Bilans mas ziemnych z drona na zarośniętym terenie: jak uniknęliśmy błędu 48%

Hala magazynowa, ponad 10 hektarów robót ziemnych, teren porośnięty trawą, krzewami i kępami drzew. Klient potrzebował wiarygodnego bilansu wykopu i nasypu do wyceny. Pokazujemy, jak połączyliśmy nalot dronem z geodezją i dlaczego sam „model z drona” na takim terenie byłby poważnym błędem.

Ortofotomapa z drona: zarośnięty teren przed niwelacją pod halę magazynową — Fragment ortofotomapy z nalotu. Tak wyglądał teren przed robotami: trawa, krzewy, pojedyncze drzewa i ślady kół.

Najważniejsze liczby

100+ mln punktów pomiarowych z jednego nalotu
±3,3 cm – zgodność modelu z osnową geodezyjną
±3% – zgodność bilansu z niezależnym obliczeniem geodety
48% – o tyle zawyżony byłby wykop, gdyby nie usunąć roślinności z modelu

Wyzwanie: dron widzi wierzch roślin, a nie grunt

Teren pod inwestycję był nachylony – w jednej części potrzebny był nasyp, w drugiej wykop sięgający kilku metrów. Problem w tym, że cały obszar porastała roślinność. Zdjęcia z drona pokazują to, co widać z góry, czyli korony drzew, krzewy i trawę. Jeśli policzy się objętości „po wierzchu”, każdy krzak zamienia się w ziemię do wykopania.

Do tego dane pochodziły z kilku źródeł: projekt w lokalnym układzie CAD, osnowa i obliczenie geodety, dokumentacja geotechniczna. Wysokości z różnych źródeł różniły się o kilkadziesiąt metrów, bo były w różnych układach odniesienia. Zanim cokolwiek policzyliśmy, trzeba było to wszystko sprowadzić do jednego układu.

Krok 1: osnowa i nalot

Geodeta założył w terenie punkty osnowy, oznaczone tarczami widocznymi z powietrza. Posłużyły jako fotopunkty – to one „przypinają” model z drona do układu państwowego. Jeden nalot objął cały teren i dał ponad 100 milionów punktów pomiarowych.

Tarcza punktu osnowy geodezyjnej widoczna na ortofotomapie z drona — Tarcza punktu osnowy na ortofotomapie. Jej środek jest jednoznacznie widoczny, dzięki czemu cały model jest osadzony w osnowie geodezyjnej.

Wykres odchyłek modelu z drona na punktach osnowy geodezyjnej — Odchyłki wysokości modelu z drona na 11 punktach osnowy. Odchylenie standardowe: 3,3 cm.

Krok 2: usunięcie roślinności z modelu

Roślinność usunęliśmy w trzech etapach. Najpierw automatyczna klasyfikacja chmury punktów odrzuciła drzewa i wysoką roślinność. Potem filtr morfologiczny wyszukał krzewy, czyli lokalne „wypiętrzenia”, których nie ma w otaczającym gruncie. Na końcu skorygowaliśmy warstwę niskiej roślinności – trawy i chwastów – na podstawie pikiet zmierzonych przez geodetę.

Ortofotomapa, model z roślinnością i teren po usunięciu roślinności — Ten sam fragment terenu: zdjęcia z drona, model z roślinnością (zieleń to wysokość roślin) i teren po jej usunięciu, który trafia do obliczeń.

Model 3D terenu z drona przed i po usunięciu roślinności — Widok 3D przed i po usunięciu roślinności (wysokości przewyższone dla czytelności). Drzewa i krzewy znikają, zostaje ukształtowanie gruntu.

Przekrój terenu z roślinnością zarejestrowaną przez drona i poziomem robót ziemnych — Przekrój przez teren. Zielone pole to roślinność zarejestrowana przez drona. Linia brązowa to grunt, czerwona – poziom robót ziemnych. Powyżej czerwonej linii jest wykop, poniżej nasyp.

Krok 3: kontrola na pikietach geodety

Każdy model trzeba sprawdzić niezależnymi pomiarami. Porównaliśmy wynik z pikietami geodezyjnymi. Przed korektą model z drona był średnio o 19 cm za wysoko – to trawa i krzewy. Po usunięciu roślinności mediana różnic spadła do zera, a 95% pikiet mieści się w ±20 cm.

Porównanie modelu z drona z pikietami geodezyjnymi — Różnica między modelem z drona a pikietami geodety. Szary – sama automatyczna klasyfikacja. Zielony – model końcowy.

Gęstość pomiaru: dlaczego to ma znaczenie

Geodeta mierzy teren punktowo, zwykle co kilkadziesiąt metrów, a między pikietami teren jest interpolowany. Dron daje rzędną co pół metra na całym obszarze – w obrysie robót było to około 480 tysięcy wartości. Każde zagłębienie i każdy garb terenu jest uwzględniony w obliczeniu.

Porównanie gęstości pomiaru: pikiety geodezyjne i rzędne z drona co 0,5 m — Ilustracja gęstości pomiaru: pikiety co ok. 50 m wobec rzędnej z drona co 0,5 m (po prawej powiększony kwadrat 5 × 5 m).

Wynik: liczba potwierdzona z dwóch źródeł

Wykop i nasyp policzyliśmy w siatce co 0,5 m, osobno dla hali oraz dla dróg i placów. Następnie porównaliśmy wynik z niezależnym obliczeniem geodety. Różnica wyniosła około 3% zarówno na wykopie, jak i na nasypie – to zgodność, na której można oprzeć ofertę.

Mapa wykopu i nasypu z pomiaru dronem — Fragment mapy wykopu i nasypu. Czerwony – wykop, niebieski – nasyp, czarna linia – granica między nimi.

Najważniejsze jest jednak to, czego uniknęliśmy. Gdyby objętości policzyć z surowego modelu z drona, wykop wyszedłby zawyżony o 48%. Nawet sama automatyczna klasyfikacja gruntu, bez dalszej obróbki, zawyżyłaby go o 17%.

Wykres wpływu roślinności na obliczoną objętość wykopu — Objętość wykopu w zależności od sposobu wyznaczenia terenu (model końcowy = 100).

Co dostał klient

bilans wykopu i nasypu z podziałem na halę oraz drogi i place,
weryfikację obliczenia geodety drugą, niezależną metodą,
mapę wykopu i nasypu – skąd brać grunt i gdzie go wbudować,
mapę roślinności do zakresu wycinki i karczowania,
zestawienie głębokości wykopu z badaniami geotechnicznymi,
ortofotomapę i model 3D jako dokumentację stanu terenu przed robotami.

Wnioski

Na terenie porośniętym roślinnością najlepszy wynik daje połączenie geodezji i drona. Geodeta zapewnia osnowę i punkty kontrolne, a dron – gęsty pomiar całego terenu i niezależną weryfikację. Gdy grunt jest odsłonięty, na przykład po zdjęciu humusu, dron mierzy go bezpośrednio z dokładnością kilku centymetrów. Wtedy kolejne naloty pozwalają rozliczać wykonane roboty etapami, bez ponownego mierzenia całego terenu.

Dane inwestycji zostały zanonimizowane. Grafiki przedstawiają wybrane fragmenty terenu w zmienionej orientacji, bez współrzędnych i rzędnych.

Planujesz roboty ziemne? Wykonujemy bilanse mas, kontrolę obliczeń geodezyjnych, rozliczenia etapowe i dokumentację stanu terenu z drona. Pełne case study w PDF: pobierz case study. Kontakt: biuro@dronbud.pl, tel. 797 296 620.

Nie czekaj! Działaj!

Zyskaj pełną kontrolę nad swoją inwestycją i wyróżnij swój projekt dzięki profesjonalnym ujęciom, które zapierają dech w piersiach.

Skontaktuj się z nami już teraz, aby otrzymać darmową wycenę i sprawdzić, jak nasze drony mogą zoptymalizować Twój harmonogram prac oraz wzmocnić marketing Twojej firmy.

Zapraszamy do współpracy – zapewniamy certyfikowanych operatorów, najwyższą jakość materiałów i pełne wsparcie techniczne na każdym etapie realizacji.