Drone kuvauksen apuvälineenä
Oulun ammattikorkeakoulun (Oamk) HYPE TKI -hankkeessa edistetään ilmasta tapahtuvaa kuvausta ja erityisesti dronesta tapahtuvaa hyperspektrikuvausta. Koska dronekuvaus on erilaista kuin maanpinnalla tapahtuva kuvaus ja siihen liittyy vaaratekijöitä, joiden hahmottaminen ilman lentokokemusta on vaikeaa, hankittiin hankkeessa harjoittelu- ja testidroneksi DJI Mavic Pro drone. Hankittu drone soveltuu hyvin lentämisen harjoitteluun, koska se on edullinen, näppärä kuljetettava, painaa vain 734 grammaa ja on helppokäyttöinen. Dronea käytetään myös tuuliolosuhteiden määrittämiseen ylemmissä lentokorkeuksissa ennen hyperspektikuvauksen aloittamista.
Dronesta tapahtuva kuvaus on helppoa
Drone soveltuu mainioksi kuvausvälineeksi. Suurin osa myytävistä droneista on itseasiassa lentäviä kameroita, paljon muuhun niistä ei olekaan. Dronella kamera saadaan vietyä haluttuun paikkaan kuten korkealle ilmaan, josta voidaan ottaa komeita maisemakuvia tai kolmen metrin korkeuteen kuvaten hienoja ryhmäselfietä pilotista ja hänen ystävistään. Koska puhelin toimii osana dronen ohjausta ja otetut kuvat siirtyvät siihen, ne voidaan ladata Instagramiin tai muuhun sosiaalisen median kanavaan nopeasti ja helposti. Kuvatessa täytyy kuitenkin muistaa kunnioittaa muiden ihmisten yksityisyyden suojaa sekä lakeja. Jos lentäessä ja kuvatessa mietityttää, onko kuvaaminen sallittua tai soveliasta, kannattaa asettaa itsensä kameranlinssin etupuolelle. Haluaisitko itse tulla kuvatuksi?
Tavallinen kuvaus
Dronella on hyvä ottaa maisemakuvia. Korkealta kuvattu maisema on hyvin erinäköinen kuin sama maisema maanpinnalta kuvattuna. Kuvista voidaan erottaa luonnonilmiöitä tai maastonmuotoja, joita on vaikea hahmottaa maanpinnalta. Lentäessä tulee pitää näköyhteys kopteriin sekä muistaa, että tuuliolosuhteet voivat olla korkealla lennettäessä erilaiset kuin maanpinnalla. Yleensä suurin vaaranpaikka on puurajassa. Puut vaimentavat tuulta ja dronen noustessa puulatvojen yläpuolelle siihen voi vaikuttaa hyvinkin voimakkaat ja pyörteiset tuulet, joita ei maanpinnalta havaita. Pahimmillaan drone voi tippua tai törmätä puihin.
KUVA 1. Kuva Posion Pernun kylän lähellä olevasta järvestä ja kahdesta lammesta. Maantie kulkee järven ja keskimmäisen lammen välistä, eikä vesistöstä juurikaan näe tiellä kulkiessa (kuva: Mikko Posio)
Panoraamakuvaus
Kuvista voidaan myös helposti tehdä panoraamakuvia drone-valmistajien omilla sovelluksilla. Alla on 360o panoraamakuva Nelostiestä ja Oamkin Kotkantien kampuksesta kampuksen takapihalta kuvattuna. Panoraamakuviakaan kuvatessa kuvaajalta ei vaadita suurta teknistä osaamista, kuvaus tapahtuu automaattisesti ja sen toteuttamiseen riittää muutama sormen painallus älypuhelimen näytöltä, jolla dronen lentosovellusta käytetään.
KUVA 2. 360o panoraamakuva. Kuvat otettiin DJI Mavic Pro -dronella ja panoraama muodostettiin DJI GO PRO -ohjelmalla (kuva: Mikko Posio)
Panoraamakuvaa voidaan muokata lisää ja siitä voidaan tehdä 360o kalansilmäpanoraamakuva, jota voidaan käännellä haluttuun asentoon sekä tarkentaa. Tällaista kuvaa voi käydä katsomassa myös Skypixel.com sivuilla, jossa on Nelostiestä tehty kalansilmäpanoraamakuva.
KUVA 3. Kalansilmäpanoraamakuva Nelostiestä ja Kotkantien kampuksesta (kuva: Mikko Posio)
Kuvaamista avustavat sovellukset
Eniten myytyihin droneihin on saatavana erilaisia kuvausta avustavia sovelluksia, joilla voidaan lentää erilaisia ennalta määritettyjä lentoreittejä kameran ottaessa kuvia määrätyistä kohteista. HYPE TKI -hankkeessa kokeiltiin muutamaa erilaista sovellusta. Eniten kokemusta on saatu DroneDeploy nimisestä sovelluksesta. Hankkeessa kokeiltiin myös Pixhawk nimistä sovellusta, joka on samantyyppinen sovellus kuin Dronedeploy. Ohjelmista on saatavilla ilmainen 30 päivän kokeiluversio, jolla sen käyttöä ja hyödyllisyyttä itselle voi kokeilla. Kaupalliseen käyttöön tarkoitettujen lisenssien hinnat alkavat 80€/kk.
Kokeilluilla ohjelmilla dronelle voidaan luoda lentoreitti, jota lentäessä drone ottaa kuvia ennalta määritettyjen parametrien mukaan. Parametreistä voidaan määrittää otettujen kuvien limittyneisyys (overlap) joka vaikuttaa kuvista laskettujen isompien ortokuvien ja 3D-mallien tarkkuuteen. Suuremmalla limittyneisyydellä saadaan tarkempia ortokuvia ja 3D-malleja, mutta samalla lisääntyy kuvien lukumäärää, joka hidastaa lentonopeutta ja kuvien prosessointia. Myös dronen lentokorkeutta voidaan säätää. Otettujen kuvien prosessointi tapahtuu sovelluksen tarjoajan pilvessä, joten niiden käsittelyyn ei tarvita edes omaa tietokonetta, vain drone ja nettiliittymällä varustettu älypuhelin riittävät.
Aiemmin mainittu ortokuva on maastoa vastaava koordinaatistoon sidottu ilmakuva, joka on muodostettu usein jopa sadoista dronella otetuista kuvista. Kuvien resoluutio maanpinnalla vaihtelee lentokorkeuden mukaan, mutta se on yleensä joitain senttimetrejä. Tarkkuus on todella hyvä verrattuna satelliittikuviin, joiden resoluutio on kymmeniä metrejä. Kuvista voidaan muodostaa myös maatalouden käyttöön pelloista väärävärikuvia, joista voidaan seurata pellon kasvillisuutta. 3D-mallien tekeminen tapahtuu myös automaattisesti. Ohjelman tarjoajan nettisivuilla valitaan vain rasti ruutuun, jossa määritetään ohjelma tekemään 3D-malli. Valmis 3D-malli ilmestyy nettisivuille yleensä parin tunnin sisällä. Kuvia voi käsitellä myös ilmaisilla paikkatieto-ohjelmistoilla esimerkiksi QGIS:llä, mutta niiden käyttö vaatii hieman enemmän perehtyneisyyttä.
KUVA 4. Oulun seudun ammattiopiston Koivikon koulunavetasta tehty 3D-malli. Malli tehtiin DJI MAVIC PRO -dronella ja DroneDeploy-ohjelmistolla. Kuvaus kesti noin 15 minuuttia ja mallin laskenta pilvipalvelussa pari tuntia (kuva: Mikko Posio)
Lainsäädäntö ohjaa dronella lentämistä
Vaikka Suomessa onkin otettu liberaali linja miehittämättömän ilmailun sääntelyyn, löytyy lainsäädännöstä rajoitteita toiminnalle. Suurin sallittu lentokorkeus on yleensä 150 metriä. Lentokentän lähialueella lentokorkeus on rajoitettu 50 metriin ja alle viiden kilometrin päässä kiitotiestä lentäminen on kielletty kokonaan ilman erillistä lupaa. Dronen lennättäminen vaatii näköyhteyden säilyttämisen laitteeseen, mikä rajoittaa puustoisilla alueilla kuvaamista merkittävästi. Tosin Liikenteen turvallisuusvirasto Trafille tehtävällä maksullisella hakemuksella voi hankkia ilmatilavarauksen, joka sallii korkeammalla kuvaamisen sekä lennättämisen ilman suoraa näköyhteyttä droneen. Dronella on myös aina väistämisvelvollisuus muuhun lentoliikenteeseen nähden. Trafi on julkaissut dronepilotin avuksi nettisivut, joilta saa lisätietoa lentämisestä. Sivuilta voi myös ladata puhelinsovelluksen, josta näkee muun muassa lentokieltoalueet ja ilmailusään.
Edullisilla droneilla voidaan siis tehdä paljon muutakin kuin peruskuvausta, mutta kameroiden tarkkuuden asettamat rajoitteet täytyy muistaa. Esimerkiksi kuvassa 4 näkyvästä 3D-mallista ei voida luotettavasti määrittää rakennusten mittoja, mutta suuntaa antavia kylläkin. Myös lentoajat ja lentomatkat rajoittavat dronejen käyttö, maataloudessa dronella saavutettava 20 hehtaarin kuvausala on usein riittämätön.
Mikko Posio
projektipäällikkö, luonnonvara-ala
Viivi Karppinen,
Oamkista valmistunut
