opleiding Drone Survey Fundamentals moet je zien als een startpunt van een eventuele carrière in deze richting. Je zult zelf het hele traject van data inwinnen tot en met verwerking en oplevering echt meerdere malen moeten doorlopen om de materie goed in de vinger te krijgen, zoveel is duidelijk. De drone is hierbij slechts een tool, geen doel op zich. Overigens kan het geen kwaad om flink wat theorie- en praktijkkennis te hebben als het gaat om drones: als je die nog niet hebt, dan raad ik aan om je daar eerst in te verdiepen.

De heldere en rustige uitleg door docent Pieter Franken en het cursusmateriaal – een netjes verzorgd full color studieboek – laten een goede indruk achter. Het korte praktijkdeel maakt het geheel af. Wie meer wil weten over wat er komt kijken bij het uitvoeren van aerial surveys, komt goed uit de startblokken met deze cursus. Maar daarna begint het echte werk pas.

Interesse gekregen? Van 8-10 september kun je bij Skytools terecht voor de driedaagse cursus Drone Survey Fundamentals. Cursisten kunnen bovendien profiteren van €350 euro korting op de aanschaf van een DJI Phantom 4 RTK plus D-RTK 2 Mobile Station. Bekijk aanbieding

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 een volledige ROC vergunning.

Geef een reactie

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

Meld je aan voor onze nieuwsbrief!

Vul hieronder je gegevens in en blijf op de hoogte.

Open nieuwsbrief aanmeldformulier