Drones in de lucht

Inleiding

Vliegende drones zijn een veel ingezette en gebruikte methode om kunstwerken te inspecteren. Ten opzichte van traditionele inspectiemethodieken brengen vliegende drones een grote meerwaarde op het gebied van veiligheid, kosten, efficiëntie, volledigheid en herleidbaarheid.

Achtergrond

Vliegende drones kunnen op moeilijk toegankelijke locaties komen, verzamelen ontzettend veel herleidbare informatie en bij inspecties worden vluchten uitgevoerd zonder dat de veiligheid van mens en omgeving in het geding komt. Tevens hoeven er geen verregaande (verkeers)maatregelen getroffen te worden en is een drone-inspectie doorgaans sneller en goedkoper.

Vliegende drones zijn ondertussen een geaccepteerde methodiek om inspecties aan kunstwerken uit te voeren.

Anders dan met traditionele inspectiemethodieken waar doorgaans steekproefsgewijs een inspectie uitgevoerd wordt, legt de drone het volledige kunstwerk vast en zijn alle gegevens digitaal beschikbaar. Zo kan er op elk willekeurig moment een inspectie uitgevoerd worden waarbij alle beelden/gegevens opgehaald kunnen worden.

Door het verzamelen van de gegevens over verschillende jaren kan tevens meer gezegd worden over bijvoorbeeld het verloop van degradatie aan het kunstwerk en kan er zeer volledig (en niet alleen steekproefsgewijs) gemonitord worden.

Types vliegende drones

Voor het uitvoeren van inspecties aan kunstwerken wordt in de basis altijd een multirotor gebruikt. Een multirotor is een vliegende drone die enkel door de stuwkracht van doorgaans 4 tot 8 propellers in de lucht gehouden wordt. Er zijn ook zogenoemde fixed wing (drones in vliegtuigvorm) of VTOL (Vertical Take Off and Landing) drones beschikbaar, maar deze types worden met name gebruikt voor het vliegen over uitgestrekte gebieden waarbij de drone niet stil hoeft te hangen.

Onderstaand een afbeelding van het (momenteel) meest gebruikte type drone (multirotor) in Nederland voor het uitvoeren van kunstwerkinspecties:

Een multirotor kan voorzien worden van verschillende sensoren en camera’s. Voor het inspecteren en vastleggen van kunstwerken worden op dit moment met name (hoge resolutie) fotocamera’s en Lidar gebruikt.

Lidar

Lidar is een technologie waarbij een laserscan wordt ingezet om een 3D model in de vorm van een puntenwolk te creëren en zo de geometrie (vormen) vast te leggen. In de basis geeft Lidar zeer gedetailleerde diepte informatie en is dit een 3D model zonder kleur. Kleuren kunnen tijdens de verwerking zelf worden toegewezen, dit kan ook op basis van foto's. Met de 3D puntenwolk kan vervolgens een gemodelleerd 3D model worden uitgewerkt, ook wel een 3D Mesh. Visueel is het voordeel van een mesh model dat het model een dichte oppervlakte heeft, waardoor je tot heel dicht op het oppervlak kunt inzoomen om de visuele details te beoordelen. Een puntenwolk bestaat daarentegen uit punten, punten die iets verder uit elkaar gaan staan wanneer je tot dicht op het oppervlak inzoomt, maar wel accurater zijn voor metingen in het model. Afhankelijk van de toepassing van het model wordt er vaak voor een van de type modellen gekozen. Onderstaand een afbeelding van een dergelijk 3D Model:

Het 3D Model wordt vaak gebruikt voor het beheer en onderhoud waarbij een 3D Model gebruikt kan worden in combinatie met BIM om zo het model te verrijken met relevante informatie over de staat, onderhoud, as-built, et cetera.

RGB Camera

Middels fotocamera’s worden hoge resolutie foto’s ten behoeve van een visuele inspectie ingewonnen. Voor de kunstwerkinspecties worden met name fotocamera’s gebruikt waarin de resoluties variëren van 45 tot 100 Megapixel.

Het te behalen detailniveau en het uiteindelijk doel is bepalend voor hoe snel en volledig een kunstwerk vastgelegd kan worden.

Met het detailniveau wordt de resolutie van de foto’s op het object bedoeld. Oftewel: welke resolutie is van belang om bepaalde schades/bevindingen te kunnen doen. Gaat het om een inspectie waarbij scheuren van enkele millimeters inzichtelijk gemaakt dienen te worden dan dient de resolutie van de beelden ongeveer 1 millimeter te bepalen. Wanneer men alleen een globaal overzicht van het kunstwerk wil hebben en scheurvorming niet relevant is, dan is bijvoorbeeld 5 millimeter resolutie voldoende.

Het doel, oftewel wat wil men met de beelden gaan doen, is uiteindelijk leidend voor de inwinmethodiek. Indien men slechts van bepaalde locaties foto’s wenst dan is het voldoende om op die locaties enkele foto’s te maken. Is het van belang om het gehele kunstwerk vast te leggen dan is het verstandig om de techniek fotogrammetrie toe te passen.

Fotogrammetrie

Fotogrammetrie is een techniek waarbij honderden of duizenden foto’s gecombineerd worden tot in de basis een zogenoemde 3D Mesh. Een 3D Mesh geeft een erg mooie visuele indruk van het gehele kunstwerk en wordt doorgaans gebruikt in een online portaal samen met de origineel ingewonnen foto’s. Zo kan vanuit een online omgeving de inspectie uitgevoerd worden. Er kan simpelweg op een locatie geklikt worden waarbij vervolgens alle foto’s opgehaald worden die van dit punt zijn gemaakt. Zo zijn van elke locatie meerdere foto’s beschikbaar vanuit verschillende perspectieven en hoeft er niet door folders gebladerd te worden om ‘juist die ene’ foto te vinden. Onderstaand een afbeelding van een dergelijk online portaal:

Fotogrammetrie wordt op dit moment voor de meeste kunstwerkinspecties in Nederland toegepast. Met fotogrammetrie wordt niet alleen een mooi visueel aantrekkelijke 3D Mesh gegenereerd waarbij eenvoudig geïnspecteerd kan worden, maar met fotogrammetrie zijn schades ook herleidbaar naar een exacte gps-locatie en kan de omvang (lengte/breedte/oppervlakte) eenvoudig bepaald worden.

Aanvullend wordt een 3D Puntenwolk gegenereerd om een 3D Model te kunnen modelleren en kunnen de ingewonnen gegevens over de jaren heen eenvoudig vergeleken/over elkaar heen gelegd worden.