Co dwie kamery, to nie jedna. Test odbiornika EFIX F8

W Polsce dystrybutorem rozwiązań EFIX-a, chińskiego producenta wchodzącego w skład grupy CHCNAV, jest firma Geoida Jacek Jerzewski (dawniej PUH Geoida Jan Jerzyk). To dzięki jej uprzejmości mogliśmy przetestować F8 – najnowszy odbiornik satelitarny wyposażony w coraz popularniejszą funkcję „wizualnego pozycjonowania”. Zanim jednak przejdziemy do opisu tej technologii, warto przytoczyć kilka podstawowych informacji nt. instrumentu EFIX-a.

•Trochę faktów

F8 to odbiornik o stosunkowo niewielkiej wadze (750 g) wyposażony w 1608-kanałową płytę Unicore UM980 pozwalającą na śledzenie satelitów GPS, GLONASS, Galileo i BeiDou. Katalogowa dokładność pozycjonowania w trybie RTK to 8 mm + 1ppm w poziomie oraz 15 mm + 1 ppm w pionie. Poza tym F8 może być wykorzystywany w pomiarach statycznych, a dzięki wbudowanemu modemowi UHF – także w trybie baza-rover. Komunikacja z kontrolerem odbywa się natomiast z wykorzystaniem technologii Bluetooth lub wi-fi. W przypadku utraty łączności ze strumieniem poprawek RTK centymetrową dokładność pomiaru pozwala zachować system RTK KEEP. Wbudowana bateria ładowana za pomocą złącza USB typu C zapewnia około 16 godzin nieprzerwanej pracy w trybie RTK i 9 godzin w trybie wykorzystującym kamery.
Ponadto, o czym nie można zapomnieć, odbiornik został wyposażony w 100-hercową jednostkę 4D-IMU nowej generacji pozwalającą na pomiary z wychyloną tyczką (oczywiście pod warunkiem zachowania rozwiązania fixed). Teoretycznie możliwe jest wyznaczanie położenia przy dowolnym wychyleniu, jednak wskazywana przez producenta granica to 60° – po jej przekroczeniu, o czym poinformuje nas program polowy, dokładność zaczyna spadać. Do 60°, zgodnie z zapewnieniami przedstawiciela Geoidy Patryka Chojnowskiego, wykorzystanie IMU wprowadza około 1–3 cm błędu – w zależności od zakresu wychylenia. Kalibracja jednostki inercyjnej polega na wykonaniu raptem kilku ruchów tyczki z instrumentem, choć w praktyce nawet to nie jest konieczne, gdyż IMU może zainicjalizować się w trakcie spaceru do miejsca pracy (czasem wystarcza przejście około 0,5 m). Co jednak istotne, przy regularnym użytkowaniu odbiornika konieczność przeprowadzenia kalibracji pojawia się niezwykle rzadko.

Pomiar odbiornikiem GNSS F8 przed siedzibą redakcji Geoforum.pl

•Jak fotografować odbiornikiem

Najwyższa pora przejść do elementów, którym poświęciliśmy najwięcej czasu podczas testowania F8 – do dwóch wbudowanych kamer. Obiektyw jednej z nich (o matrycy 5 Mpx) skierowany jest w przód, drugiej (2 Mpx) – w dół. Ta przednia służy do zbierania materiału fotograficznego wykorzystywanego następnie m.in. do pomiarów punktów na ekranie kontrolera lub komputera. Dlaczego napisaliśmy „między innymi”? Za chwilę wszystko wyjaśnimy.
W EFIX F8 mamy do dyspozycji dwa tryby pomiarów wizyjnych: „Dla analizy wizualnej” oraz „Do modelowania 3D”. Co ważne, przy pozyskiwaniu danych obowiązują te same zasady. W trakcie pomiaru powinniśmy poruszać się jednostajnym krokiem z kamerą cały czas skierowaną na interesujący nas obiekt. Oczywiście podczas prac muszą panować dobre warunki oświetleniowe (wczesnym rankiem czy późnym wieczorem nie uzyskamy zadawalających wyników), a instrument musi zachowywać rozwiązanie fixed.
Ponadto staramy się nie trząść odbiornikiem, nie przechylać nadmiernie tyczki i utrzymywać zalecaną odległość od obiektu. Zgodnie ze specyfikacją wynosi ona od 2 do 15 m. Po przekroczeniu tego zakresu oczywiście uzyskamy dane, ale o mniejszych dokładnościach niż podane w specyfikacji. Przy odległości powyżej 15 metrów interesujący nas element może się odwzorować na zdjęciu jako niewielki punkt trudny do jednoznacznego zidentyfikowania. Dodatkowo należy pamiętać, że wizualne pozycjonowanie bazuje na wcięciach fotogrametrycznych. Dlatego warto zadbać o „dobre” kąty i, przykładowo, narożnik budynku, który chcemy pomierzyć, uchwycić z dwóch stron. Wszystkie te zasady łatwo przyswoić i nawet osoba, która nigdy nie korzystała z odbiornika fotogrametrycznego po krótkim przeszkoleniu z łatwością sobie z nim poradzi.

•Tryb pomiarowy

Pomiar w trybie „Dla analizy wizualnej” może trwać od 5 do 60 sekund. Kamera wykonuje wówczas zdjęcia z częstotliwością 2 Hz, czyli maksymalnie 120 zdjęć. Z kolei minimalna liczba fotografii, po pozyskaniu których możliwe jest zakończenie pomiaru, to 10. Następnie program polowy kontrolera rozpoczyna przetwarzanie zdjęć, które trwa około 1 minuty dla każdych 10 sekund pomiaru za pomocą kamery. W tym czasie, niestety, nie wykonamy na kontrolerze żadnych innych czynności, ale równie dobrze możemy zlecić programowi przetworzenie danych w biurze. Po zakończeniu przetwarzania możemy już przystąpić do pomiarów na zdjęciach.

Pomiar w trybie „Dla analizy wizualnej” w aplikacji eField

Choć do wyznaczenia współrzędnych wybranego punku wystarczy wskazanie tylko na jednej fotografii, warto takich wskazań zrobić więcej. Nie jest to trudne, gdyż program po pierwszym oznaczeniu „podpowiada nam” położenie punktu na pozostałych zdjęciach, na których jest widoczny, a dzięki temu zyskujemy lepszą dokładność. Na dokładność wpływa też umiejscowienie mierzonego elementu na fotografii. Gdy znajduje się on w centrum zdjęcia, ograniczamy wpływ błędu dystorsji radialnej.

•Tryb do modelowania

Tryb „Do modelowania 3D” różni się od „Dla analizy wizualnej” przede wszystkim maksymalnym czasem pomiaru – wynosi on aż 60 minut. Dzięki niemu możemy pozyskać ogromne ilości danych, które, co zrozumiałe, nie nadają się do wykorzystania w terenie. Przetworzymy je w biurze na kontrolerze lub na komputerze z dowolnym oprogramowaniem fotogrametrycznym (po wgraniu zdjęć z geolokalizacją oraz pliku metryki kamery). W efekcie otrzymamy model 3D, na którym możemy m.in. wykonywać pomiary. Warto podkreślić, że w desktopowym oprogramowaniu przetworzymy też materiały pozyskane w trybie „Do modelowania 3D”.
Przedstawiciel Geoidy przyznał, że zachęca swoich klientów do obejścia po skończonej robocie mierzonego terenu z włączonym trybem „Do modelowania 3D”. – W ten sposób uzyskują szczegółowe odwzorowanie i możliwość wykonania uzupełniających pomiarów bez konieczności powrotu na miejsce – powiedział Patryk Chojnowski.

•Sprawdzamy dokładność

Do tej pory nie wspomnieliśmy jeszcze o dokładności wizualnego pozycjonowania w EFIX F8 – najwyższy czas się tym zająć. Dokładność postanowiliśmy zweryfikować, mierząc kilka punktów załamania krawężnika przed siedzibą redakcji Geoforum.pl w dwóch trybach – RTK oraz „Dla analizy wizualnej”. Otrzymane przez nas współrzędne różniły się do siebie od 1 do 5 cm. O ile, o czym już wspomnieliśmy, sam pomiar wizyjny nie przysparza wielu trudności, o tyle samo wskazywanie punków na zdjęciu wymaga już pewnego skupienia i doświadczenia. Z pewnością w kolejnych pomiarach uzyskalibyśmy bardziej zbliżone do siebie wyniki.
Ponadto warto wspomnieć, że podczas naszych testów panowały bardzo niekorzystne warunki jonosferyczne, co, oczywiście, nie pozostało bez wpływu na uzyskane współrzędne.

Zrzuty z aplikacji eField – pomiar krawężników

•Pora na tyczenie

Drugą funkcją, której przyjrzeliśmy się bliżej w trakcie testów, było tycznie z wykorzystaniem nie jednej, a dwóch kamer F8. Bowiem w przypadku, gdy znajdujemy się w odległości większej niż 10 m od tyczonego elementu uruchamia się przednia kamera. Na kontrolerze uzyskujemy wówczas obraz w czasie rzeczywistym z nałożoną graficzną informacją o położeniu tyczonego punktu (lub łuku, linii, polilinii – jeśli tyczymy te elementy). W sytuacji gdy punkt znajduje się poza polem widzenia przedniej kamery, program za pomocą strzałek wyświetlanych na ekranie podpowie nam, w którą stronę należy się obrócić.
Obraz w kontrolerze przełączy się na dolną kamerę dopiero wówczas, gdy znajdziemy się bliżej niż 10 m od tyczonego punktu. Wtedy możemy już precyzyjnie umiejscowić instrument we właściwym miejscu. We wszystkim pomaga jeszcze sygnał dźwiękowy, narastający wraz ze zbliżaniem się do docelowej lokalizacji.

Na punkcie osnowy geodezyjnej

Funkcję tyczenia przetestowaliśmy, wyszukując w terenie punkt osnowy szczegółowej na podstawie współrzędnych pozyskanych z serwisu Geoportal.gov.pl. Dzięki obydwu kamerom odnalezienie punkt nie sprawiło nam żadnych trudności. Ponadto wskazane przez F8 miejsce znajdowało się w odległości mniejszej niż 1 cm od rzeczywistego położenia punktu osnowy.
Jak zapowiedział Patryk Chojnowski, funkcja tyczenia z wykorzystaniem kamer będzie przez EFIX-a dalej rozwijana. Już niedługo ma się pojawić możliwość wgrania pliku DXF, który będzie wyświetlał się na obrazie z kamer.

• Co w zestawie

EFIX F8 dostępny jest u polskiego dystrybutora w cenie 18 tys. zł. Obejmuje ona nie tylko odbiornik. W skład zestawu wchodzą ponadto m.in.: zaprojektowany specjalnie do odbiorników EFIX-a kontroler FC2, działające na Androidzie oprogramowanie polowe eField, węglowa tyczka teleskopowa z wbudowanym kompasem, libellą oraz uchwytem i specjalna gumowa ochrona na odbiornik. Całość objęta jest 2-letnią gwarancją. Oczywiście klient może zrezygnować np. z kontrolera (zamiast niego może skorzystać z własnego smartfona lub tabletu z systemem Android).

Waliza transportowa, w której znajdują się m.in. odbiornik EFIX F8 w gumowej osłonie oraz kontroler FC2

Podczas testów przedstawiciel Geoidy chwalił się, że już teraz nowy EFIX cieszy się dużym zainteresowaniem klientów, a dostępne instrumenty są chętnie wypożyczane na pierwsze testy w terenie.
W naszym odczuciu F8 to intuicyjny w obsłudze sprzęt, który dzięki wbudowanym kamerom może ułatwić pracę geodetów. Wyznaczenie współrzędnych trudno dostępnego punktu, np. za ogrodzeniem, stanie się prostsze, podobnie jak domierzenie elementów, o których zapomnieliśmy, będąc w terenie.

Damian Czekaj