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Arbeitsablauf einer Dachinspektion mit Thermaldrohne (DJI Mavic 3E)

24-04-2023

Mit der Zunahme großer gewerblich genutzter Gebäude in ganz Deutschland ist die Nachfrage nach einer sicheren und effektiven Inspektion von Dächern erheblich gestiegen.

Jedes Dach ist einzigartig, und für jedes Dach gibt es mehrere Inspektionsanforderungen. Undichte Stellen und Löcher können Tausende von Euro kosten und andere Probleme im Gebäude verursachen, und in großen Gewerbegebäuden können Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen sowie Solarpaneele installiert sein, die alle eine Routineinspektion benötigen.

Mit dem Aufkommen von Drohnen in den letzten zehn Jahren hat sich die Art und Weise, wie wir Dächer inspizieren, verändert. Es besteht keine Notwendigkeit mehr, Leitern zu holen und den Dachboden zu betreten. Mit einem einfachen Drohnenflug können wertvolle Informationen gesammelt werden, die sich leicht weiterleiten und bearbeiten lassen.

In diesem Artikel sehen wir uns die verschiedene Schritte beim Einsatz von Drohnen zur Inspektion eines Daches an.

 

Inhaltsübersicht

Daten sammeln

  1. Objekt begutachten
  2. Festlegen des Inspektionsbereiches
  3. Überprüfen der Sensoreinstellungen
  4. Planen eines Fluges
  5. Erfassen von Daten
  6. Manuelle Inspektion

Daten verarbeiten

  1. Thermische und visuelle Datensätze
  2. Bodenkontrollpunkte/Checkpoints
  3. DJI Terra-Einstellungen

Daten anzeigen

  1. Analyse-Anbieter von Drittanbietern

Roof Inspection Workflow - Solar Roof 2

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Daten sammeln

Objekt begutachten

Dächer gibt es in den unterschiedlichsten Formen und Größen. Einige Inspektionen beziehen sich auf Dächer von Wohngebäuden, viele aber auch auf gewerbliche Dächer. Es ist wichtig, einen Blick auf den Umfang des Projekts zu werfen, um zu verstehen, wie der Standort am besten angegangen werden kann.

Die Größe des Daches ist ein Faktor, der zu berücksichtigen ist. Wenn es sich um ein kleines Dach handelt, können zusätzliche Details innerhalb von Minuten (oder sogar Sekunden) erfasst werden. Bei großen Gewerbedächern kann eine längere Flugzeit erforderlich sein, planen Sie also entsprechend.

Die Höhe des Gebäudes ist ein wichtiger Faktor bei der Planung eines Einsatzes. Ein kurzer Flug zur Spitze des Gebäudes kann Ihnen Aufschluss über die Höhe des Gebäudes geben, so dass Sie den Einsatz besser planen können.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist das Verständnis für die Umgebung des Gebäudes. Die Mavic 3 Enterprise nutzt O3 Enterprise Transmission, um eine stabile Verbindung zur Drohne zu gewährleisten, sowie omnidirektionale Hindernisvermeidung und APAS 5.0, damit die Drohne auch in engen Umgebungen sicher fliegt und nach Abschluss der Mission sicher nach Hause kommt. Wir möchten immer auf sichere Weise fliegen. Wenn Sie also das Dach eines Gebäudes inspizieren, an das ein Parkplatz angrenzt, sollten Sie die FAA-Richtlinien für den Betrieb über Menschen beachten. Achten Sie bei der Planung eines Einsatzes darauf, dass die grüne Fluglinie bei Bedarf nicht zu weit außerhalb des Gebäudes verläuft

Festlegen des Inspektionsbereiches

Auf einem Dach können sich viele verschiedene Objekte befinden, daher ist es wichtig, das Ziel der Inspektion zu kennen.  Unterschiedliche Ziele können eine andere Datenquelle (visuell, thermisch usw.) oder unterschiedliche Anforderungen an die Genauigkeit/Auflösung erfordern.

 

Einige der wichtigsten Anwendungsfälle für Dachinspektionen sind:

  • Erkennung von Rissen/Leckagen
  • Klimaanlagen-Inspektionen
  • Inspektionen von Photovoltaikanlagen
  • Schornstein/Abgasinspektionen
  • Anforderungen an die Messung

Bei Anwendungsfällen, die einen Wärmesensor erfordern (Inspektion von Solarmodulen, Lecksuche, Klimaanlgen-Inspektionen usw.), sollte der Flug oft direkt nach Sonnenuntergang durchgeführt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass keine thermische Belastung durch direktes Sonnenlicht auftritt, aber das Dach/die Solarpaneele sind noch warm vom Tag. Da es mit dem visuellen Sensor in der Dämmerung fast unmöglich ist, Risse in einem Dach zu finden, ist es manchmal erforderlich, dass dasselbe Dach zweimal beflogen wird (vor und nach Sonnenuntergang).

Fliegen Sie zur Lecksuche NICHT direkt nach einem Regenschauer. Warten Sie am besten mindestens 24 Stunden nach dem Regen (bis zu einer Woche danach), um den Abfluss/die Leckage zu verstehen. Auch die thermische Analyse ist eine Herausforderung, wenn zu kurz nach einem Regenereignis geflogen wird und stehendes Wasser ein Problem verbirgt.

Es ist auch wichtig, die Größe des Gebäudes abzuschätzen. Versuchen Sie nicht, beim ersten Mal 5 Meter über der Dachspitze eines sehr großen Geschäftsgebäudes zu fliegen. Das würde nicht nur zu lange dauern, sondern könnte für einen unerfahrenen Piloten auch zu einem gefährlichen Flug werden. Mit der 42-minütigen Flugzeit des Mavic 3 Enterprise und dem angebrachten RTK-Modul sind auch große Einsätze möglich - man muss nur entsprechend planen.

Die Anforderungen an die Datengenauigkeit für Ihre Dachinspektion sind ein weiterer Aspekt, den es zu berücksichtigen gilt. Mit der Mavic 3 Enterprise und dem RTK-Modul können Sie jedoch zentimetergenaue Daten generieren, ohne dass Sie Bodenkontrollpunkte benötigen (Kontrollpunkte sind jedoch weiterhin erforderlich, um die Genauigkeit zu überprüfen). Oftmals ist die Datengenauigkeit nicht von primärer Bedeutung, da viele dieser Anwendungsfälle auf Inspektionen ausgerichtet sind, aber wenn die Daten mit anderen Baustellendaten abgeglichen werden müssen, ist RTK eine hervorragende Option. RTK-, PPK- und Cloud-PPK-Technologien können Ihnen helfen, ein hohes Maß an Genauigkeit für Ihr Projekt zu erreichen.

Überprüfen der Sensoreinstellungen

Bei der Wahl der Kamera-/Sensoreinstellungen sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen. Die automatische Einstellung reicht in der Regel aus, um gute Daten zu sammeln. Wenn Sie jedoch einige Richtlinien für die Einstellung des visuellen Sensors suchen, finden Sie hier unsere Empfehlungen:

  • 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 Wärmebildaufnahmen): ALLE

Roof Inspection Workflow 1 - Visual and Thermal

  • 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.

Roof Inspection Workflow 2 - IronRed

 

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 viel heller sein, als man denkt, und wenn man die Kameraeinstellungen am ersten Wegpunkt manuell einstellt, sind die Bilder oft "verwaschen".

 

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Planung eines Fluges

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 Thermik erforderlich ist, 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:
      • 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:
    • 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

Roof Inspection Workflow 4 - Flight Altitude

  • Wenn eine 3D-Rekonstruktion Ihr Ziel ist, kann die Mavic 3 Enterprise-Serie die Smart Oblique-Funktion nutzen. Damit kann der Gimbal während des Fluges gesteuert werden, um automatisch schräge Bilder anstelle von NADIR aufzunehmen.
    • WICHTIG: Wenn das Ziel eine Solarinspektion auf einem Dach mit Thermik ist, wird Smart Oblique für genaue Temperaturmessungen NICHT EMPFOHLEN.
  • Flugrichtung und -geschwindigkeit sind weitere zu berücksichtigende Aspekte. Die Mavic 3 Enterprise ist mit einem mechanischen 4/3"-Verschluss ausgestattet, der schnelle Aufnahmen bei gleichbleibender Bildgenauigkeit und minimaler Bildverzerrung ermöglicht. Mit einer Aufnahmedauer von 0,7 Sekunden kann die Drohne viel schneller als frühere Versionen erfassen. 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, 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.

Roof Inspection Workflow 5 - Flight Speed

Erfassen von Daten

Nachdem Sie das Gebäude kennengelernt, den Umfang des Projekts festgelegt und Ihre Kartierungsmission vorbereitet haben, sollten Sie bereit sein, den Standort zu erfassen.

Vergewissern Sie sich immer, dass Sie mit Ihrer Drohne eine Sichtverbindung aufrechterhalten können, was bei der Erfassung von Gebäudedächern schwierig sein kann. Behalten Sie den Flugplan der Drohne und die FPV-Kamera genau im Auge, um sicherzustellen, dass Sie nicht über Personen hinwegfliegen. Wenn Ihre Mission beendet ist, kehrt die Drohne entweder zu Ihnen zurück oder bleibt in der Warteschleife (je nach den Einstellungen für das Missionsende).

Roof Inspection Workflow 6

Manuelle Inspektion

Nach Abschluss der automatischen Mission können Sie (optional) zusätzliche Daten des Standorts erfassen. Der unten gezeigte Bildschirm für die manuelle Erfassung verfügt über zahlreiche Funktionen, mit denen Sie das Beste aus Ihrer manuellen Inspektion herausholen können.  Die Mavic 3 Enterprise und die Mavic 3 Thermal verfügen beide über einen 56-fachen Hybrid-Telezoom-Sensor. Mit dem rechten Scrollrad können Sie die Zoomstufe des Sensors einstellen.

Link Zoom GIF compressed

Um das Ziel bei der manuellen Inspektion mit der Mavic 3T besser zu verstehen, bietet DJI die Side-by-Side-Ansicht an, die sowohl die Zoom- als auch die Thermalkamera nebeneinander zeigt. Durch Klicken auf die SBS-Schaltfläche auf dem Bildschirm können Sie beide Ansichten gleichzeitig anzeigen lassen.

Roof Inspection Workflow 7 - Split Screen

Wenn Sie den Zoom-Sensor mit dem M3T verwenden, empfehlen wir auch die Verwendung der Link-Zoom-Funktion, um den Zoom- und den Wärmebildsensor auf der gleichen Zoomstufe zu halten.

Roof Inspection Workflow 8 - Link Zoom Enabled

 

Daten verarbeiten

Thermische und visuelle Datensätze

Nachdem der Standort erfasst wurde, ist es an der Zeit, die Daten in ein hochwertiges 2D-Orthomosaik und 3D-Modell umzuwandeln. Mit DJI Terra ist der Prozess einfach, um großartige Datensätze zu erhalten. Schauen Sie sich dieses Video an, um mehr über die Schritte zur Datenverarbeitung mit DJI Terra zu erfahren.

 

Schnelle Schritte zur Verarbeitung von Daten mit DJI Terra sind:

  • Importieren Sie die Fotos/Ordner in DJI Terra
    • Wenn Sie sowohl visuelle als auch thermische Datensätze verarbeiten, empfehlen wir, die Datensätze separat zu verarbeiten.
  • Wählen Sie die gewünschten Ausgabetypen (2D-Karte, 3D-Modell) und Dateierweiterungen (Tiff, Obj, etc.) aus und definieren Sie das Koordinatensystem (wenn Sie einen NTRIP-Dienst verwenden)
    • Starten Sie die Aerotriangulation
    • Optional können Sie an dieser Stelle die Grenzen der Rekonstruktion ändern. Dies kann die Verarbeitungszeiten und die Größe der Ausgabedaten beschleunigen, wenn Sie sich nur auf das zusammenzufügende Objekt konzentrieren.
  • Optionaler Schritt: Importieren Sie Bodenkontrollpunktdaten und wählen Sie den richtigen EPSG-Code für die Region. Weitere Informationen finden Sie in dieser Anleitung für Bodenkontrollpunkte.
  • Führen Sie die Schritte zur Rekonstruktion der 2D-Karte und des 3D-Modells aus

Roof Inspection Workflow 9 - 3D Model

Roof Inspection Workflow 10 - 3D Model Thermal

Bitte beachten Sie, dass DJI Terra keine radiometrisch zusammengesetzte Ausgabe garantiert, sondern nur die Rohbilder.

Wenn Sie fertig sind, können Sie den Genauigkeitsbericht ansehen, um die Kartengenauigkeit zu verstehen. Ihre Daten sind nun bereit zum Betrachten und Exportieren.

Wir möchten Sie ermutigen, Terra mit einer 1-monatigen Testversion auszuprobieren, die Sie am Ende der DJI Terra-Webseite finden.

 

Daten anzeigen

DJI Terra verfügt über eine Reihe von Funktionen, die Ihnen helfen, Ihre Daten anzuzeigen und zu analysieren. Mit unseren Anmerkungswerkzeugen können Sie Risse und Lecks vermessen, und mit der Maus können Sie im 3D-Modell navigieren. Für die Anzeige über einen längeren Zeitraum verfügt DJI Terra über ein Tool, mit dem Sie das 3D-Modell auf unbestimmte Zeit umkreisen können.

Schauen wir uns die typischen Ergebnisse für Dachinspektionen an.

Bei der Suche nach undichten Stellen, Rissen und thermischen Unregelmäßigkeiten wird häufig ein 2D-Orthomosaik anstelle eines 3D-Modells analysiert. Ein 3D-Modell hilft dabei, den Standort aus einer bestimmten Perspektive zu betrachten, aber oft analysieren Analysetools von Drittanbietern für thermische Inspektionen die Rohbilder anstelle des 3D-Modells. Wenn ein Kunde nach einem Datensatz fragt, finden Sie hier einige von DJI Terra unterstützte Ausgaben. Alle exportierten Daten sind georeferenziert und können in ein Analysetool eines Drittanbieters Ihrer Wahl importiert werden (DroneDeploy, Raptor Maps, etc.)

DJI hat auch ein Tool zur thermischen Analyse. Mit dieser Anwendung können Sie Rohbilder und verarbeitete Datensätze analysieren, um die Temperaturmesswerte vollständig zu verstehen. Es gibt auch ein öffentlich zugängliches Tool von Eric Olsen, mit dem Sie Ihre Thermaldaten in RJPG konvertieren können, um sie in die Thermoanalyse-Tools von Flir zu importieren.

Analyseanbieter von Drittanbietern

Es gibt viele spezialisierte Lösungen für die Automatisierung von Inspektionsanalysen. Wenn Sie die Risserkennung, Leckerkennung, Solarinspektionen und vieles mehr automatisieren möchten, sollten Sie sich diese Lösungsanbieter ansehen, die bei der Automatisierung des Arbeitsablaufs helfen können.

DroneDeploy ist ein Cloud-Anbieter, der weltweit über 500 Millionen Hektar Land kartiert und verarbeitet hat. Die Tools von DroneDeploy eignen sich für viele verschiedene Branchen (Bauwesen, Landwirtschaft, Öl und Gas, Solar usw.). DroneDeploy verfügt über einige spezialisierte Tools und Berichte speziell für Dachinspektionen.

Der Dachbericht von DroneDeploy hilft bei der Ermittlung der Abmessungen von Dächern anhand eines verarbeiteten 3D-Modells. Der Anwendungsfall ist eher für die Planung von Solardachinstallationen und das Verständnis der Dachgröße, aber es gibt keine automatische Schadenserkennung.

Roof Inspection Workflow 12 - DroneDeploy

DroneDeploy verfügt auch über ein Werkzeug für die radiometrische Wärmeanalyse, das bei der Ermittlung von Problemen innerhalb einer Wärmekarte helfen kann. Verwenden Sie einfach das Histogramm auf der linken Seite, um den Temperaturbereich zu ändern. Außerdem gibt es ein Tool, mit dem Sie die Unterschiede zwischen mehreren Flugdaten vergleichen können.

Roof Inspection Workflow 13 - DroneDeploy Thermal

Wenn Sie sich mehr auf die Erkennung von Schäden konzentrieren möchten, sind Loveland Innovations und Eagleview zwei hervorragende Optionen für die automatische Erkennung von Schäden. Sie verfügen über eine Reihe von Tools, mit denen nicht nur Haarrisse, sondern auch kleine Löcher und Vertiefungen durch Hagel und Baumschäden erkannt werden können. Werfen Sie einen Blick auf das IMGING-Webtool von LoveLand Innovation zur Analyse der Daten sowie auf eine Beispielberichtsseite von Eagleview:

Roof Inspection Workflow 14 - LoveLand - IMGING

Und wenn sich der Anwendungsfall auf die Wärmebildanalyse konzentriert, ist Raptor Maps für die Wärmebildanalyse bekannt. Mit bisher über 50 GW analysierten Solarmodulen sind die Tools von Raptor Maps die erste Adresse für die Analyse von Solarmodulen. Sehen Sie sich unten einen Screenshot aus dem Tool an, um die Inspektionen von Solarmodulen zu verstehen.

Roof Inspection Workflow 16 - Raptor Maps

Fertigstellung

Wenn Sie Fragen zum Einsatz von Drohnen bei der Drohneninspektion oder bei anderen Inspektionsverfahren haben, wenden Sie sich bitte an uns (info@proflycenter.com). Wir werden ein entsprechendes Informationspaket für Sie zusammenstellen und bei Bedarf entsprechende Materialien zur Verfügung stellen.

Drohnen werden in der Industrie immer häufiger eingesetzt. Es lohnt sich also, diese Technologie auch in der Dachinspektion einzuführen, denn die Einsparungen an Zeit, Personal und Inspektionsqualität sind die Investition wert.

 

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