Landmåling med UAV

Med UAV bruker Kjetil Jørstad et kvarter på oppmåling som tar 5-6 timer med håndholdt utstyr.

HAGAVIK / OS: Inge Hjelle Entreprenørforretning AS i Hagavik utenfor Bergen er en liten – syv mann – bedrift som driver med boring og sprengning. For et års tid siden innlemmet bedriften et lite Ebee isoporfly fra Blinken AS i utstyrsparken, som fra før besto av et par borerigger, stikningsutstyr, biler og et sprengstofflager. Den tilveksten er stikningsansvarlig Kjetil Jørstad godt fornøyd med.

– Utrolig spennende å jobbe med. En av mine hovedoppgaver er å masseberegne fjell vi sprenger ut. Jeg har hatt noen timer ute i fjellet med håndholdt GPS. Et område på 6-7-8 mål tar gjerne 5-6 timer. Da får jeg en bra oversikt og en 3D-modell av fjellet når jeg kommer tilbake til kontoret, sier Jørstad.

Tilsvarende jobb – og gjerne enda større – er unnagjort på et kvarter med Ebee-en. I alle fall om man teller tiden flyturen tar. Det skal også legges ut og koordinatfeste en del markører som er synlig som referansepunkter på bildene etterpå.

– Ute går det nok røfflig med en time, men det varierer.
– Hva med dataene du får ut i den andre enden?
– Med manuell oppmåling får jeg en 3D-modell med fra 2 000 til 4 000 punkter. Etterprosessering av dataene fra flyet får jeg ut en fil på 3-4-5 millioner punkter, avhengig av arealet som dekkes. Her om dagen gjorde jeg en oppmåling der jeg fikk ut en punktsky på ”bare” 300 000 punkter. Det er en helt utrolig tetthet. Hvis forutsetningen i terrenget er riktig får man en vanvittig mye bedre overflate.

– Er den voldsomme forskjellen i tetthet en fordel eller en ulempe? Blir det for mye informasjon?

– Nei, ikke for mye. Det blir veldig god informasjon. Med den prosesseringen programmet gjør får man faktisk fram trær og hus på 3D-modellen. I mitt tilfelle er det ofte ikke det jeg skal ha. Det er sikkert nyttig for noen. Men jeg skal bare ha ut volumet av fjellet som er rengravd.

Da kan det være litt jobb med å bearbeide råstoffet til det jeg skal ha. Men det jeg sitter igjen med er så mye bedre enn det jeg får gjort med manuell måling og registrering i terrenget. Det kan ikke sammenlignes, sier Kjetil Jørstad.

Før flyging legges området flyet skal fotografere og måle inn på PCen. Informasjonen overføres til flyet, og når man har ristet på det er det klart til avgang. Da flyr det den definerte ruta automatisk, og kommer tilbake til definert landingssted.

Da er minnebrikken på det medfølgende kameraet full av bilder og en GPS-logg. Informasjonen blir prosessert etterpå. Kontrollpunkter i form av utlagte markører i terrenget må koordinatfestes. Når det er gjort går prosesseringsjobben av seg selv.

Enten etter arbeidstid eller mens Jørstad holder på med andre ting. Prosesseringstiden varierer med oppmålt areal og kapasiteten i PCen som gjør jobben.

– UAV-en gir meg en modell med stor nøyaktighet, og sparer mye tid. Når man sparer 5-6 timer på én profileringsjobb, så kan folk regne ut sjøl om det er verdt investeringen, sier Kjetil Jørstad.

Entreprenøren Søbstad AS kjøpte en Ebee UAV for foto og oppmåling i mars. – Vi har fått igjen for investeringen, sier landmålingsansvarlig Bjørn Roger Tangstad.

TRONDHEIM: Det er et drøyt halvår siden Søbstad AS investerte rundt 200 000 i en Ebee UAV. Det er fortsatt ganske nytt for dem, men har vært tidlig ute med denne type utstyr blant norske entreprenører.

– Vi har brukt den til å dokumentere terreng, for å ta ut terrengmodeller. Med bedre terrengmodeller har det blitt lettere for oss å gjøre mengdeberegninger og få betalt for jobben vi gjør. Det er mange fordeler ved korrekt oppmåling. Det blir enklere og raskere å få godkjent mengder når man kan levere god dokumentasjon, sier Bjørn Roger Tangstad. Han er landmålingsansvarlig i Søbstad AS.

– Har dere fått igjen kostnadene?
– Jeg vil nok si at vi har fått igjen for investeringen, ja. Vi bruker den mest internt, men tar også på oss eksterne oppdrag. Med en pris på 200 000 koster den ikke mye i forhold til andre typer utstyr. Men den har gjort stor nytte for seg, sier Tangstad.Nylig fikk selskapet et oppdrag på et søppelanlegg. Jobben består i å lukke søppelfyllinga med leire og etablere nytt terreng. Det hadde vært vanskelig å måle opp og dokumentere med utstyr på bakken. Men med UAVen var det enkelt å måle godt. Oppmåling av bratt terreng blir vesentlig enklere, og kombinasjonen av måling og foto er nyttig.

– Vi har også brukt den til bildedokumentasjon. Bildene fra UAVen viser godt både asfalt, vegetasjon, skilt og eksisterende installasjoner. Vi har også bidratt til underveis- dokumentasjon og prosjektering ved å sende nye terrengmodeller over til konsulent etter at dårlige masser har blitt fjernet. Da kan konsulenten oppdatere prosjekteringen med utgangspunkt i fast grunn, sier Bjørn Roger Tangstad.

Det herjer den rene drone-bonanzaen blant norske entreprenører. Disse karene er en viktig årsak til det. De har solgt 50 foto- og måle -UAVer på halvannet år.

GRESSVIK: La oss ta en begrepsavklaring først. Alle kaller dem ”droner”. Uansett om de ubemannede flygende farkostene driver med tvilsom hobbyfilming av naboen, anleggsrelatert luftfoto og oppmåling eller nådeløse militære fjernstyrte raid mot mål på bakken. Sistnevnte har det i regi av amerikanske og israelske militære blitt så mye av at drone-begrepet har fått en negativ klang i enkelte miljøer.

Derfor skal vi her holde oss til den litt mer tekniske betegnelsen UAV. Det står for ”Unmanned Aerial Veichle”, eller ubemannet flygende farkost. Det er slett ikke lenge siden UAV-er med muligheter for fotografering og terrengmåling ble tilgjengelig for vår bransje. Østfold-firmaet Blinken AS har stått for det største bidraget til å få spredt UAV-teknologi blant norske entreprenører: Over 50 komplette fly har de solgt siden mai fjor.

– Det første vi solgte var demoflyet vårt. Da måte vi skaffe nytt. Noen er solgt til skoler, skogforskning og til oppmålings- og konsulentfirmaer. Men de fleste er solgt til entrerprenører. Ebee-flyet er utstyr som gjør at de kan løse mange slags oppgaver raskere og enklere enn før, og med mer enn god nok nøyaktighet, sier Jens Petter Kihl i Blinken AS.

– Hvor nøyaktig er egentlig dette utstyret?
– Vi er forsiktige med å gi konkrete løfter om nøyaktighet. Det er avhengig av så mange faktorer. Terreng og lysforhold påvirker, sier daglig leder Joar Johannessen i Blinken AS. Sveitsiske Sensefly lover en nøyaktighet helt ned mot tre centimeter under optimale forhold, og med presist målte kontrollpunkter på bakken.Uansett produserer Sensefly Ebee en mengde data med stor nytteverdi på mange områder. Bildene fra det 16 megapiksel store kameraet er den viktigste informasjonen.

I bearbeiding i den medfølgende programvaren Postflight Terra 3D blir bildene og loggen fra flyets innebygde GPS sydd sammen, og kan hentes ut som punktsky, digital overflatemodell (DSM) eller sammenhengende foto. Datasett kan hentes ut i relevante formater for import til andre programmer.

– Entreprenører kan for eksempel bruke DSM til masseberegning og foto til dokumentasjon på prosjekter. En entreprenør la arbeidstegninger for et broprosjekt oppå en punktsky fra Ebee, og kunne konstatere at det passet nærmest på centimeteren.

Vi har også sett Ebee brukt til dokumentasjon før og etter rydding etter ras og flom. Men det er ennå tidlig. Teknologien har vært tilgjengelig bare et par år. Utviklingen går svært raskt, og vi ser hele tiden nye bruksmuligheter. Både på grunn av brukernes egen kreativitet og som følge av nye sensorer, sier Jens-Petter Kihl.

Operatøren kan selv velge om det ut fra materialet fra flyturen skal lages ”pene” flyfoto, for eksempel til dokumentasjon eller markedsføring, eller mer riktige ortofoto til oppmålingsformål.

Kameraer er ofte ikke tilhenger av vibrasjoner. Derfor stoppes motoren i flyet automatisk hver gang et bilde tas, for å minimere vibrasjonene og maksimere bildekvalitet. Han understreker at en UAV ikke er et verktøy som erstatter en stikker i et entreprenørselskap.

Men den er et godt og viktig supplement, som gjør at stikkeren kan bruke mer tid på viktige ting og mindre på tidkrevende rutineoppgaver i forbindelse med måling. Om det er nøyaktig nok i massevis, så er det en annen egenskap som har vært hovedårsaken til at det unnselige isoporflyet har blitt en yndling hos norske entreprenører: Brukervennligheten.

– Det er enkelt å ta i bruk, uansett om man aldri har vært i nærheten av et fjernstyrt fly. Området som skal fotograferes trekkes opp i et kart på en PC, i programmet Emotion. Dataene overføres. Så er det bare for operatøren å riste tre ganger på det og hive det opp i lufta. Deretter flyr den ruta helt automatisk, sier Patrick Johannessen. Han er Blinken AS sin spesialist på bruken av UAVen.

Når flyet er ferdig med ruta kommer det automatisk tilbake til utgangspunktet og lander i et område forhåndsvalgt i flightplan. Med en innebygget sensor finner flyet selv ut når det er nært bakken, bremser opp og setter seg varsomt på bakken eller lar seg fange av operatøren.

Operatøren har kontakt med flyet under flyturen, gjennom en trådløs forbindelse mellom fly og datamaskin. Der ser man hva som foregår (i data, ikke sanntids bilder), og med muligheter for justering av flyturen. Skulle PCen gå i blåskjerm akkurat da, så har flyet tilstrekkelig informasjon ombord til å fullføre oppdraget og komme tilbake med informasjonen trygt lagret på minnekortet.

I september kom den nyeste versjonen av Sensefly Ebee: RTK, med en innebygget profesjonell GPS fra Topcon. Den gir mer nøyaktige posisjoner på bildene, uten kontrollpunkter på bakken. Standardversjonen koster 199 000 kroner, mens den nye RTK-versjonen koster 339 000 kroner. Programvaren utgjør en stor del av kostnaden. Prisene er for komplett system, unntatt en PC til oppsett og etterbehandling.

I felt kan den styres av en enkel PC eller Windows tablet, mens etterbehandlingen av informasjonen krever en del av både RAM og prosessor for å gjøres raskt og effektivt. Og til slutt: Sensefly Ebee er nok enkelt å bruke. Men det krever like fullt godkjenning fra Luftfartstilsynet som RPAS-operatør av den som skal bruke det.

– Det er en litt tungvint prosess, men vi hjelper til med det, sier Patrick Johannessen. Det kreves også godkjenning fra Nasjonal Sikkerhetsmyndighet for å drive fotografering fra luften.

Nå foregår et prøveprosjekt der fotografering og filming fra luften kan gjøres uten tillatelse, så lenge fartøyet det fotograferes fra er innen synsvidde og ikke i nærheten av område med fotoforbud, sier Patrick. Prøveprosjektet gjelder foreløpig ut 2014. Nasjonal Sikkerhetsmyndighet (NSM) understreker at fritaket kun gjelder foto og video.

Bruk av UAV-er til oppmåling krever tillatelse. Både Luftfartstilsynet og Nasjonal Sikkerhetsmyndighet krever sitt. Hobbydroneflygere med et enkelt kamera som skal fotografere eller filme fra luften til mer eller mindre hobbypregede formål trenger ingen tillatelser.

Der er det fritt fram, så lenge man holder seg unna flyplasser, militære områder og andre steder med luftfarts- eller fotorestriksjoner. For operatører av UAV* er til anleggsformål, eksempelvis Ebee-en Blinken AS selger, er det ikke fullt så enkelt.

For det første må ”piloten” ha en RPAS*-tillatelse fra Luftfartstilsynet. Bokstavene står for Remotely Piloted Aircraft Systems. En slik tillatelse kreves av all bruk av flygende farkost i yrkesmessig sammenheng.

Hobbydroner som utelukkende er ment for rekreasjon, sport eller konkurranse er unntatt. Dette gjelder uansett om UAVen er av multikoptertypen eller fly med fast vinge.

– Det er formålet med flygingen som bestemmer om du er søknadspliktig til Luftfartstilsynet eller ikke. Skal du publisere bilder i en kommersiell sammenheng, så skal du ha godkjenningen i orden. Er det kun til egen hobbybruk kan du slippe å søke, sier kommunikasjonsrådgiver Marit Kvarum i Luftfartstilsynet.

Er det yrkesflyging så gjelder de samme reglene for UAV-er som for store fly. Luftfartstilsynet jobber med en forskrift spesielt for ubemannede fly, men kan ikke si når denne er klar til høring.

RPAS-tillatelsen fortusetter blant annet at det finnes en ansvarsforsikring, i tilfelle operatøren mister kontrollen og flyet treffer folk eller gjenstander. Blinken AS – og andre som selger UAV-er til oppmåling – kjenner til dette og er behjelpelig med å skaffe tillatelsen.

– Vi har ferdigutfylte papirer som gjør det enkelt for kunden å søke om RPAS-tillatelse, sier Erik Karlsen i Norgeodesi AS. Selskapet har levert ti enheter av Trimble UX5 Gatewing, en høyhastighets UAV av ”fly-typen” for oppmåling og dokumentasjon. De leverer også multikopter-UAVer fra Aibot. Også Blinken AS hjelper Ebee-kundene med papirarbeidet til å søke om RPAS tillatelse.

For det andre kreves det en tillatelse fra Nasjonal Sikkerhetsmyndighet (NSM) til fotografering og oppmåling fra luften. Her er reglene litt uklare. NSM innførte i vår en prøveordning med en generell tillatelse til å fotografere og filme fra luften, så lenge det skjer fra en fjernstyrt farkost innenfor operatørens synsrekkevidde.

Det foregår nå en eksplosjon i fotografering og filming fra smådroner til alle mulige formål, takket være dette unntaket og lett tilgjengelige rimelige flymaskiner. Det er en hake ved dette for anleggsfolk: Unntaket gjelder kun fotografering og filming. Ikke oppmåling.

– Det må fortsatt søkes om tillatelse for andre typer opptak med luftbårne sensorsystemer. Det gjelder eksempelvis kartlegging med luftfarkoster og bruk av andre sensorer enn foto. Det sier fagdirektør Åshild D. Salmela i NSMs luftfartsavdeling.

Da er spørsmålet: Hva er ”kartlegging” og ”andre sensorer enn foto”? Både Ebee og Trimble Gatewing er teknisk sett små, lette flymaskiner med et relativt enkelt kamera ombord. De tar en haug bilder gjennom en forhåndsdefinert flyrute. Disse bildene blir etter flyturen prosessert i en datamaskin, sammen med loggen fra GPS en ombord i flyet.

Flyet gjør egentlig ikke noe annet enn å ta bilder, som altså er generelt tillatt. Men de driver jo med kartlegging, da. Hos Blinken er de ikke i tvil: Ebeen er omfattet av NSMs generelle tillatelse til fotografering fra luften, så lenge flymaskinen er innenfor synsvidde.

– Dette er innenfor definisjonen av fotografering. Vi bruker ikke andre sensorer enn foto. Det er prosesseringen etterpå som lager 3D-modellen. NSM har sagt at dette er tillatt uten særskilt tillatelse. Det forholder vi oss til, sier Rune Folkestad på Blinken AS sin avdeling i Bergen.