Laboratorium Bezzałogowych Lotniczych Obserwacji Ziemi
Badania w czasie rzeczywistym z wykorzystaniem dronów
Laboratorium Bezzałogowych Lotniczych Obserwacji Ziemi (LBLOZ) Uniwersytetu Wrocławskiego, wykorzystując zaawansowaną technologię dronów (UAV), świadczy kompleksowe usługi w zakresie pozyskiwania i analizy danych lotniczych niskiego pułapu. Nasze działania obejmują szeroki wachlarz dziedzin, w tym kartografię, monitorowanie środowiska, zarządzanie kryzysowe, rolnictwo, planowanie przestrzenne, archeologię, sektor energetyczny i wydobywczy, a także wsparcie badań naukowych w socjologii i geografii społeczno-ekonomicznej. Dzięki współpracy z ekspertami z różnorodnych dziedzin, jesteśmy w stanie oferować wielowymiarową i interdyscyplinarną analizę pozyskanych danych, dostarczając rozwiązania dostosowane do specyficznych potrzeb naszych klientów i partnerów. Nasza oferta skierowana jest zarówno do jednostek naukowych, jak i sektora komercyjnego.
Uniwersytet Wrocławski, jako jedna z pierwszych jednostek naukowych w Polsce, wszedł w posiadanie bezzałogowego statku powietrznego w celu wykorzystania go, jako narzędzia badawczego w zakresie nauk o Ziemi i środowisku. Jako pierwsza uczelnia wyższa w kraju, powołał w 2014 roku w swoich strukturach specjalną jednostkę -mobilne Laboratorium Bezzałogowych Lotniczych Obserwacji Ziemi (LBLOZ) – której podstawowym zadaniem jest pozyskiwanie danych lotniczych niskiego pułapu. Zespół LBLOZ zajmuje się jednak nie tylko gromadzeniem danych, ale też ich przetwarzaniem.
ZESPÓŁ
Zespół laboratorium tworzą geografowie, absolwenci i pracownicy naukowi Uniwersytetu Wrocławskiego, posiadający długoletnie doświadczenie w prowadzeniu badań terenowych, nabyte w czasie realizacji projektów badawczych oraz zleceń komercyjnych. Personel LBLOZ tworzą specjaliści z zakresu nauk o Ziemi, którzy posiadają dużą świadomość środowiska przyrodniczego i z wprawą poruszają się w przestrzeni geograficznej. Praca często w trudnych warunkach atmosferycznych, morfologicznych i logistycznych zaowocowała dużą sprawnością i biegłością w organizacji terenowych kampanii obserwacyjnych. Członkowie zespołu posiadają uprawnienia pilotów UAV na platformy do 25 kg i wykonywanie lotów UAV w tzw. zasięgu wzroku. Piloci z najdłuższym stażem mogą wykonywać loty także w rozszerzonej kategorii A2 (loty nad zgromadzeniami ludzi). Niektórzy pracownicy uzyskali swoje uprawnienia w grupie pierwszych osób w kraju i jako pierwsi przedstawiciele środowiska naukowego. Obecnie mogą pochwalić się wieloma kampaniami terenowymi, zrealizowanymi na terenie całego kraju oraz za granicą oraz wieloma godzinami nalotu platformami bezzałogowymi.
Skład zespołu:
- prof. Tomasz Niedzielski – pomysłodawca i twórca laboratorium, z jego inicjatywy w 2012 roku do Zakładu Geoinformatyki i Kartografii trafił pierwszy bezzałogowy statek powietrzny; specjalista w zakresie geodezji satelitarnej, hydrologii i geoinformatyki; twórca i pomysłodawca systemu poszukiwania osób zaginionych SARUAV i współzałożyciel spółki spin-off działającej pod patronatem Uniwersytetu Wrocławskiego;
- dr inż. Matylda Witek – kierownik LBLOZ, doktor nauk geograficznych w zakresie geomorfologii, absolwentka geografii na Uniwersytecie Wrocławskim oraz informatyki na Politechnice Wrocławskiej, współtwórca LBLOZ; specjalista w zakresie fotogrametrii niskiego pułapu z wykorzystaniem wielu typu sensorów pomiarowych, geoinformatyki, hydrogeomorfologii, monitoringu środowiska przyrodniczego, planowania i realizacji kampanii terenowych UAV z bogatym doświadczeniem w pracach terenowych o różnym zakresie; pilot UAV z najdłuższym stażem i największą liczbą wylatanych godzin w zespole laboratorium;
- dr Joanna Remisz – doktor nauk geograficznych w zakresie geomorfologii; specjalista w zakresie procesów stokowych oraz monitoringu środowiska przyrodniczego; ekspert planowania, logistyki, wykonywania i realizacji kampanii terenowych, pilot UAV z jedną z największych ilości wylatanych godzin;
- mgr Grzegorz Walusiak – doktorant w Zakładzie Geoinformatyki i Kartografii UWr, absolwent geografii w specjalności geoinformatyka i kartografia; specjalista w zakresie pozyskiwania, przetwarzania i analizy danych LiDAR; zajmuje się automatyczną klasyfikacją i analizą zdjęć RGB.
Zespół laboratorium stale współpracuje także ze specjalistami z zakresu gospodarki i planowania przestrzennego, geografii społeczno-ekonomicznej, geografii człowieka, biologii, zarządzania kryzysowego i wielu innych dziedzin, dzięki czemu możliwe jest świadczenie usług związanych nie tylko z pozyskiwaniem danych lotniczych niskiego pułapu, ale także z ich wielowymiarową i interdyscyplinarną analizą.
DOŚWIADCZENIE
Zespół laboratorium zrealizował w swojej dziesięcioletniej działalności wiele kampanii UAV związanych z realizacją projektów badawczych oraz komercyjnych, wśród których są:
- System wspierający porównywanie prognoz hydrologicznych – budowa systemu prognoz hydrologicznych HydroProg pozwalającego na ocenę w czasie rzeczywistym zasięgów zalania; pierwszy płatowiec SwingletCAM SenseFly z kamerą RGB posłużył do walidacji wyników projektu; opracowanie map zasięgów zalania.
- Nowy system szacowania ekwiwalentu wodnego śniegu z zastosowaniem bezzałogowego statku powietrznego – regularne naloty płatowcem eBee SenseFly z kamerą RGB i NIR w celu opracowania map zasięgu i grubości pokrywy śnieżnej, dzięki którym możliwe było oszacowanie zawartości wody w śniegu.
- System automatycznego poszukiwania ludzi zaginionych z zastosowaniem zdjęć lotniczych w zakresie światła widzialnego i bliskiej podczerwieni wykonywanych przez bezzałogowy statek powietrzny – kampanie UAV (płatowiec eBee SenseFly z kamerą RGB i NIR) realizowane w cyklu pór roku i pór dnia w celu pozyskania maksymalnie zróżnicowanego materiału zdjęciowego dla testów systemu poszukiwania osób zaginionych.
- Kierunki wykorzystania oraz ochrona zasobów genetycznych zwierząt gospodarskich w warunkach zrównoważonego rozwoju – nalot płatowcem eBee SenseFly nad rezerwatem, w którym planowano reintrodukcję owcy świniarki, pozyskanie materiału zdjęciowego i opracowanie ortofotomap.
- Identyfikacja i detekcja podwodnych form korytowych z wykorzystaniem okulografu – pozyskanie zobrazowań koryta rzecznego płatowcem eBee SenseFly z kamerą RGB, wykorzystanych do kameralnych analiz okulograficznych.
- Półautomatyczna metoda oceny składu granulometrycznego osadów rzecznych z wykorzystaniem płatowców UAV – sprawdzenie potencjału zastosowania zdjęć lotniczych niskiego pułapu w granulometrii optycznej gruboziarnistych (>2 mm) osadów rzecznych rzek górskich i przedgórskich; wykorzystano eBee SenseFly z kamerą RGB.
- Prognozowanie stanów wody na niemonitorowanych odcinkach rzek z wykorzystaniem satelitarnych danych altimetrycznych – seria 40 comiesięcznych kampanii terenowych na 8 stanowiskach pomiarowych, podczas których gromadzono materiał fotogrametryczny (płatowiec eBee SenseFly oraz wielowirnikowiec DJI Matrice 300 RTK z kamerami RGB) oraz dane LiDAR (wielowirnikowiec DJI Matrice 300 RTK ze skanerem laserowym GVI LiAir V70); opracowanie ortofotomap i chmur punktów celem monitorowania przebiegu linii brzegowej oraz wyznaczania stanów wody.
- Zastosowanie bezzałogowej teledetekcji lotniczej (UAV) do rekonstrukcji układu paleokoryt oraz koryt i skrótów powodziowych w dolinach rzek Ziemi Kłodzkiej – rekonstrukcja przebiegu koryt powodziowych na ortofotomapach wykonanych ze zdjęć lotniczych RGB niskiego pułapu.
- Kampanie LiDARowe realizowane we współpracy z zespołem naukowców z Uniwersytetu Pavla Jozefa Šafárika w Koszycach (Słowacja), mające na celu porównanie potencjału różnych sensorów LiDAR.
- Obserwacje lotnicze niskiego pułapu na obszarze Parku Szczytnickiego we Wrocławiu na zlecenie Zakładu Klimatologii i Ochrony Atmosfery UWr – lokalizacja i detekcja krzewów leszczyny, wspomaganie badań nad monitoringiem pyłków tego gatunku w powietrzu.
- Realizacja kampanii UAV w ramach:
- konferencji naukowych (23 i 26 Szkoła Kartograficzna),
- warsztatów naukowych: 1) międzynarodowy, multidronowy eksperyment rekonstrukcji dna koryta rzecznego na podstawie zobrazowań RGB (Uniwersytet Karola w Pradze, Uniwersytet Pavla Jozefa Šafárika w Koszycach, Uniwersytet Palackiego w Ołomuńcu, Uniwersytet Wrocławski), 2) międzynarodowe warsztaty UAV integrujące pomiary prędkości wiatru uzyskane dzięki instrumentom pokładowym UAV i klasycznej stacji meteorologicznej (Uniwersytet w Worcester, Zakład Geoinformatyki i Kartografii oraz Zakład Klimatologii i Ochrony Atmosfery Uniwersytetu Wrocławskiego),
- warsztatów szkoleniowych dla studentów (na bazie pozyskanego materiału stworzono geoportal nieczynnego kamieniołomu w Gogolinie).
- Realizacja nalotów wielkoobszarowych w okolicach wsi Jegłownik celem przygotowania oceny zagrożenia powodzią terenów przewidzianych pod planowaną budowę stacji elekroenergetycznej; wykonanie ortofotomap i numerycznego modelu terenu na zlecenie firmy EKOVERT.
- Przeprowadzenie nalotów UAV na terenie Stobrawskiego Parku Krajobrazowego, wykonanie zdjęć lotniczych terenu oraz przygotowanie ortofotomap i autorskiego opracowania dotyczącego zaleceń wykonywania lotów UAV na potrzeby obserwacji wybranych gatunków gadów; zadanie realizowane na zlecenie Towarzystwa Herpetologicznego NATRIX.
- Warsztaty terenowe z funkcjonariuszami Zarządu we Wrocławiu Centralnego Biura Śledczego Policji, wymiana doświadczeń związanych z technikami wykonywania i planowania lotów UAV.
SPRZĘT I TECHNOLOGIE
Mobilne Laboratorium Bezzałogowych Lotniczych Obserwacji Ziemi dysponuje w pełni wyposażonym samochodem Dacia Dokker, przystosowanym na potrzeby prowadzenia kampanii terenowych UAV. W samochodzie zainstalowane są urządzenia wspomagające nawigację i zasilanie platform bezzałogowych oraz kontrolę bieżących warunków meteorologicznych. Duża ładowność samochodu-laboratorium oraz pełna mobilność zespołu badawczego pozwalają na prowadzenie obserwacji lotniczych w trudnych warunkach terenowych w czasie zbliżonym do rzeczywistego.
Na wyposażeniu LBLOZ znajdują się:
- Platformy UAV
- AgEagle eBeeX RTK – płatowiec stosowany do nalotów wielkoobszarowych (możliwość zobrazowania około 200 ha podczas jednego lotu, przy optymalnych warunkach pogodowych; UAV o niskim poziomie hałasu).
- DJI Matrice 300 RTK – wielowirnikowiec umożliwiający montaż wielu sensorów; pionowy start i lądowanie pozwalają na realizację lotów z trudno dostępnych obszarów.
- DJI Mavic 3 Enterprise RTK ze zintegrowaną kamerą RGB – wielowirnikowiec klasy mini; rozwiązanie kompaktowe mieszczące się “w kieszeni”, pozwalające na realizowanie misji lotniczych w najtrudniej dostępnych obszarach.
- Sensory pomiarowe:
- Kamery RGB (AgEagle S.O.D.A. 3D, DJI Zenmuse P1) – kamery wykonujące zdjęcia w świetle widzialnym, będące podstawą do tworzenia klasycznych ortofotomap i numerycznych modeli terenu.
- Kamery multispektralne (Parrot Sequoia, MicaSense RedEdge-P) – sensory pozwalające na wykonywanie wysokorozdzielczych zdjęć w odpowiednio 4 i 5 pasmach spektralnych jednocześnie; mają szerokie zastosowanie w zakresie kartowania, identyfikacji i określania stanu pokrywy roślinnej. Kombinacja pasm umożliwia obliczanie różnych indeksów spektralnych, mających szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach.
- Głowica LiDAR z wbudowaną kamerą RGB – skaner laserowy dostarczający gęstą chmurę punktów o wysokiej dokładności poziomej i pionowej, z której generowane są wysokorozdzielcze modele terenu. Zintegrowana kamera pozwala na kolorowanie pozyskanej chmury punktów.
- Sprzęt geodezyjny wspomagający pomiary z powietrza (odbiornik GNSS Topcon HiPer SR, tachimetr Topcon GT 1203) – odbiornik GNSS służy do precyzyjnego pomiaru naziemnych punktów kontrolnych, zwiększających dokładność materiału lotniczego; po zintegrowaniu z tachimetrem tworzy jednoosobowy zestaw hybrydowy, wykorzystywany do pomiarów geodezyjnych, w wyniku czego możliwe jest uzyskanie najbardziej precyzyjnych modeli terenu.
- Aparatura obliczeniowa – LBLOZ funkcjonuje w strukturach Zakładu Geoinformatyki i Kartografii, który posiada niezbędną infrastrukturę informatyczną w postaci klastra obliczeniowego o wysokiej mocy obliczeniowej, umożliwiającą obróbkę i przetwarzanie pozyskanych danych lotniczych.
- Sprzęt wspomagający – laboratorium wyposażone jest w dodatkowy sprzęt komputerowy, pomiarowy i elektroniczny pozwalający na bezpieczną i efektywną pracę w terenie.
