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Workflow einer Dachinspektion mit Drohne (DJI M3E/M3T)

Die steigende Anzahl von gewerblich genutzten Gebäuden in der Schweiz erhöht die Nachfrage nach einer sicheren und effektiven Dachinspektion. Jedes Dach hat individuelle Anforderungen und es können verschiedene Inspektionsbereiche vorhanden sein, wie undichte Stellen, Löcher und Anlagen, die einer regelmäßigen Inspektion bedürfen.

Drohnen haben in den letzten zehn Jahren die Art und Weise verändert, wie Dachinspektionen durchgeführt werden. Der Einsatz von Drohnen ermöglicht eine effektive Datensammlung ohne den Einsatz von Leitern oder den Betritt des Dachbodens. Die gewonnenen Informationen lassen sich einfach weiterleiten und bearbeiten.

In diesem Artikel betrachten wir den Ablauf einer Dachinspektion mit einer Drohne (DJI M3E/M3T)

Inhaltsverzeichnis

Daten sammeln

Datensammlung: Zu Beginn der Inspektion werden relevante Informationen über das Gebäude gesammelt. Dies umfasst Daten wie Größe, Form und Neigung des Daches.

1. Objektbegutachtung: Das Dach wird visuell auf mögliche Schäden und Mängel überprüft. Hierbei können Aufnahmen mit der Drohne genutzt werden, um eine genaue Begutachtung durchzuführen.
2. Festlegen des Inspektionsbereiches: Der Bereich, der inspiziert werden soll, wird definiert. Hierbei können spezifische Bereiche wie Solarpaneele oder Lüftungsanlagen im Fokus stehen.
3. Überprüfen der Sensoreinstellungen: Die Sensoreinstellungen der Drohne werden überprüft und angepasst, um die bestmögliche Datenerfassung zu gewährleisten.
4. Planung des Fluges: Ein Flugplan wird erstellt, um eine optimale Abdeckung des Inspektionsbereichs zu gewährleisten.
5. Datenerfassung: Die Drohne wird gestartet und sammelt Daten durch visuelle und thermische Aufnahmen.
6. Manuelle Inspektion: Eine manuelle Inspektion kann durchgeführt werden, um spezifische Bereiche genauer zu untersuchen.

Datenverarbeitung

Datenverarbeitung: Die gewonnenen Daten werden bearbeitet, um eine genaue Analyse der Inspektionsdaten zu ermöglichen.

1.  Thermische und visuelle Datensätze: Die thermischen und visuellen Datensätze werden miteinander kombiniert, um eine detaillierte Inspektionsanalyse zu erstellen.
2.  Bodenkontrollpunkte/Checkpoints: Bodenkontrollpunkte werden genutzt, um eine genauere Referenzierung der Inspektionsdaten zu gewährleisten.
3. DJI Terra-Einstellungen: DJI Terra-Einstellungen können genutzt werden, um eine effektive Datenauswertung und -analyse durchzuführen.

Daten sammeln und Inspektionsbereich festlegen für die Drohneninspektion von Dächern

Um eine erfolgreiche Inspektion eines Dachs durch eine Drohne durchzuführen, sind bestimmte Aspekte zu beachten. Zunächst muss die Größe des Dachs berücksichtigt werden, um den Umfang des Projekts zu verstehen und entsprechend planen zu können. Kleinere Dächer können in wenigen Minuten oder sogar Sekunden inspiziert werden, während größere gewerbliche Dächer längere Flugzeiten erfordern können.

Die Höhe des Gebäudes ist ein weiterer wichtiger Faktor, der bei der Planung der Mission zu berücksichtigen ist. Eine kurze Flugzeit zur Spitze des Gebäudes ermöglicht eine bessere Planung des Einsatzes.

Inspektionsbereich definieren

Um das Ziel der Inspektion festzulegen, ist es wichtig zu wissen, welche Objekte sich auf dem Dach befinden. Die Art der Inspektion und die damit verbundenen Anforderungen an die Genauigkeit und Auflösung können je nach Ziel variieren.

Die wichtigsten Anwendungsfälle für Dachinspektionen sind

• Erkennung von Rissen und Leckagen
• Klimaanlagen-Inspektionen
• Inspektionen von Photovoltaikanlagen
• Schornstein-/Abgasinspektionen
• Anforderungen an die Messung resp. gewünschten Resultate
• Dachkontrolle

Wenn Wärmebildsensoren verwendet werden, um beispielsweise Solarmodule, Lecks oder Klimaanlagen zu inspizieren, sollte der Flug direkt nach Sonnenuntergang durchgeführt werden, um thermische Belastung durch direktes Sonnenlicht zu vermeiden. Bei der Suche nach Lecks sollte mindestens 24 Stunden nach einem Regenschauer gewartet werden, um den Abfluss/die Leckage zu verstehen. Die Größe des Gebäudes sollte bei der Festlegung der Flugroute berücksichtigt werden, um unnötige Flugzeiten zu vermeiden.

Die Anforderungen an die Datengenauigkeit sind ein weiterer wichtiger Aspekt, der bei der Planung der Drohneninspektion zu berücksichtigen ist. Mit der Mavic 3 Enterprise und dem RTK-Modul können zentimetergenaue Daten generiert werden, ohne dass Bodenkontrollpunkte benötigt werden. Die Daten können auch mit anderen Baustellendaten abgeglichen werden, um eine höhere Genauigkeit zu erreichen. RTK-, PPK- und Cloud-PPK-Technologien können helfen, ein hohes Maß an Genauigkeit zu erreichen.

Überprüfen der Kameraeinstellungen für eine Dach Inspektion

Um sicherzustellen, dass die Flugbedingungen sicher sind, müssen auch die Sensoreinstellungen überprüft werden. Bei der Wahl der Kamera-/Sensoreinstellungen sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen, wie zum Beispiel die Belichtungszeit, ISO-Empfindlichkeit und die Farbkorrektur. Durch die richtige Wahl dieser Einstellungen können klare und genaue Bilder aufgenommen werden, die zur Durchführung einer effektiven Inspektion des Dachs beitragen.

Empfohlene Einstellungen

• Verschlusszeit von 1/1000 oder höher bei einem Flug am Tag. Bei Nachtflügen spielt die Bewegungsunschärfe eine große Rolle. Versuchen Sie daher, die Verschlusszeit so kurz wie möglich einzustellen, ohne dass Sie das Dach aus den Augen verlieren.
• Nutzen Sie den ISO-Wert, um die Verschlusszeit auszugleichen. Tagsüber ist es am besten, den ISO-Wert auf Auto zu stellen, aber bei Nachtflügen können Sie ihn verwenden, um das Bild «aufzuhellen», wenn Sie kürzere Verschlusszeiten verwenden müssen.
• Bildformat: JPG
• Bildformat: 4:3
• Mechanischer Auslöser: EIN
• Zu erfassende Sensoren (bei Thermalbildaufnahmen): ALLE

Bei einer thermischen Inspektion empfehlen wir in der Regel, die Farbpalette auf Eisenrot einzustellen, da es bei den Temperaturen im Sichtfeld der Kamera große Farbunterschiede gibt.

Wir empfehlen auch, sich zu Beginn die Zeit zu nehmen, einen kurzen Flug über das Dach zu machen. Dies kann Ihnen helfen, die besten Kameraeinstellungen vor dem Flug zu finden. Ein Dach kann oft viel heller sein, als man denkt, und wenn man die Kameraeinstellungen am ersten Wegpunkt manuell einstellt, sind die Bilder oft «verwaschen».

Planung eines Fluges für Dach Inspektion mit Drohne

Die gängigste Methode zur Inspektion eines Daches besteht darin, genügend überlappende Fotos zu sammeln, um eine hochauflösende Karte und ein 3D-Modell des Daches zu erstellen. Dies kann mit der DJI Pilot 2 App durchgeführt werden, wenn Sie die Mavic 3 Enterprise Series Drohne verwenden.

Bei der Inspektionsplanung ist es am besten, die Option Mapping Mission zu wählen. Hier finden Sie eine Anleitung, die Ihnen den Einstieg in Mapping Missions erleichtert.

Und hier sind einige Einstellungen, die wir speziell für Dachinspektionen empfehlen:

• Verwenden Sie die Standardüberlappungseinstellungen von 70 % Frontüberlappung und 80 % Frontüberlappung. Dies sollte für eine qualitativ hochwertige 3D-Modellrekonstruktion für den visuellen Sensor ausreichend sein.
• Wenn Thermalaufnahmen erforderlich sind, empfehlen wir 80 % Sidelap und Frontlap.
• Bei der Auswahl der Höhe sollten Sie die beiden Schieberegler Flugroutenhöhe und Zielfläche bis Startpunkt Die optimale Flughöhe über einem Dach für Wohngebäude liegt bei 5-15 Metern über dem Dach. Für größere gewerbliche Gebäude ist diese Auflösung möglicherweise nicht erreichbar, so dass die Planung von 15-30 Metern über dem Dach ausreichend sein sollte. Durch einen kurzen Flug zur Überprüfung der Gebäudehöhe können Sie die Einsatzhöhe entsprechend festlegen. Wenn Sie beispielsweise die Höhe eines Wohnhausdachs prüfen und das Dach 8 Meter hoch ist, setzen Sie die Zielfläche zum Startpunkt auf 8 Meter und die Missionshöhe auf 15-25 Meter. Wenn Sie im gewerblichen Bereich ein Dach mit einer Höhe von 15 Metern überprüfen, legen Sie die Zielfläche für den Start auf 15 Meter und die Flugroutenhöhe auf 30-45 Meter fest.
• Mit dem Schieberegler Target Surface to Takeoff Point (Zielfläche bis Startpunkt) können Sie auch dann die richtigen Überlappungseinstellungen erzielen, wenn die Drohne vom Boden aus gestartet wurde. Mit dem 4/3″-Sensor der Mavic 3 Enterprise können Sie unglaubliche Details mit einem großen Dynamikbereich aufnehmen.
• Hier sind einige GSD-Schätzungen mit M3E ( DJI Mavic 3 Enterprise ):
  • 7,50 Meter 0,2 cm/Pixel
  • 15,00 Meter 0,4 cm/Pixel
  • 22,50 Meter 0,6 cm/Pixel
  • 30,00 Meter 0,8 cm/Pixel
• Hier sind einige GSD-Schätzungen mit M3T ( DJI Mavic 3 Thermal ):
  • 7,50 Meter 0,26 cm/Pixel visuell, 1 cm/Pixel thermisch
  • 15,00 Meter 0,53 cm/Pixel visuell, 1,98 cm/Pixel thermisch
  • 22,50 Meter 0,78 cm/Pixel visuell, 2,97 cm/Pixel thermisch
  • 30,00 Meter 1,05 cm/Pixel visuell, 3,96 cm/Pixel thermisch

• Für die Erstellung einer 3D-Rekonstruktion bietet die Mavic 3 Enterprise-Serie die Smart Oblique-Funktion an, die es ermöglicht, schräge Bilder während des Fluges aufzunehmen, anstatt nur NADIR-Aufnahmen zu machen. Dabei kann der Gimbal während des Fluges gesteuert werden. Bei einer Solarinspektion auf einem Dach mit Thermik sollte Smart Oblique jedoch nicht verwendet werden, da dies die Genauigkeit der Temperaturmessungen beeinträchtigen kann.
• Flugrichtung und -geschwindigkeit sind weitere wichtige Faktoren, die berücksichtigt werden sollten. Die Mavic 3 Enterprise ist mit einem mechanischen 4/3″-Verschluss ausgestattet, der schnelle Aufnahmen mit minimaler Bildverzerrung ermöglicht. Die Fluggeschwindigkeit ist für die Mavic 3 Enterprise nicht so wichtig, aber wenn das Ziel eine thermische Inspektion mit der M3T ist, sollte die Höchstgeschwindigkeit unter 4,4 m/s (10 mph) liegen, um Bildunschärfe und falsche Bildmessungen des Thermalsensors zu vermeiden.
  • Wenn Sie die Flugrichtung planen und nur visuelle Bilder erfassen möchten, sollten Sie in die effizienteste Richtung fliegen. Bei der Inspektion von thermischen Solarmodulen auf Dächern wird empfohlen, parallel zu den Modulen zu fliegen, um die besten Ergebnisse bei der Verarbeitung der Daten zu erzielen.

Erfassen von Daten

Wenn Sie bereit sind, den Standort zu erfassen, sollten Sie sicherstellen, dass Sie mit Ihrer Drohne eine Sichtverbindung aufrechterhalten können, was bei der Erfassung von Gebäudedächern schwierig sein kann.

Achten Sie darauf, den Flugplan der Drohne und die FPV-Kamera genau im Auge zu behalten, um sicherzustellen, dass Sie nicht über Personen hinwegfliegen.

Manuelle Verifizierung und Inspektion der Daten

Nach Abschluss der automatischen Mission können Sie zusätzliche Daten manuell erfassen, um das Beste aus Ihrer Inspektion herauszuholen. Die Mavic 3 Enterprise und die Mavic 3 Thermal verfügen beide über einen 56-fachen Hybrid-Telezoom-Sensor, mit dem Sie das Ziel bei der manuellen Inspektion besser verstehen können. Um den Zoom- und den Wärmebildsensor auf der gleichen Zoomstufe zu halten, empfehlen wir die Verwendung der Link-Zoom-Funktion. (Side by Side Ansicht)

Datenverarbeitung

Die Verarbeitung von thermischen und visuellen Datensätzen beginnt nach der Standorterfassung und beinhaltet die Umwandlung in ein hochwertiges 2D-Orthomosaik und 3D-Modell. Die Nutzung von DJI Terra ermöglicht einen einfachen und effektiven Prozess zur Generierung qualitativ hochwertiger Datensätze. Der folgende Schritt-für-Schritt-Prozess zeigt, wie Daten mit DJI Terra verarbeitet werden können:

1. Importieren der Fotos/Ordner in DJI Terra.
2. Es wird empfohlen, visuelle und thermische Datensätze separat zu verarbeiten.
3. Auswahl der gewünschten Ausgabetypen (2D-Karte, 3D-Modell) und Dateierweiterungen (Tiff, Obj, usw.) sowie Definition des Koordinatensystems [ Schweiz: LV95]
   (falls ein NTRIP-Dienst verwendet wird).
4. Start der Aerotriangulation.
5. Optional können die Rekonstruktionsgrenzen geändert werden, um die Verarbeitungszeit und die Größe der Ausgabedaten zu optimieren.
6. Optionaler Schritt: Import der Bodenkontrollpunktdaten und Wahl des passenden EPSG-Codes für die Region (Schweiz: EPSG Code: 21781).
7. Ausführung der Schritte zur Rekonstruktion der 2D-Karte und des 3D-Modells.

Bitte beachten Sie, dass DJI Terra keine radiometrisch zusammengesetzte Ausgabe garantiert, sondern nur die Rohbilder. Wenn die Verarbeitung abgeschlossen ist, kann der Genauigkeitsbericht zur Überprüfung der Kartengenauigkeit genutzt werden. Die Daten sind nun bereit zum Betrachten und Exportieren. Wir empfehlen Ihnen, DJI Terra mit einer 1-monatigen Testversion auszuprobieren, die auf der DJI Terra-Webseite verfügbar ist.

Daten anzeigen

DJI Terra bietet diverse Funktionen zur Datenvisualisierung und -analyse. Unsere Anmerkungswerkzeuge ermöglichen die Vermessung von Rissen und Lecks, während die Navigation im 3D-Modell über die Maus gesteuert wird. Zur langfristigen Anzeige steht ein Tool zur Verfügung, mit dem das 3D-Modell unbegrenzt umkreist werden kann.

Beispielhaft für Dachinspektionen werden oft 2D-Orthomosaiken (Orthophoto) zur Analyse von undichten Stellen, Rissen und thermischen Unregelmäßigkeiten eingesetzt, anstatt von 3D-Modellen. Letztere erleichtern die Betrachtung des Standorts aus einer bestimmten Perspektive, aber für thermische Inspektionen werden oft Rohbilder statt des 3D-Modells analysiert. Für Kunden, die nach einem Datensatz fragen, bietet DJI Terra unterstützte Ausgaben an, die georeferenziert sind und in ein Analysetool eines Drittanbieters wie DroneDeploy oder PixPro importiert werden können.

DJI hat auch ein Tool zur thermischen Analyse, mit dem Rohbilder und verarbeitete Datensätze untersucht werden können, um eine vollständige Verständnis der Temperaturmesswerte zu erlangen. Es gibt auch ein öffentlich zugängliches Tool von Eric Olsen, mit dem Thermaldaten in RJPG konvertiert werden können, um sie in die Thermoanalyse-Tools von Flir zu importieren.

Analyseanbieter von Drittanbietern

Für die Automatisierung von Inspektionsanalysen gibt es viele spezialisierte Lösungen von Drittanbietern. Anbieter wie DroneDeploy bieten Cloud-basierte Tools für verschiedene Branchen wie Bauwesen, Landwirtschaft, Öl und Gas sowie Solar an. Für Dachinspektionen bietet DroneDeploy spezialisierte Tools und Berichte, wie z.B. den Dachbericht, der Abmessungen von Dächern anhand eines verarbeiteten 3D-Modells ermittelt, jedoch keine automatische Schadenserkennung bietet.

DroneDeploy bietet ein Werkzeug zur radiometrischen Wärmeanalyse an, welches bei der Erkennung von Problemen innerhalb einer Wärmekarte unterstützt. Um den Temperaturbereich zu ändern, kann das Histogramm auf der linken Seite verwendet werden. Außerdem gibt es ein Tool, mit dem mehrere Flugdaten verglichen werden können, um Unterschiede zu identifizieren.

Falls der Fokus auf der Erkennung von Schäden liegt, sind Loveland Innovations und Eagleview gute Optionen für die automatische Schadenserkennung. Mit Hilfe ihrer Tools können nicht nur Haarrisse, sondern auch kleine Löcher und Vertiefungen, die durch Hagel oder Baumschäden entstanden sind, erkannt werden. Um die Daten zu analysieren, empfiehlt sich das Webtool IMGING von LoveLand Innovation oder die Beispielberichtsseite von Eagleview.

Für die Wärmebildanalyse von Solarmodulen ist Raptor Maps bekannt. Mit bisher über 50 GW analysierten Solarmodulen sind die Tools von Raptor Maps erste Wahl für die Analyse von Solarmodulen. Ein Screenshot aus dem Tool veranschaulicht die Inspektion von Solarmodulen.

Finale

Abschließend empfiehlt es sich, Drohnen bei Dachinspektionen einzusetzen, da dadurch Zeit, Personal und Inspektionsqualität eingespart werden können, allem voran haben Sie eine deutlich höhere Arbeitssicherheit als bisher.

Bei Fragen zum Einsatz von Drohnen bei Inspektionsverfahren können Sie sich gerne an uns wenden.

Links zu den erwähnten DJI Enterprise Produkten:

• DJI Mavic 3 Thermal (M3T)
• DJI Mavic 3 Enterprise (M3E)