Confronto approfondito tra il nuovo DJI Zenmuse L2 laser scanner per droni professionali e il suo predecessore, L1. Visualizza set di dati di esempio raccolti , che mostrano le funzionalità migliorate di L2 su dji matrice 350 rtk , inclusa la sua capacità di catturare meglio i dettagli più fini, come le linee elettriche, e di creare DTM più densi.

• Confronto approfondito tra il nuovo sensore DJI Zenmuse L2 e il suo predecessore, L1;
• I set di dati esclusivi raccolti da heliguy™ mostrano le capacità migliorate di L2;
• La sezione trasversale verticale delle linee elettriche mostra la capacità dell’L2 di rilevare meglio i dettagli più fini, come i cavi di alimentazione; 
• Volando a 50 metri, l’L2 ha raggiunto un errore verticale assoluto di 44 mm, rispetto ai 51 mm dell’L1 – rivelano i test di volo;
• L2 non richiede il riscaldamento IMU, mentre il riscaldamento pre-volo di L1 può durare fino a 10 minuti;
• L2 ha un sensore RGB più grande, una frequenza di campionamento più elevata, offre più rendimenti e può volare a velocità più elevate per raccogliere dati, rispetto a L1;
• Pedro de Gouveia, capo pilota UAV presso Murphy Geospatial, afferma di essere impressionato dalla qualità della nuvola di punti e dalla densità che deriva da L2 rispetto a L1, definendo L2 un “grande passo avanti”.

DJI Zenmuse L2 lidar per drone professionale offre maggiore precisione, maggiore efficienza e crea nuvole di punti più robuste rispetto al suo predecessore, L1 : rivelano gli esclusivi set di dati raccolti .

Queste due immagini che mostrano sezioni trasversali identiche di linee elettriche dimostrano le capacità avanzate di L2 di rilevare piccoli elementi su un sito di rilevamento: in questo caso, i cavi elettrici vengono ricreati in modo più dettagliato.

 

E un rapporto sulla precisione mostra che l’DJI L2 può raggiungere un errore verticale assoluto di 43 mm da un’altitudine di volo di 50 metri, rispetto ai 52 mm dell’L1.

In questo blog daremo uno sguardo ai principali aggiornamenti di L2 e dimostreremo come possono migliorare i flussi di lavoro di rilevamento rispetto a L1.

L2 vs L1: specifiche chiave in breve

Prima di approfondire i set di dati, diamo un’occhiata alle specifiche di L2 e L1.

Drone DJI Matrice 350 RTK

 

Come mostra la tabella, L1 e L2 sono dotati di un modulo LiDAR, un sensore RGB per la fotogrammetria e la colorazione delle nuvole di punti e un’IMU ad alta precisione.

Ma l’L2 rappresenta una nuova frontiera di laser scanner per droni professionali, presentato da DJI il 10 ottobre 2023, presenta alcuni miglioramenti chiave rispetto all’L1 (rilasciato nel 2020), come:

• Maggiore velocità di ritorno e frequenza di campionamento più elevata: migliora la penetrazione e la capacità di L2 di rilevare piccoli dettagli.
• Maggiore efficienza: vola più lontano ad un’altezza maggiore, inoltre L2 non richiede un periodo di 5-10 minuti per il riscaldamento dell’IMU.
• L’L2 ha un raggio più concentrato: la dimensione dello spot laser L2 è 4 x 12 cm a 100 metri, ovvero 1/5 della dimensione dello spot laser L1. Questo laser più piccolo e più concentrato crea nuvole di punti più dense.
• Il campo di misura di L2 è aumentato del 30%. L’altitudine operativa tipica può raggiungere i 150 metri e il raggio di rilevamento è più lungo.
• Sensore di mappatura RGB più grande con un intervallo di scatto più rapido.
• Migliore tasso di rilevamento: può rilevare oggetti con una riflettività del 50%, mentre il laser scanner L1 richiede che gli oggetti abbiano almeno l’80% di riflettività – da 450 m.
• La precisione migliorata del sistema di navigazione inerziale e l’intervallo di calibrazione della navigazione inerziale del percorso manuale sono stati aumentati del 67%.

A causa dei miglioramenti dell’L2, quando si opera nello stesso ambiente e parametri di volo:

• La densità del punto terra di L2 è più di 3 volte quella del laser scanner dji L1.
• Lo spessore della nuvola di punti L2 è 1/3 di L1.

Sito di prova uno: viadotto della Colne Valley sulla fase uno dell’HS2

La JV Align (Bouygues Travaux Publics, Sir Robert McAlpine e VolkeFitzpatrick) sta consegnando la sezione Central 1 (C1) della Fase Uno HS2, compreso un viadotto di 3,4 km attraverso la Colne Valley.

Abbiamo collaborato con Murphy Geospatial, un subappaltatore della Align JV, per far volare la L2 e la L1 nel sito dell’argine sud del viadotto.

Murphy dice che utilizzerebbe DJI L2 per :

• Vegetazione ad alta densità e dove sono necessari livelli del terreno accurati.
• Ambienti edilizi/urbani in cui sono presenti caratteristiche molto fini/piccole che necessitano di essere registrate.
• Rilievo quantitativo, soprattutto laddove il materiale o il terreno presentano elevate proprietà/caratteristiche riflettenti.

In quanto tale, era un luogo di prova ottimale, contenente vegetazione, linee elettriche e scorte. Ha fornito un buon banco di prova per un sensore LiDAR.

Il confine del sito è mostrato di seguito, tramite un ortomosaico 2D prodotto utilizzando la fotocamera RGB di DJI Zenmuse L2. per DJI Matrice 350 RTK.

Per i voli sono stati impostati i seguenti parametri:

 

 

I parametri erano identici,il drone professionale sempre DJI Matrice 350 RTK fatta eccezione per l’utilizzo della maggiore velocità di ritorno e frequenza di campionamento di L2.

Vale la pena notare che la L2 può acquisire dati fino a 15 m/s, per una maggiore efficienza, ma in questo caso abbiamo mantenuto la velocità a 8 m/s. I parametri consigliati per L1 vanno da 8 m/s a 13 m/s, a seconda dello scenario di missione.

Le missioni sono state condotte ad un’altitudine di volo di 100 metri. Eravamo limitati a questa altezza a causa della vicinanza di un aeroporto locale.

L’L1 ha volato per 22 minuti e 50 secondi, mentre l’L2 è stato leggermente più lungo (24 minuti e 27 secondi), ma ciò è attribuito al fatto che la missione è stata effettuata con una velocità di ritorno Penta.

Nel complesso, la missione con l’DJI L2 è stata più breve in quanto non ha richiesto il riscaldamento dell’IMU pre-volo.

Ispezione della linea elettrica

LiDAR è particolarmente efficace per l’ispezione delle linee elettriche: la rapida emissione di impulsi laser e la capacità di condurre più ritorni da un singolo impulso laser offrono una risoluzione spaziale più elevata.

Ciò aiuta a acquisire informazioni più dettagliate su strutture complesse come le linee elettriche, inclusa la loro forma e orientamento, e a identificare meglio i dettagli più fini.

L’immagine seguente mostra le linee elettriche di mappatura L2 sul sito HS2.

E quando si confrontano i risultati tra DJI Zenmuse L2 e L1, è chiaro che L2 ha fatto un lavoro migliore nel rilevare i cavi e le torri di trasmissione sul posto, come mostrano queste due schermate, prese da DJI Terra .

Il maggiore livello di dettaglio nei dati L2 è evidente anche nella vista dall’alto verso il basso di seguito, utilizzando immagini di Terrasolid . Si noti come le linee elettriche siano più complete nel set di dati L2, ma quasi inesistenti con L1.

Terrasolid è un software complementare a DJI Terra. I dati iniziali sono stati elaborati in DJI Terra e poi migrati su Terrasolid per ulteriori manipolazioni e analisi.

DTM

LiDAR è spesso considerato migliore per generare modelli digitali del terreno (DTM) rispetto alla fotogrammetria.

Una delle ragioni principali di ciò è che il LiDAR può penetrare nella fitta vegetazione e catturare la superficie del terreno, anche sotto spesse chiome. Al contrario, la fotogrammetria potrebbe avere difficoltà a catturare il terreno a causa dell’ostruzione della vegetazione.

Ciò è dimostrato in questo grafico che mostra le maggiori capacità del LiDAR (rosa) di penetrare nella chioma degli alberi rispetto alla fotogrammetria (blu).

 

I DTM rappresentano la base per la creazione di mappe topografiche dettagliate e accurate, che forniscono informazioni essenziali sull’elevazione e rappresentano accuratamente la superficie naturale della Terra in 2D.

Vantano una serie di casi d’uso, come la valutazione del rischio di inondazioni, la gestione delle risorse naturali, l’agricoltura di precisione, le valutazioni di impatto ambientale, la gestione delle catastrofi e la modellazione degli habitat naturali.

Quindi, come si comportano L2 e L1 quando si tratta di creare DTM?

Il grafico sottostante, tratto dal sito HS2, mostra che la L2 ha creato una superficie di terreno più robusta e completa, rispetto alla L1.

Ciò consente la creazione di un DTM di migliore qualità. Questo perché quando la nuvola di punti viene rasterizzata per creare il DTM ci sono meno lacune nei dati. Il DTM L2 è molto più completo con meno aree in cui non sono presenti dati registrati su cui basare la superficie.

Ciò è aiutato dalla maggiore frequenza di campionamento e dai livelli di rendimento di DJI L2.

Vengono visualizzate le sezioni trasversali verticali sopra che mostrano i dati dell’impulso di ritorno.

Le immagini sottostanti mostrano la traiettoria di volo sopra l’area di vegetazione. Per inciso, si noti anche come le linee elettriche siano più complete nella visuale L2, rispetto alla L1.

Impressionato dal L2

Dopo aver visto i risultati, Pedro de Gouveia, capo pilota UAV presso Murphy Geospatial, ha elogiato le capacità dell’L2.

Ha detto: “Sono molto impressionato dalla qualità della nuvola di punti e dalla prospettiva di densità che deriva da DJI L2 rispetto a L1.

“È sicuramente un grande passo avanti rispetto al sensore precedente, quindi ne siamo piuttosto entusiasti.

“Come abbiamo visto con i dati L2, il dettaglio extra nelle caratteristiche più fini come le linee elettriche e la penetrazione più robusta della vegetazione produce risultati di migliore qualità.

“Siamo molto interessati all’aumento della qualità dei dati rispetto alla L1 e alla maggiore efficienza d’uso: un esempio è che la L2 non necessita di un riscaldamento IMU prima dell’uso.”

Sito di prova due: Komatsu (Costruzione intelligente)

 

Lo scopo era valutare la precisione verticale di entrambi i sensori, rispetto ad alcuni controlli a terra.

Il sito di rilevamento di DJI Matrice 350 RTK con L2 è raffigurato di seguito, utilizzando un ortomosaico 2D creato con i dati catturati dalla fotocamera RGB di L2.

Il volo è stato condotto ad un’altitudine di 50 metri utilizzando la rete RTK.

La precisione è stata confrontata con 11 punti di controllo, situati intorno al sito, come mostrato dall’immagine qui sotto.

I dati sono stati acquisiti con Emlid RX utilizzando il GNSS cinematico.

I checkpoint sono stati raccolti rispetto al sistema di coordinate orizzontali britannico OSGB36 British National Grid e al sistema di coordinate verticali Ordnance Datum Newlyn.

I dati LiDAR sono stati trasformati e confrontati con le elevazioni utilizzando il software DJI Terra.

I risultati della precisione sono mostrati nelle tabelle seguenti.

L2 – Tabella Precisione

 

 

L1 – Tabella Precisione

 

 

Per ottenere il nostro errore verticale assoluto, abbiamo aggiunto i campi Differenza di altitudine e li abbiamo divisi per 11.

Utilizzando l’output di DJI Terra, questo ha fornito un errore verticale assoluto di 0,044 (44 mm) per L2 e 0,051 (51 mm) per L1.

Questo particolare sondaggio non ha utilizzato marcatori di controllo in bianco e nero che sarebbero visibili sui dati LiDAR. Per valutare la precisione planimetrica XY, i marcatori di segnale possono essere importati nel software Terrasolid per il confronto.

La precisione è stata il test principale presso il sito Komatsu. Ma vale anche la pena considerare la differenza tra le visualizzazioni della nuvola di punti RGB risultanti tra i due.

Ancora una volta, la L2 ha creato una nuvola di punti colorata più robusta.

Ad esempio, nel grafico L2:

• I passaggi sono più definiti;
• Il proiettore al centro dell’immagine è più robusto;
• È presente una colonna luminosa a sinistra dell’immagine. Questa colonna manca nel set di dati L1;
• Il muro è più completo e la texture viene aggiunta alla parte superiore del muro;
• Gli scavatori sono più completi e presentano dettagli extra.

DJI Zenmuse L2 contro DJI Zenmuse L1: DJI Pilot e DJI Terra

Esistono alcune differenze nella funzionalità in DJI Terra e nell’app DJI Pilot quando si utilizzano L2 e L1.

Questi sono riportati nella tabella seguente.

Applicazione DJI Pilot

 

 

L2 supporta l’acquisizione e la visualizzazione rapida della qualità della nuvola di punti e dei risultati del modello di assottigliamento tramite il controllo remoto sul campo.

Ciò consente agli operatori di tenersi aggiornati sullo stato della raccolta dei dati e di migliorare l’efficienza operativa complessiva.

DJI Terra

 

 

L2 include una licenza DJI Terra per l’elaborazione dei dati della nuvola di punti, comprese le funzioni di pre-elaborazione e post-elaborazione della nuvola di punti.

DJI afferma che durante il ciclo di vita del prodotto, le nuove funzioni della nuvola di punti saranno gratuite.

Al contrario, le funzioni di elaborazione avanzate in DJI Terra con dati L1 sono supportate solo nelle licenze a pagamento.