2017-2018

Naam: Dieter Van de Walle

Groep:1LAM/1C1

2017-2018

UAV in het Landmeten

Figure 1: UAV in het landmeetkunde

Van de Walle Dieter 1LAM/1C1 2017-2018

Inhoudsopgave Motivering .............................................................................................................................................. 2

Voorwoord ............................................................................................................................................. 2

Drones .................................................................................................................................................... 3

Wat is een Drone? ........................................................................................................................... 3

Wettelijk kader België ...................................................................................................................... 3

Hoe zijn drones ontstaan? .............................................................................................................. 4

Voor wat worden drones gebruikt? .................................................................................................... 5

Drones toegepast bij het vakgebied landmeten .............................................................................. 6

Geschiedenis van Fotogrammetrie................................................................................................ 6

Plane table fotogrammetrie ......................................................................................................... 6

Analoge fotogrammetrie .............................................................................................................. 6

Analytische fotogrammetrie en digitale fotogrammetrie ......................................................... 7

Fotogrammetrie ................................................................................................................................ 7

Ontschranking ............................................................................................................................... 8

Stereofotogrammetrie .................................................................................................................. 9

Figurenlijst ............................................................................................................................................. 10

Bronnen................................................................................................................................................. 11

Van de Walle Dieter 1LAM/1C1 2017-2018

Motivering

Bij het opzoeken van mijn onderwerp heb ik mij vooral gefocust op technieken

van landmeetkunde in de toekomst. Ik ben in aanraking gekomen met het

onderwerp “drones in de landmeetkunde” door mijn vakantiewerk bij DEME.

Hierdoor was mijn keuze snel gemaakt voor het kiezen van een onderwerp,

want dit is iets dat in mijn toekomstig werk zeker van toepassing zal zijn. Als we

de evolutie bekijken van onbemande luchtvaartuigen dan zien we dat ze een

grote vooruitgang hebben geboekt. Vandaag de dag zijn ze volop bezig met het

verder uitbreiden van toepassingen van drones in de landmeetkunde en andere

vakgebieden. Aan de hand van deze paper wil ik aantonen wat er ons te

wachten staat in de toekomst.

Voorwoord

Wanneer we spreken van UAV in het landmeten moeten we eerst weten wat

UAV’s zijn. UAV’s zijn geen apparatuur die we zomaar mogen gebruiken waar

en wanneer dus bespreken we de wetgeving omtrent UAV’s. We willen ook een

duidelijk beeld krijgen welk proces de UAV’s hadden van de in de geschiedenis

tot nu. Maar UAV’s worden vandaag de dag voor vele toepassingen gebruikt en

zelf toepassingen in de toekomst dat je nooit zou verwachten. Vervolgens gaan

we zien op welke manier UAV’s in het landmeten te werk gaan, maar daarvoor

moeten we eerst elke begrippen kennen. Alles begint bij het begrip

fotogrammetrie. Als allereerste gaan we een deeltje geschiedenis overlopen

hoe fotogrammetrie ontstaan is. Daarnaast willen we ook weten welke

methodes er onder fotogrammetrie vallen. Maar welk methode is voor ons van

toepassing in het landmeten? Dit zullen we aan de hand van de uitleg zeker

kunnen onderscheiden van elkaar.

.

Van de Walle Dieter 1LAM/1C1 2017-2018

Drones

Wat is een Drone?

Heel wat termen worden door elkaar gebruikt: drone, multicopter, RPAS, UAV,

UAS, onbemand vliegtuig. Dit zijn allemaal namen voor onbemande vliegende

toestellen. Een drone is een onbemande luchtvaartuig die op afstand wordt

bestuurd. De afstanden waarbij de drone wordt bestuurd kunnen variëren van

elke meter tot duizenden kilometers afhankelijk welke communicatie

technologie er is gebruikt. De technologie is al zo ver geëvolueerd dat er

autonomere toestellen zijn ontwikkeld. Deze toestellen zijn vooraf

geprogrammeerd om een bepaalde route uit te voeren, maar zonder besturing

van een persoon om afstand.

Wettelijk kader België

Lange tijd waren er vrij simpele regels om met een drone te vliegen. Doordat

de populariteit is gestegen van drones zijn de regels ook veel verstrengd. Op

gebied van privacy mag u niet zomaar vliegen over een privé domein. In België

hebben wij twee categorieën: als eerste hebben we modelluchtvaartdrones die

voor alle activiteiten met een recreatief of sportief doel hebben. Als tweede

hebben we UAV drones die voor alle activiteiten met een commercieel doel

worden gebruikt. In de toepassing van drones in de landmeetkunde vallen wij

onder het tweede. In België worden de drone-gebruikers verdeeld in drie

categorieën. Elke categorie heeft zijn eigen regels waaraan de piloot zich moet

houden. (Zie Figure 3: Klassen en regels voor drones in België). Als we gebruik

van een drone in de landmeetkunde dan vallen we onder klasse 1a: hoog risico.

Deze klasse is gericht naar commercieel en beroepsgericht gebruik. Wanneer

we op internationaal vlak kijken staat de wetgeving van luchtvaartuigen zonder

piloot al veel verder.

Figure 2: UAV

Van de Walle Dieter 1LAM/1C1 2017-2018

Bij wetgeving voor klasse 1 is het voor commercieel en beroepsgericht niveau

dat de drone gebruikt wordt. Bij deze klasse gelden andere regels en

toelatingseisen dan bij de tweede klasse. Als aller eerste moet je minimaal 18

jaar zijn om theorie- en praktijkexamen te doen. Je zal hier een bedrag mogen

ophoesten van 2500 euro, maar dit wel voor professioneel vliegen. Om te

mogen deel nemen aan het examen deel is een medisch attest LAPL verplicht.

En niet te vergeten een BA verzekering is ook verplicht. Op klasse 1 niveau

moeten er twee waarnemers aanwezig zijn die de drone in de gaten houden

terwijl iemand er mee vliegt. Wanneer je in de lucht gaat met uw drone moet je

dit aangegeven bij DGLV dat je gaat vliegen op klasse 1 niveau. Bij het halen

van een klasse 1 brevet mag u vliegen met een toestel van maximum 150kg.

De hoogte waarop je mag vliegen is beperkt tot 91 meter. Maar het is verboden

boven steden en dorpen te vliegen.

Hoe zijn drones ontstaan?

Het begin van het drone tijdperk is begonnen rond de jaren 1966. De allereerste

echte drone was een Mig-21/AA-2 Atoll, dit is een Amerikaanse raket die

zichzelf naar zijn doelwit leidde.

De moderne drones kwamen op in 1982 als soort afleiding zodat de bemande

vliegtuigen gespaard bleven. De ontwikkeling van drones ging hierna in

vogelvlucht vooruit. In 1987 werd jet steering uitgevonden waardoor drones

relatief goedkoper werden in verhouding met hoe lang ze mee gingen. Ze

gingen langer mee omdat de vijand ze niet zag aankomen waardoor ze niet

meer eenmalig werden ingezet.

Figure 3: Klassen en regels voor drones in België

Van de Walle Dieter 1LAM/1C1 2017-2018

Toen begon het predator drone tijdperk.

Deze drone zagen we duidelijk in actie

tijdens de oorlog. Vandaag der dag wordt

hij nog steeds gebruikt maar hij is al veel

verder ontwikkeld.

Vanaf 2006 werden de drones ingezet

voor burgerlijke doeleinden, zoals het

zoeken van overlevende van een vliegtuigongeluk of orkaan. Deze doeleinden

waren heel effectief waardoor de overheid beslist heeft er in te investeren. Door

deze acties van de overheid is het vandaag mogelijk dat iedereen zich een

drone kan kopen. Maar dit gaat gepaard met enkele regels voor de veiligheid

van de mens.

Voor wat worden drones gebruikt?

De drones worden al gebruikt door agro-industriële bedrijven. Ze houden

overzicht over de steeds groter wordende percelen landbouwgronden. Drones

gaat met behulp van hun camera’s informatie kunnen geven over planten die

verbouwd worden. Hij kan een snel overzicht krijgen over de staat van het land.

Een tweede is het leveren van

pakketjes. Wanneer mensen hun

pakketje gekocht hebben meteen te

versturen naar klanten met behulp

van drones. De nodige technologie

om dit te realiseren is er zeker, maar

de wetgeving laat het nog niet toe.

Een nuttige toepassing is hulp bij rampen zoals bosbranden en overstromingen.

Door drones in te zetten naar deze plaatsen kunnen ze ene makkelijk overzicht

krijgen over de situatie. Hierdoor kunnen de hulpverleners sneller handelen

waar het meest nodig is.

Als allerlaatste voorbeeld hebben we de vastgoedsector. Door een onbemand

vaartuig wordt het heel makkelijk en goedkoop een overzichtsfilm te maken van

huizen die te koop staan. Zo kunnen kopers het gehele huis bezichtigen en zelf

anoniem blijven indien ze interesse hebben.

Figure 4: Predator drone

Figure 5: Drones leveren pakketjes

Van de Walle Dieter 1LAM/1C1 2017-2018

Drones toegepast bij het vakgebied landmeten

Een drone kan beschreven worden als een kite met camera en GPS die boven

het terrein vliegt. Zo verzamelt hij data van een werf en zet het op kaart. Maar

zo simpel is het niet. Hieronder zal ik kort beschrijven hoe dit allemaal gebeurt.

Geschiedenis van Fotogrammetrie

Terrestrische fotogrammetrie werd voor eerste keer gebruikt door Aimé

Laussadat. Hij werd wel meerdere keren de vader van de fotogrammetrie

genoemd in de loop van de geschiedenis. Kort erna werd fotogrammetrie

officieel gebruikt. Maar fotogrammetrie ontwikkelde zich verder en werd in 4

fasen opgedeeld: Plane table fotogrammetrie, analoge fotogrammetrie,

analytische fotogrammetrie en digitale fotogrammetrie.

Plane table fotogrammetrie

Fotogrammetrie heeft veel verschillende evolutionaire periodes doorgemaakt.

Plane table fotogrammetrie is vooral gebruikt in de periode 1850 tot 1900. De

bedoeling van plane table was een punt te bepalen indien de richting vanuit

tenminste twee bekende locaties is bepaald. Deze methode was niet meer van

toepassing door stereoscopie en het eerste vliegtuig. Want vanaf dan was er

luchtfotogrammetrie en met deze methode was het mogelijk op plaatsen te

gaan waar plane table fotogrammetrie niet kon toegepast worden. Dit was een

grote vooruitgang dat werd gemaakt in de geschiedenis.

Analoge fotogrammetrie

Analoge fotogrammetrie werd gebruikt vanaf 1900 tot 1960. Er was een snelle

ontwikkeling in de luchtvaart. Deze snelle vooruitgang had te maken met de

twee werelden oorlogen die in die periode plaatsvonden. De grote nadelen van

deze toepassing was de kostprijs van de toestellen. De tweede nadeel was, dat

het materiaal alleen mag gebruikt worden door professionele operatoren. Deze

ontwikkeling hadden een grote invloed op luchtfotogrammetrie. Maar niet alleen

de luchtvaart hadden een grote vooruitgang gemaakt. De groei van andere

technologieën hadden er voor gezorgd dat de filmcamera’s werden ontwikkeld

en computers. Met behulp van de computer konden we de film beelden met

elkaar vergelijken, wat uiteindelijke leidde tot de ontwikkeling van analytische

fotogrammetrie.

Van de Walle Dieter 1LAM/1C1 2017-2018

Analytische fotogrammetrie en digitale fotogrammetrie

Door het uitvinden van de computer werd analytische fotogrammetrie de nieuwe

methode van het midden van de twintigste eeuw. De ontwikkeling van de

moderne multi-station analytische fotogrammetrie met matrixnotatie bracht

fotogrammetrie een stapje verder. De technologie van de computer had een

grote vooruitgang geboekt, waardoor niet metrisch camera’s konden gebruiken.

Dit was mogelijk omdat de rekencapaciteit van de computer toeliet de niet

metrische camera’s te kalibreren. Gilbert Louis hobrough bracht in 1957 het

digitale beeldcorrelatie op de markt. Maar dit bracht maar een doorbraak in

1981 doordat ze inzagen dat er een mogelijkheid was van het gebruik van

digitale beelden voor precisie fotogrammetrische metingen te bekomen. Maar

na deze doorbraak ging de ontwikkeling van digitale beelden met stijgende lijn

omhoog. Wanneer de tijd vorderde werden de digitale beelden preciezer en

preciezer, waardoor de metingen heel gedetailleerder werden. Daarboven op

komt nog de toenemende rekencapaciteiten van de computers die zorgden

voor ingewikkelde berekeningen. Ook op het gebied van algoritmes voor

beeldreconstructies zien we een hele grote stijging op het vlak van ontwikkeling.

Deze algoritmes dienen om de wereld vanuit een of meerdere beelden te

beschrijven en om de eigenschappen er van te reconstrueren. Vandaag de dag

is fotogrammetrie nog steeds verder aan het ontwikkelen en dit zal niet direct

stoppen.

Fotogrammetrie

Onder fotogrammetrie kunnen we verstaan dat het zich bezig houdt met

interpreteren en het opmeten van beeldmateriaal bij het bepalen en beschrijven

van de vorm en afmeting en ligging van objecten. Toepassingen van

fotogrammetrie zijn voornamelijk het maken van kaarten uit luchtfoto`s die met

speciale meetcamera`s worden gemaakt. Wanneer we Fotogrammetrie willen

bespreken dan, kunnen we dit opdelen in 2 werkwijzen. Namelijk ontschranking

en stereofotogrammetrie.

Figure 6: UAV op terrein

Van de Walle Dieter 1LAM/1C1 2017-2018

Ontschranking

We gaan er vanuit dat het op te meten oppervlakte een horizontaal rechthoekig

vlak is. Wanneer we met een drone (UAV) een luchtopname van een

horizontaal rechthoekig nemen, zal dit object ook als een rechthoek worden

afgebeeld. Wanneer de camera zich boven het midden van de rechthoek

bevindt, dan zal de opname precies verticaal gemaakt worden. Wanneer dit niet

gebeurt treedt er een perspectivische vervorming op. De perspectivische

vervorming hangt dus af van de afwijking van de positie van de camera tegen

opzichte van het

midden van de

rechthoek en de stand

van de camera

verticaal. De grootte

varieert van de

afgebeelde rechthoek

met de afstand tot de

camera. Met andere

woorden wil dit zeggen

de afstand van het

horizontaal vlak tot de

drone. Maar het varieert

ook met de hoek van de

afbeelding ten opzichte van de zijden van de opname met de hoek van de

camera ten opzichte van de verticale as. Al deze variaties zoals perspectivische

vervorming, schaalverschil en rotatie treden op bij het vergelijken van

verschillende opnames door de drone gemaakt van hetzelfde terrein. We

kunnen deze variaties filteren door een projectieve transformatie uit te voeren.

Dit proces dat we nu besproken hebben noemt ontschranking en is alleen

toepasbaar op vlakke terreinen. Maar iedereen weet dat vlakke terrein amper

voorkomen. Bij het ontschranken is het ook mogelijk om tegelijkertijd een

georeferencing toe te passen, maar dit is uiteraard niet noodzakelijk. Wanneer

we dit toch toepassen worden de opnames geprojecteerd naar een

coördinatensysteem in het terrein. Hierna worden de terrein coördinaat bekend

van elk pixel in het getransformeerde beeld. Een andere mogelijkheid is om de

opnames te projecteren op het beeld coördinatensysteem van een opname

naar keuze (referentiebeeld). Na deze uitvoering passen de beide opnames op

elkaar. Maar dit geldt niet voor alle punten, maar alleen voor punten in een

bepaald vlak in het terrein. Ontschranken van een opname naar een

referentiebeeld kan volledig automatisch uitgevoerd worden, maar alleen als

we beschikken over gegevens omtrent de precieze positie en stand van de

camera’s tijdens de beide opnames. Hiervoor hebben we wel een GPS en INS

navigatieapparatuur nodig. Maar zo een GPS/INS systeem kost veel meer dan

de gebruikte cameratoestellen nu. Wanneer we niet hebben, zullen we moeten

Figure 7:Ontschranking

Van de Walle Dieter 1LAM/1C1 2017-2018

gebruik maken van paspunten. Deze paspunten zijn voor beide opnames

zichtbaar en waarvan de beeldcöordinaten in beide opnames worden bepaald.

4 paspunten zijn nodig om de parameters van de transformatie te bepalen.

Maar door weinig paspunten te nemen zijn de paspuntcoördinaten niet

nauwkeurig genoeg, dus in de praktijk zullen we 10 tot 30 paspunten nemen.

Hierdoor zullen we nauwkeurige metingen uitkomen. Wanneer foutieve

paspunten optreden kunnen we deze verwijderen of corrigeren op de grond. De

paspunten dienen in de 3-dimensionale objectruimte zoveel mogelijk in een vlak

te liggen.

Stereofotogrammetrie

Wanneer we spreken van Stereofotogrammetrie dan wil dat zeggen dat we te

maken hebben met een niet vlak terrein. Stereofotogrammetrie wordt dus

gebruikt op niet vlakke terreinen. Ontschranking kan je niet toepassen op niet

vlakke terreinen. Bij stereofotogrammetrie maken we 2 foto’s van hetzelfde

gebied. De diapositieven van deze 2 foto’s worden alle twee in een aparte

projector geplaats. In het instrument waarvan deze projectoren deel van

uitmaken kan je met één oog het linker beeld zien en met het andere oog het

rechterbeeld. We kunnen de projectoren zo bewegen dat ze ten opzichte van

elkaar net zo staan als de camera tijdens de respectievelijke opnamen. Dat wil

zeggen dat de overeenkomstige stralen in 2 aparte stralenbundels elkaar

snijden; nu bekomen we een stereoscopisch model van het terrein. Doordat we

paspunten en instrumentele voorzieningen gebruiken, kan aan het model de

gewenste schaal en de gewenste positie ten opzichte van het horizontale vlak

gegeven worden. Hierdoor is het mogelijk metingen in het model te verrichten

die in de kaart meteen worden omgezet. Deze werkwijze geeft ons een situatie

en hoogte. Bij stereofotogrammetrie wordt meestal gebruikt gemaakt van

luchtfoto’s. Fotogrammetrische methoden kunnen ook worden gebruikt voor

puntsbepaling en ook voor detailmeting.

Van de Walle Dieter 1LAM/1C1 2017-2018

Figurenlijst

Figure 1: UAV in het landmeetkunde: Meet BV - Landmeetkundig en

adviesbureau. (z.j.). Meet bv Meten vanuit de lucht [Foto].

Geraadpleegd op 6 december 2017, van https://www.meetbv.nl/

Figure 2: UAV: The Best Drones of 2017 [Foto]. (z.j.). Geraadpleegd op 6

december 2017, van http://uk.pcmag.com/drones-1/71252/guide/the-

best-drones-of-2017

Figure 3: Klassen en regels voor drones in België: CONRAD. (z.j.). Wet-

regelgeving drones in België [Foto]. Geraadpleegd op 6 december

2017, van

https://www.conrad.be/ce/nl/content/wet_en_regelgeving_drones/wet_e

n_regelgeving_drones;jsessionid=12D339D3891DE9CDECF2874E6C0

5BBD8.ASTPCEN28

Figure 4:Predator drone: Colle, S. T. E. V. E. (2005). General Atomics MQ-1

Predator [Foto]. Geraadpleegd op 6 december 2017, van

https://en.wikipedia.org/wiki/General_Atomics_MQ-1_Predator

Figure 5: Drones leveren pakketjes: BME. (2005, 13 augustus). DPD lanceert

drones in Frankrijk – The future of fulfilment? [Foto]. Geraadpleegd op 6

december 2017, van https://www.bme.be/blog/dpd-lanceert-drones-in-

frankrijk-the-future-of-fulfilment/

Figure 6: UAV op het terrein: RALF WIRTZ. (z.j.). PHOTOGRAMMETRIE /

DROHNE / KOPTER (UAV) [Foto]. Geraadpleegd op 6 december 2017,

van http://www.vermessung-wirtz.de/leistungen/photogrammetrie-

drohne-kopter-uav/

Figuur 7: Ontschranking: De Hollandse Cirkel. (2015). Fotogrammetrie

algemeen [Foto]. Geraadpleegd op 6 december 2017, van

https://www.hollandsecirkel.nl/documentatiecentrum/beeldbank/fotogra

mmetrie/luchtfotogrammetrie/item/6715-fotogrammetrie-algemeen

Van de Walle Dieter 1LAM/1C1 2017-2018

Bronnen

Geertsma, P. (2016, 7 januari). Wat is een drone en waarvoor worden drones

gebruikt? Geraadpleegd op 7 december 2017, van

http://www.technischwerken.nl/kennisbank/techniek-kennis/wat-is-een-

drone-en-waarvoor-worden-drones-gebruikt/

CONRAD. (2016, 17 juni). Wet- regelgeving drones in België. Geraadpleegd

op 7 december 2017, van

https://www.conrad.be/ce/nl/content/wet_en_regelgeving_drones/wet_en_reg

elgeving_drones;jsessionid=93A4605203861ADC4D5C186B93A83C12.ASTP

CEN32

Toepassingen van drones. (2014, 7 augustus). Geraadpleegd op 7 december

2017, van https://wetenschap.infonu.nl/techniek/137787-toepassingen-

van-drones.html

Wat zijn drones? (2014, 1 juli). Geraadpleegd op 7 december 2017, van

https://www.drones.nl/nieuws/2014/07/wat-zijn-drones

Borremans, M. A. A. R. T. E. N. (2012). Georeferentie in 3D fotogrammetrie.

Geraadpleegd op 7 december 2017, van http://docplayer.nl/4046334-

Georeferentie-in-3d-fotogrammetrie.html

De Waal, A. (z.j.). Fotogrammetrie. Geraadpleegd op 7 december 2017, van

http://www.omgevingindepraktijk.nl/sites/default/files/bestanden/Erfgoed

/2a%20Fotogrammetrie.pdf

Dermanis, A. (z.j.). Historical Evolution of Photogrammetry. Geraadpleegd op

7 december 2017, van

http://geomatica.como.polimi.it/corsi/rs_ia/05_Histoty_of_Photogrammet

ry.pdf

Gorte, B. E. N., Van Zuylen, H. E. N. K., & Hoogendoorn, S. E. R. G. E. (2002,

augustus). Opstellen meetsysteem dataverzameling congestie.

Geraadpleegd op 7 december 2017, van

https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid:650e6c4a-3273-48e8-

a385-c0950082accc/datastream/OBJ/download.

The center for photogrammetric training. (z.j.). History of photogrammetry.

Geraadpleegd op 7 december 2017, van

http://ibis.geog.ubc.ca/courses/geob373/lectures/Handouts/History_of_

Photogrammetry.pdf

Alberda, J. E., & Ebbinge, J. B. (1978). Inleiding Landmeetkunde (7e ed.).

Delft, Nederland: Delft Academic Press.