Eesti Maaülikooli keskkonnakaitse õppetool võttis kasutusele uue LiDAR-droonisüsteemi, millega saab ühe lennu jooksul koguda täpseid kõrgusandmeid ja suure lahutusega fotosid. Tehnoloogia aitab uurida metsi, põlde ja maastikke ning jälgida keskkonnas toimuvaid muutusi. Eriti kasulik on droon aladel, kus tihe taimestik varjab maapinda tavapäraste aerofotode eest.
Droonile paigaldatud laserskanner saadab maapinna suunas miljoneid valgusimpulsse ja mõõdab aega, mis kulub nende tagasipõrkumiseks. Koos drooni täpse asukoha ja lennuasendi andmetega saabmäärata maapinna ning sellel paiknevate objektide kolmemõõtmelise asukoha. Kaks suure lahutusega kaamerat lisavad mõõdistusele detailse fotomaterjali.
Mõõdistuse tulemusena valmib miljoneid mõõtepunkte sisaldav punktipilv, mille põhjal saab koostada täpseid maapinna- ja kõrgusmudeleid ning objektide kolmemõõtmelisi kujutisi. Lennu ajal tehtud fotodestsaab luua suure lahutusega ortofotosid. Kuna kõrgusandmed ja fotod kogutakse sama lennu jooksul, saab neid omavahel võrrelda ja koos analüüsida.
Esimesed katsed tehakse puude ja põldude kohal
„Esimestes katsetustes keskendume üksikute puude eristamisele eri tihedusega kõrghaljastusaladel. Võrdleme LiDARiga kogutud tulemusi varem fotogramm-meetria abil saadud andmetega. Katselennud toimuvad Metsamaja ümbruses ja Tartu lähedal asuvate viljapõldude kohal,“ rääkis Eesti Maaülikooli keskkonnakaitse ja maastikukorralduse õppetooli nooremteadur ja doktorant Kaupo Kokamägi.
Teadusprojektide kõrval hakatakse drooni kasutama ka õppetöös. Üliõpilased saavad tutvuda nüüdisaegsete ruumiandmete kogumise ja töötlemise meetoditega. Uus süsteem võimaldab pakkuda lõputööteemasid keskkonnaseire, metsanduse, maastikuanalüüsi ja põllumajanduse valdkonnas.
Laserskanner aitab näha taimestiku alla
LiDARi üks suurimaid eeliseid ilmneb metsades ja teistel tiheda taimestikuga aladel. Aerofotod ja satelliidipildid näitavad enamasti ainult taimestiku ülemist kihti. Osa laserimpulsse pääseb aga puude ja põõsaste vahelt maapinnani. Üks impulss võib peegelduda mitmelt kõrguselt, näiteks puuvõrast, madalamalt taimestikult ja maapinnalt.
Maapinnani jõudnud impulsside järgi saab eristada reljeefi, kraave, nõlvu ja teisi pinnavorme ka metsa all. Lisaks saab analüüsida puude kõrgust, võrastiku struktuuri ja taimestiku tihedust. Eri aegadel tehtudmõõdistuste võrdlus aitab märgata maastikus, metsas ja veerežiimis toimunud muutusi.
Laserskanner suudab metsaaluse maapinna kõrgusandmeid koguda suurema tõenäosusega kui fotogramm-meetria. Fotogramm-meetria taastab eri nurkade alt tehtud kattuvate fotode põhjal eelkõigepiltidel nähtava pinna. LiDAR saadab ise välja valgusimpulsse ja suudab seetõttu koguda andmeid ka võrastiku vahele jäävatelt pindadelt.
Ühe lennuga saab katta üle saja hektari
Uus droon suudab mõõdistamisel õhus püsida ligikaudu 40 minutit. Arvutuste järgi võib süsteem 120 meetri kõrgusel ühe lennuga katta üle saja hektari. Välitingimustes hakkab maaülikooli meeskond tegelikkujõudlust alles katsetama. Mõõdistatava ala suurus sõltub muu hulgas lennukõrgusest, lennukiirusest, maastikust, taimestikust ja valitud andmetiheduse nõuetest.
Tootja katsetulemuste kohaselt võib Zenmuse L3-ga kogutud punktipilve vertikaalne täpsus olla 120 meetri lennukõrgusel kolm sentimeetrit ja horisontaalne täpsus neli sentimeetrit. Mõõdistuse tegelik täpsussõltub tingimustest, kasutatud tugijaamast, lennuplaanist ja andmete järeltöötlusest.
Tööpõhimõte sarnaneb Maa- ja Ruumiameti lennukitelt tehtava laserskaneerimisega. Droon lendab aga lennukist tunduvalt madalamal, mistõttu saab koguda tihedama punktipilve ja suurema lahutusegafotosid. Lennuk sobib paremini suurte piirkondade üleriigiliseks kaardistamiseks. Väiksemaid alasid saab drooniga mõõdistada paindlikumalt ja vajaduse korral lühikese aja järel uuesti seirata.
Tööprotsess on varasemast lihtsam
Keskkonnakaitse õppetool soetas esimese LiDAR-anduriga droonisüsteemi 2017. aasta sügisel. Toonane süsteem oli praegusest peaaegu kümme korda kallim. Droon, laserskanner ning lendude planeerimise ja andmetöötluse tarkvara pärinesid eri tootjatelt, mistõttu oli kogu tööprotsess märksa keerulisem.
Viimase üheksa aastaga on kiiresti arenenud nii droonid, laserskannerid, akud kui ka andmetöötlus. Seadmed on muutunud väiksemaks, lennuaeg pikemaks ja suuremahuliste punktipilvede töötleminekiiremaks. Uue süsteemi droon, LiDAR-andur ja põhitarkvara pärinevad ühelt tootjalt. Ühe tootja terviklahendus muudab tööprotsessi lennu planeerimisest lõpptulemuse valmimiseni lihtsamaks ja sujuvamaks.
Uus droon võimaldab ühe lennuga katta suurema ala kui õppetooli senine seade. Laserskaneerimine annab maapinna kuju ja kõrguste mõõtmisel ning kolmemõõtmeliste mudelite loomisel täpsema tulemusekui üksnes fotodel põhinev mõõdistamine.
Toimetaja:
Põllumajandus- ja keskkonnainstituudi kommunikatsioonijuht
Põllumajandus- ja keskkonnainstituut
Põllumajandus- ja keskkonnainstituudi administratsioon
53312928
53312928Lisainfo:
keskkonnateaduse ja rakendusbioloogia nimetatud nooremteadur
Põllumajandus- ja keskkonnainstituut
Keskkonnakaitse ja maastikukorralduse õppetool
