Temat „dronów”, czyli bezzałogowych statków powietrznych od kilku lat coraz częściej pojawia się w mediach, niestety najczęściej przy okazji wywołania niebezpiecznego zdarzenia przez nieodpowiedzialnego właściciela/operatora. Możliwości (pułap, zasięg, prędkość, ale nie tylko) nawet amatorskich lub półprofesjonalnych dronów zwiększyły się w ostatnich latach wielokrotnie, a ceny spadły do poziomu pozwalającego praktycznie każdemu spróbować swoich sił w lataniu, a to niestety związane jest z większą ilością incydentów, wynikających zresztą najczęściej nie ze złej woli, ale z braku wiedzy i umiejętności niedoświadczonych operatorów. Tak naprawdę powszechne obecnie rozwiązania techniczne zastosowane w konstrukcjach większości dronów pozwalają na znacznie zmniejszenie stopnia ryzyka związanego z ich wykorzystaniem. Przykłady? Umiejętność samodzielnego powrotu na miejsce startu i wykonania automatycznego lądowania w przypadku utraty łączności z kontrolerem, lub system automatycznego wykrywania i omijania przeszkód terenowych – a to tylko dwie spośród wielu funkcji „ułatwiających życie” operatorom bezzałogowców. Mimo to, wciąż ważnym pozostaje stwierdzenie, że „żaden system nie zastąpi zdrowego rozsądku” – na forach internetowych wielu użytkowników dzieli się historiami o dronach odlatujących samoczynnie w siną dal, czy nagłej utraty kontroli nad urządzeniem, z reguły zakończonym kolizją. W większości przypadków powodem tych zdarzeń jest błąd operatora, czy to w konfiguracji systemów wspomagających pilotaż, czy podczas samego lotu (np. latanie w bezpośredniej bliskości linii przesyłowych wysokiego napięcia, zakłócających działanie systemów pokładowych). Nie mówiąc już o sytuacjach wylatywania wysokości rzędu 1000m, na spotkanie lądującego samolotu pasażerskiego…
Drony to jednak obecnie nie tylko drogie (choć coraz bardziej dostępne) zabawki. Znajdują one obecnie zastosowanie w wielu dziedzinach gospodarki, wykonując zróżnicowane zadania. W dużej mierze są one oparte na możliwości zbierania za pomocą dronów szczegółowych danych przestrzennych z danego obszaru – czyli w prostszych słowach, wykonywania zdjęć oraz filmów w wysokiej rozdzielczości. Są one więc wykorzystywane do patrolowania dużych obszarów, takich jak na przykład bocznice kolejowe (w celu zapobiegania kradzieżom np. węgla), duże zakłady przemysłowe czy strefy nadgraniczne. Znajdują zastosowanie w przemyśle filmowym oraz jako narzędzia dla fotografów przy projektach artystycznych lub tez czysto komercyjnych (np. zdjęcia reklamowe i promocyjne, fotografowanie i filmowanie ślubów, eventów i wydarzeń kulturalnych). W tym artykule chciałbym jednak skupić się na typowo „inżynierskich” zastosowaniach dronów, czyli na wykorzystaniu ich do zadań wspomagających działalność inwestycyjną, rolniczą lub publiczną.
Warto także wspomnieć w tym miejscu, że według obowiązującego w Polsce prawa nie wystarczy mieć drona, aby móc wykonywać komercyjne zlecenia – należy uzyskać tzw. licencję UAVO, wydawaną na podstawie zdanego egzaminu przez Urząd Lotnictwa Cywilnego. Operator powinien ponadto spełnić szereg innych warunków, także zależnych od planowanego casu i lokalizacji lotu (np. zgody zarządzających daną strefą przestrzenie powietrznej). Ponosi on także pełną odpowiedzialność za ewentualne szkody wyrządzone w wyniku niezgodnego z prawem użycia bezzałogowego statku powietrznego!
W odróżnieniu od samolotów, helikopterów lub innych statków powietrznych, drony są w stanie wykonać zdjęcia lotnicze terenu o stosunkowo niewielkiej powierzchni, przy zachowaniu akceptowalnych kosztów wykonania takiego zadania. Mogą też wykonać te zdjęcia ze stosunkowo niewielkiej wysokości, co pozwala na uzyskanie obrazów w bardzo wysokiej jakości i rozdzielczości. Do czego jednak takie obrazy mogą przydać się inwestorom właścicielom lub zarządcom terenów?
Planowanie inwestycji.
Pozyskana za pomocą drona ortofotomapa i model ukształtowania terenu może w dużym stopniu uprościć i zoptymalizować proces planowania i budżetowania przyszłej inwestycji. Mapa w wysokiej rozdzielczości pozwoli wykryć niewidoczne z poziomu gruntu przeszkody terenowe oraz zaplanować rozmieszczenie infrastruktury podczas budowy – przykładem może być tu projekt, wykonywany przez mnie w lato tego roku: z racji na małą dostępność terenu przyszłej inwestycji (wysoka roślinność, podmokły teren) przedmiotem projektu było dokładne zlokalizowanie i zwymiarowanie przeszkód terenowych, w tym niewielkiego oczka wodnego, oraz inwentaryzacja istniejących odcinków ogrodzenia, wskazująca miejsca w których niezbędne jest jego uzupełnienie.
Fotografia 1 – niewidoczne z poziomu terenu oczko wodne
Kolejny projekt mogący być przykładem wykorzystania danych z drona do planowania było wykonanie ortofotomapy oraz numerycznego modelu terenu przejmowanej przez inwestora budowy, oraz wyznaczenie objętości zalegających na terenie hałd, oraz określenia kosztów związanych z ich usunięciem – wykonana dokumentacja posłużyła między innymi jako argument przetargowy w negocjacjach cenowych pomiędzy stronami.
Fotografia 2 – model ukształtowania terenu, widoczne hałdy
Fotografia 3 – jedna z hałd obecnych na terenie, z określeniem objętości oraz powierzchni podstawy
Monitoring postępu inwestycji
Za pomocą danych pozyskanych z drona można w niezwykle skuteczny sposób monitorować zmiany zachodzące na terenie inwestycji, dokumentować jej przebieg oraz postęp prowadzonych prac. Wiedza ta pozwala w konsekwencji między innymi na zidentyfikowanie opóźnień w stosunku do harmonogramu i odpowiednio szybką reakcję inwestora.
Fotografia 4a i 4b – Postęp prac rozbiórkowych budynków fabrycznych
Inwentaryzacja techniczna miejsc niedostępnych.
Podczas wykonywanych przez nas inwentaryzacji obiektów technicznych często spotykamy się z problemami związanymi z bezpiecznym dostępem do części obiektu – nierzadko wejście np. na dach obiektu w celu dokonania inspekcji i pomiarów jest całkowicie niemożliwe z racji jego stanu technicznego. W takiej sytuacji dron służy jako „przedłużone ramię” inżyniera, pozwalając na wykrycie niewidocznych inaczej problemów technicznych lub materiałów niebezpiecznych, oraz na dokonanie pomiarów w bezpieczny sposób – w biurze, analizując uzyskany podczas wizji lokalnej materiał.
Fotografia 5 – Nieużytkowane budynki przemysłowe. Widoczne na zdjęciu rury azbestowo-cementowe oraz zbiornik na wodę opadową na dachu były całkowicie niewidoczne z poziomu ziemi
Fotografia 6 – niedostępny w bezpieczny sposób, częściowo spalony dach azbestowo – cementowy. Wykonana ortofotomapa pozwoliła na uzyskanie dokładnych danych ilościowych wciąż znajdującego się na dachu materiału
Dokumentacja poważnych awarii i katastrof w przemyśle i transporcie
Wyposażony w wysokiej jakości kamerę i aparat fotograficzny dron pozwala na szybkie i niezwykle dokładne udokumentowanie awarii i katastrof – dane uzyskane z niego są dostępne niemal natychmiast po ich wykonaniu i są nieocenioną pomocą w procesie decyzyjnym, pozwalając w konsekwencji na minimalizację poniesionych strat, a w sytuacjach ekstremalnych – także na minimalizację ofiar w ludziach, dzięki skierowaniu ratowników dokładnie w miejsce gdzie znajdują się osoby potrzebujące pomocy.
Przykładem projektu w którym zdjęcia wykonane za pomocą drona okazały się dużą pomocą przy ograniczaniu kosztów awarii, było przepełnienie silosu cementowego w wytwórni betonu. Jego skutkiem było pokrycie znacznego obszaru naokoło pyłem cementowym – zdjęcia oraz ortofotomapa pokazały czytelnie zasięg zanieczyszczenia, oraz pozwoliły na wykrycie pokrytych cementem paneli fotowoltaicznych zamontowanych na jednym z sąsiednich budynków – gdyby nie zostały one niezwłocznie oczyszczone, mogłoby to skutkować ich uszkodzeniem i w konsekwencji dodatkowymi kosztami. Ponadto pozyskane dane pomogły określić ilość surowców (piasku, klinkieru itp.) zanieczyszczonych cementem, czyli bezpośrednich strat powstałych w wyniku awarii.
Fotografia 7 – szczyt przepełnionego silosu – widoczny cement pokrywający całą instalację (jej oryginalny kolor to żółty…)
Inwentaryzacje wielkoobszarowe
Inwentaryzacje takie mogą służyć wielu celom – od czysto planistycznych (planowanie przestrzenne, przeciwpowodziowe itp.), poprzez podatkowe (identyfikacja potencjalnie nielegalnie wybudowanych obiektów budowlanych) do inwentaryzacji materiałów budowlanych zawierających np. azbest na obszarze całej gminy. Poniższe zdjęcie przedstawia wycinek z wykonanej ortofotomapy, która pozwoliła na optymalizację kosztów wykonania aktualizacji inwentaryzacji wyrobów zawierających azbest na terenie gminy (wizyty w konkretnych gospodarstwach, podstawowe dane np. materiał i powierzchnia dachu określone przed wizytami terenowymi).
Fotografia 8 – mapa dla celów inwentaryzacji wielkoobszarowej
Działalność rolnicza
Drony mogą być z powodzeniem wykorzystywane w rolnictwie – chociażby do dokładnego monitorowania gospodarstw wielkoobszarowych. Dron pozwala w kilka minut zebrać niezbędne informacje, których zgromadzenie na piechotę zajęłoby wiele godzin. W przypadku wystąpienia klęski – powodzi, pożaru, szkód dokonanych przez zwierzęta – pozwala skutecznie zarządzać kryzysową sytuacją i szybciej podejmować decyzje.
Dodatkowo, odpowiednio obrobione dane z drona mogą zaoszczędzić rolnikowi znaczną ilość czasu i pieniędzy. Odpowiednio wyposażony dron rolniczy pomaga w ograniczeniu kosztów nawożenia – zdjęcia wykonane multispektralną kamerą pozwalają uzyskać ortofotomapę przetworzoną według indeksu NDVI (Znormalizowany różnicowy wskaźnik wegetacji). Jest to po prostu mapa zdrowotności upraw – szczegółowe wskazanie zapotrzebowania roślin na nawożenie na różnych fragmentach obserwowanego pola. Może to przynieść znaczne oszczędności przy zużyciu nawozów, dochodzące w niektórych przypadkach nawet do 30%.
Przy odpowiednim wykorzystaniu drony są niezwykle użytecznymi narzędziami, pozwalającymi na oszczędność pieniędzy i czasu, a zbierane za ich pomocą dane wspomagają podejmowanie odpowiednich decyzji, w odpowiednim czasie. Nie ma wątpliwości, że wraz z powiększającymi się możliwościami technicznymi liczba zastosowań komercyjnych dronów będzie rosła, wraz ze stopniem skomplikowania zadań im wyznaczanych, oraz coraz większymi możliwościami autonomicznego wykonywania lotów (czyli lotów „na autopilocie”, bez ingerencji operatora). Drony dostarczające przesyłki, czy precyzyjnie opryskujące pola? Wiele firm prowadzi już testy bezzałogowców przeznaczonych do takich zastosowań, z obiecującymi wynikami. Być może ich wizja przyszłości jest bliżej niż nam się wydaje…
W kolejnym artykule przybliżymy Państwu zastosowanie ortofotomapy w przypadku dachów i ich inwentaryzacji.
Paweł Kot- licencjonowany operator UAV
