Tag: ภาพถ่ายทางอากาศ

DJI Spark – เมื่อต้องลองของเอาโดรนเซลฟี่ไปบินทำแผนที่ภาพถ่ายทางอากาศ

DJI Spark

ผมมีโอกาสได้ซื้อโดรนตัวแรกสุดในชีวิตเป็นโดรนของ DJI รุ่นเล็กสุดมาลองใช้งานดู สปาร์คถูกออกแบบมาเพื่อด้านสันทนาการเป็นหลักครับ ถ่ายรูปถ่ายคลิปเซลฟี่ มีลูกเล่นเยอะมาก มีตังค์เหลือใช้ก็ซื้อมาใช้ได้ ไม่ผิดหวังแม้แต่ประการใด

20180107_152500

 

ข้อดี

ใช้ง่าย ราคาย่อมเยาว์ บังคับได้สามอย่างคือทั้งภาษาท่าทางมือ (Gesture), โทรศัพท์มือถือต่อตรงกับโดรน และ รีโมทคอนโทรล (Remote control) ถ้าใช้รีโมทคอนโทรลต้องซื้อมาต่างหากหรือซื้อมารวมเรียกว่า Fly More Combo

ข้อเสีย

สำหรับผมแล้ว ปัญหาประการที่หนึ่งคือสปาร์คไม่สนับสนุนการบินตามเส้นทางที่เรากำหนด (Waypoint) นี่เป็นปัญหาหนักใจสำหรับภารกิจนี้ ผมพยายามดูแอปอื่นที่ไม่ใช่ DJI GO 4 เช่น Litchi, Dronedeploy, Autopilot ทุกแอปไม่สนับสนุน ยกเว้นได้ยินว่า Autopilot บน IOS บินด้วย waypoint ได้ แต่ผมใช้แอนดรอยด์ ตัวนี้เลยตกไป (ผมซื้อ Litchi มาด้วย 800 บาท) แต่อย่างไรก็ตามผู้ใช้ในฟอรั่มของ DJI ก็เรียกร้องฟีเจอร์นี้กันพอสมควร มาดูกันว่าอนาคตผู้ผลิตจะใส่ฟีเจอร์นี้ให้หรือไม่ ถึงแม้เราจะบินด้วยแอปอื่นที่ไม่ DJI GO 4 ก็ตามก็อาจจะไม่ได้รับการรับประกันจาก DJI นี่เป็นปัญหาประการที่สอง

ทำไมต้องบินตามเส้นทางที่กำหนด

คือถ้าโดรนสนับสนุนฟีเจอร์นี้ เราสามารถใส่เส้นทางการบินโดยกำหนดจุดให้ แล้วก็ลากเส้นทางจากจุดเหล่านั้นต่อๆกันไป สำหรับหลักการของการบินภาพถ่ายทางอากาศ แต่ละภาพจะต้องเหลื่อมซ้อนกันนี่เป็นหลักการที่สำคัญมาก เพื่อให้เกิดภาพคู่ (Stereo) ทั้ง overlap ในแนวบินขณะนั้นและ overlap กับแนวบินสองข้างที่ขนานกัน วิธีการกำหนดที่ได้ผลที่สุดคือต้องลากเส้นตรงเป็นแนวบินขนานกันไปในพื้นที่นั้นๆ จากนั้นอาจจะเพิ่มเส้นตัดขวางแต่ห่างๆหน่อยเพื่อให้เกิดภาพอีกมุม จะได้เก็บรายละเอียดได้ครบ เมื่อสร้างเส้นทางการบินแล้ว เอาโดรนหน้างานก็สั่งให้บินขึ้นไปเก็บ โดรนจะบินในโหมด Autonomous จนกระทั่งแบตเตอรี่ใกล้หมดในระดับหนึ่ง โดรนจะคำนวณระยะเวลาบินกลับฐาน (Return to Home) ได้อย่างปลอดภัย

client_2018-01-07_13-44-35

ใช้รีโมทคอนโทรลเมื่อต้องบินทำแผนที่ภาพถ่ายทางอากาศ

อันนี้สำคัญมากครับ เพราะใช้รีโมทคอนโทรลจะบังคับโดรนได้ไกลมากกว่าใช้โทรศัพท์มือถืออย่างเดียว ตามคู่มือสปาร์คสามารถใช้ได้ไกลถึง 2 กม. แต่ทำจริงๆไม่ได้ขนาดนั้น เรามาว่ารายละเอียดเรื่องนี้ทีหลัง

20180107_152509

เตรียมพื้นที่ที่จะบิน

ในการบินทำแผนที่ภาพถ่ายทางอากาศสิ่งที่สำคัญที่สุดคือ Marker บนพื้นดินเพื่อเป็นจุดบังคับภาพถ่าย (Photo control หรือ Ground control point) วิธีการจะมีการใช้ Maker แบบชั่วคราว เป็นแผ่นไม้อัดทาสีกากบาท อาจจะใช้สีแดงสีขาวทาให้ตัดกันชัดเจน แล้วนำไปวางเป็นจุดๆตามพื้นที่กระจายๆกันไป ให้พอดีไม่น้อยเกินไปหรือไม่มากเกินไป หรือจะใช้แบบถาวรแบบที่ผมใช้คือในโรงงานมันมีถนน ผมเอาสีแดงสีขาวไปพ่นไว้ ขนาดใหญ่ประมาณ 30 cm x 30 cm ให้พอเห็นชัดจากภาพถ่ายทางอากาศ จากนั้นจะเก็บพิกัด Marker เหล่านี้ด้วยวิธีการใช้กล้อง Total Station เก็บค่าพิกัด แต่ถ้าใช้ RTK ก็จะรวดเร็วขึ้นมาก ข้อดีของ Marker แบบถาวรคือจะมาบินกี่รอบก็ยังใช้ได้ เหมาะกับโรงงานหรือพื้นที่ก่อสร้างที่ต้องการตรวจความก้าวหน้าของงาน

2018-01-05_17-49-492018-01-10_11-57-32

ตรวจสภาพอากาศ

สภาพอากาศบางครั้งต้องตรวจเหมือนกันจากเว็บไซต์ได้แก่ฝนตกไหม หรือหมอกจัด ผมเคยนัดกันไปสิบโมงเช้าปรากฎว่าหมอกลงจัดแทบมองกันไม่เห็นดังรูปด้านล่าง ต้องรออีกสองชั่วโมงตอนเที่ยงแดดถึงไล่หมอกออกไปเริ่มบินได้ตอนบ่ายโมง ถ้าวางแผนล่วงหน้าได้จะไม่ต้องไปให้เสียเที่ยว

20180105_095332

จัดเตรียมอุปกรณ์

ชาร์จแบตเตอรี่ของโดรนและรีโมทคอนโทรลให้เรียบร้อย การเอามาใช้ครั้งแรกต้องมีการ activate โดรนเสียก่อนเพื่อให้ DJI GO 4 ได้รู้จักวิธีการต้องไปอ่านคู่มือหรือดูจากยูทูบที่มีคนเอามาลงเยอะมาก สำหรับในที่นี้ผมจะใช้งานด้วยการต่อโดรนเข้ารีโมทคอนโทรล และต่อรีโมทคอนโทรลเข้ากับโทรศัพท์มือถือ เมื่อต่อเรียบร้อยครั้งแรกจะมีการอัพเดทเฟิร์มแวร์ของโดรน จากน้้นทำการคาลิเบรท Compass, IMU ให้เรียบร้อย แล้วต้องมั่นใจว่า Micros SD Card เสียบอยู่ที่โดรนเรียบร้อย

ปัญหาการเชื่อมต่อ

ตอนซื้อมาผู้ขายโดรน จัดสาย OTG มาให้จ่ายตังค์เพิ่มสองร้อยบาท เพื่อมาต่อรีโมทคอนโทรลเข้ากับโทรศัพท์มือถือบอกว่าเสถียรกว่าต่อด้วยไวไฟ แต่ในความเป็นจริงเมื่อมาต่อแล้วกลับพบปัญหาต่อกันได้มองกันเห็น แต่ข้อมูลบางอย่างเช่นสถานะแบตเตอรี GPS กลับไม่ส่งมามือถือ กลับไปดูตามฟอรั่มพบว่า DJI หยุดสนับสนุนมาสักพักใหญ่ๆแล้ว อาจจะมีปัญหาเรื่องไดรเวอร์ของสาย OTG เอาละกลับมาต่อรีโมทคอนโทรลกับโทรศัพท์มือถือด้วยไวไฟอีกครั้ง ที่นี้การเชื่อมต่อไวไฟจะเป็นสองขยักคือ ไวไฟขยักที่ต่อระหว่างโทรศัพท์มือถือกับรีโมทคอนโทรล และไวไฟระหว่างรีโมทคอนโทรลกับโดรน ที่กลัวกันว่าสัญญานไวไฟสองอย่างนี้จะกวนกันทำให้ไม่เสถียร แต่ตอนนี้ไม่มีทางเลือกอื่นต้องใช้

GSD (Ground Sample Distance)

คือระยะทางบนพื้นดินระหว่างจุดศูนย์กลางพิกเซลของภาพที่อยู่ติดกัน ถ้าค่าน้อยแสดงว่าภาพจะมีความละเอียดมาก  GSD  จะขึ้นอยู่กับความสูงของแนวบินในขณะถ่ายภาพ ถ้าความสูงของแนวบินต่ำจะได้ค่า GSD ที่น้อย ภาพจะมีความละเอียดคมชัดมากขึ้น

วางแผนการบิน

ผมใช้ DroneDeploy มีทั้งเวอร์ชั่นบนโทรศัพท์มือถือและบน Desktop เนื่องจากการบินแบบกำหนดเส้นทาง เราต้องการ GSD (Ground Sample Distance) เท่าไหร่ ถ้าละเอียดมากต้องบินต่ำ แต่แนวบินจะเพิ่มมากขึ้น เอาให้พอเหมาะ จะได้ประหยัดเวลา ประหยัดเงินทอง และที่สำคัญคือข้อมูลมาก จะไปโหลดเครื่องคอมพิวเตอร์ตอนคำนวณอย่างแรง แต่ทางเลือกอื่นก็มีถ้าเสียเงิน สามารถส่งรายการคำนวณไปใช้บริการในคลาวด์ได้ เสียเงินมากก็คำนวณได้ผลลัพธ์เร็วมาก แต่ผมไม่ได้ใช้ขอไม่พูดถึงในที่นี้
จากนั้นกำหนดพื้นลงที่ต้องการบินคร่าวๆบนโปรแกรม สามารถขยับมุมพื้นที่ได้สะดวก เพิ่มได้ง่าย จากนั้นกำหนดความสูงของแนวบิน โปรแกรมจะคำนวณ GSD มาให้ดู และจะคำนวณเส้นทางการบินให้ โดยเอาข้อมูลกล้องถ่ายรูปของโดรนของ DJI Phantom, Maveric ซึ่งผมอนุมานว่าน่าจะใกล้เคียงกับ Spark โปรแกรมจะใช้ข้อมูลกล้องถ่ายรูปของเรา โดยใช้ focal length เราสามารถป้อนเปอร์เซ็นต์ค่า overlap ได้ จากนั้นโปรแกรมจะคำนวณเส้นทางมาให้ สามารถปรับทิศทางการบินได้ตามความต้องการ จากนั้นดูเป็นไกด์ครับ ว่าเส้นทางการบินแนวไหน ห่างกันประมาณเท่าไหร่ พอไปบินด้วยสปาร์คอีกทีจะเป็นการด้นสดๆบนแผนที่ปล่าวๆ ความสนุกอยู่ตรงนี้แหละครับ

chrome_2018-01-10_12-53-35

chrome_2018-01-10_12-54-02

กำหนดและแบ่งแยกพื้นที่

เนื่องจากสปาร์คไม่สนับสนุนการบินแบบกำหนดเส้นทางล่วงหน้า ถ้าพื้นที่ที่ต้องการบินมีขนาดใหญ่ ตัวอย่างกรณีศึกษาที่ผมจะบินประมาณ 70 ไร่ (ถือว่าเล็กสำหรับโดรนรุ่นใหญ่เช่น Phantom 4, Inspire, Mavic) ต้องแบ่งเป็นส่วนๆ เพื่อให้ง่ายตอนโดรนบินขึ้นไปแล้วสามารถมองเห็นโดรนได้ตลอดเวลาและแบตเตอรีของสปาร์คใช้ได้ประมาณ 16 นาที แต่บินจริงๆประมาณสิบนาทีกว่านิดๆต้องรีบเอาลง ถึงพื้นเหลือประมาณ 10% แค่นี้ก็ใจหายใจคว่ำ ฉะนั้นการกำหนดแยกย่อยแผนที่ ก่อนจะบินเราก็เอาโดรนไปกลางๆพื้นที่ย่อยเหล่านั้นแล้วบินขึ้น เพราะแบตเตอรี่น้อยเราต้องไปอยู่กลางพื้นที่ เพื่อไม่ให้โดรนบินขาไปและขากลับไกลมากจะผลาญแบตเตอรี่โดยไม่จำเป็น

Litchi ผู้มาช่วยให้รอด

เนื่องจากบนแผนที่ DJI GO 4 เป็นแผนที่ปล่าวๆ ไม่มีเส้นทางการบิน มันเป็นอะไรที่ยากมากที่จะบังคับให้โดรนบินไปตามเส้นทางได้ ผมตัดสินใจใช้แอพ Litchi (สุ่มเสี่ยงกับการไม่ได้รับประกัน) เพราะในแอพสามารถกำหนด waypoint  ได้แต่สั่งให้บินจาก waypoint ไม่ได้ ผมจะดูเส้นแนวบินจาก Dronedeploy เป็นไกด์ จากนั้นจะจุดลากเส้น waypoint ในแอพของ Litchi จากนั้นเซฟไฟล์ waypoint เอาไว้ใช้ในโอกาสหน้าได้อีก

เทคนิคการบิน

ตอนเอาโดรนขึ้นผมจัดให้โดรนบินอยู่สูงโดยที่ค่าระดับความสูงจากพื้นดินประมาณ 40-50 เมตร ผมต้องการค่า GSD ประมาณ 1.5 ซม.ต่อพิกเซล ตอนบินพยายามบังคับให้แนวบินของโดรนไปในทิศทางตามเส้นแนวบิน ปัจจัยที่บังคับยากเมื่อบินไปแล้วคือกระแสลม ถ้าลมแรงเจอโดรนเล็กบังคับยาก ถ้าตอนบินลมเงียบๆจะดีที่สุด เมื่อต่ออุปกรณ์กันครบ ที่แอพ Litchi ให้เปลี่ยน config ถ่ายภาพ เป็น Capture mode ตั้ง interval ผมเคยใช้ 2 วินาที จะถี่มากเกินไป ลองไปใช้ 10 วินาที ห่างกันไปนิด ปรับมาใช้ 5 วินาที ผมบินด้วยความเร็วครึ่งหนึ่งของความเร็วสูงสุดประมาณ 25 กม.ต่อชม. จำนวนรูปถ่ายถ้าตั้งไว้เป็น infinity จะมีปัญหา โปรแกรมน่าจะมีบั๊ก ผมพบว่าแอพมันไม่ถ่ายภาพนิ่งให้ แอพจะสลับมาในโหมดวีดีโอตลอด ไม่สามารถหยุดได้ ผมตั้งประมาณ 100 รูป ครบร้อยรูปเมื่อไหร่ เราก็กดรีโมทคอนโทรลให้ถ่ายรูปต่ออีกที

เมื่อโดรนบินขึ้นถึงระดับแล้วจากนั้นก็บังคับกล้องให้ก้มมาที่พื้นในตำแหน่ง 85 องศา แล้วได้เวลาเข้าแนวก็บินไปเข้าแนวตามเส้น waypoint เมื่อเข้าแล้วก็กดที่รีโมทคอนโทรลเพื่อเริ่มถ่ายภาพ เรื่องถ่ายภาพเราตั้งเป็น interval ไว้ดังนั้นไม่ต้องกังวล โดรนจะถ่ายภาพให้ตลอดเวลา เรามีหน้าที่บังคับโดรนให้วิ่งไปแนวเส้นทางให้ดีที่สุด พอไปสุดแนวให้หยุดโดรนนิ่งจากนั้นค่อยๆเลี้ยวเป็นมุม 90 จากนั้นเดินหน้าแล้วหยุดเมื่อจะเข้าแนวเส้นทางบินอีกแนว ค่อยๆเลี้ยว 90 องศาอีกครั้งแล้วก็เดินหน้ายาวทำแบบนี้ ดูแผนที่ประกอบ ดูรูปบนโทรศัพท์มือเราที่โดรนถ่ายมาให้ด้วยเป็นะระยะ ตาคอยชำเลืองดูแบตเตอรี่ เพราะมันซดเร็วมาก ผมตั้งให้เครื่องเตือนเมื่อแบตเตอรี่หมด 30% ตามค่าปริยาย สามารถบินต่อได้แต่ต้องมั่นใจว่าโดรนจะบินกลับมาหาผู้บังคับได้ทันเวลา แต่ถ้าซอยพื้นที่บินให้เล็กๆ ไม่ค่อยมีปัญหาครับ เพราะขากลับไม่ไกลกันมาก

รูปด้านล่างแสดงจุดถ่ายภาพบนท้องฟ้าได้จากการใช้ Litchi บินตามแนวเส้น waypoint แต่บังคับให้เข้าเส้นทางแบบแมนวล ก็พอถูๆไถๆ

ปัญหาความไม่เสถียรของการเชื่อมต่อ

ปัญหาที่พบคือถ้าใช้ DJI Go 4 ความไม่เสถียรของการเชื่อมต่อระหว่างรีโมทคอนโทรลกับโดรนหนักหนามากครับ ส่วนใหญ่ตอนเอาบินขึ้นประมาณห้า หกนาทีแรกไม่ค่อยมีปัญหาแต่เลยครึ่งมาบนแอพ DJI GO 4 จะเห็น status ว่า Disconnected คือการเชื่อมต่อระหว่างโดรนกับรีโมทคอนโทรลขาดแล้ว พยายามต่อเชื่อมใหม่บางทีเข้าบางทีหลุดไปดื้อๆ ทั้งๆที่ระยะทางจากรีโมทคอนโทรลไปโดรนประมาณ 100-200 เมตร ปัญหานี้เข้าไปอ่านในฟอรั่มถือว่าเป็นปัญหาอมตะ ตอนแรกผมคิดว่าพื้นที่การบินมันมีไวไฟจากชุมชนอื่นรบกวนมาก แต่ไปลองที่โล่งๆนอกเมืองก็ยังเป็น เมื่อผมหันไปใช้แอพ Litchi กลับเสถียรกว่ามาก แต่การบังคับโดรนบินห่างออกไปประมาณ 500 เมตร สัญญานจะเริ่มขาดช่วง ไม่ได้ถึง 2 กม.เหมือนในคู่มือ ดังนั้นควรให้โดรนอยู่ในระยะห่างจากเราไม่เกิน 400 เมตรจะดีที่สุด

ตัวอย่างรูปถ่ายทางอากาศ

กล้องของสปาร์คเก็บความละเอียดได้ 12 ล้านพิกเซล ก็ถือว่าละเอียดพอใช้ได้ ลองดูภาพตัวอย่าง

DJI_0621

ผมขยายให้ดูชัดๆ ผมสังเกตว่าภาพที่ได้ไม่มีเบลอ นิ่งครับ

0621

โปรแกรมด้านแผนที่ภาพถ่ายทางอากาศ

ที่ผมลองมามีอยู่สามโปรแกรมครับคือ Agisoft Photoscan, Pix4DMapper และ 3DF Zephyr เอาเวอร์ชั่นทดลองใช้มาก่อน ผมพบว่า Agisoft Photoscan กับ Pix4DMapping เก่งกันมากกินกันไม่ลง เนื่องจากผมมีพื้นฐานจากโปรแกรม Erdas Imagine มาก่อนที่สิบกว่าปีที่แล้วเคยใช้ทำแผนที่ภาพถ่ายทางอากาศ ทำให้มีพื้นฐานมาพอสมควร ผมเปิดสามโปรแกรมนี้มาศึกษาใช้งานทีละโปรแกรม ใช้เวลาแกะโปรแกรมประมาณโปรแกรมละไม่ถึงหนึ่งชม.ก็ใช้งานได้ เนื่องจากโปรแกรมออกแบบมามี work flow ให้แทบไม่ต้องทำอะไรเลย ใช้งานง่ายมากๆ
แต่อีกอย่างคือต้องยอมรับว่าเทคโนโลยีด้าน Image Processing พัฒนาไปไกลมาก และโปรแกรมออกมาใช้งานง่ายมากๆ คนไม่เรียน photogrammetry มาก่อนก็สามารถทำงานนี้ได้ งานที่ผมเคยทำงานแบบใช้แรงงานแบบประมาณวิ่งควายตอนทำ Erdas Imagine สม้ยแต่ก่อน ที่ต้องหามรุ่งหามค่ำเริ่มตั้งแต่นำภาพเข้าโปรแกรม วัด tie point วัด Aerial Triangulation จากนั้นวัด DEM ใช้เวลาหลายวัน ตอนนี้ใช้เวลาคำนวณไม่กี่ชม. DEM สามารถ extract มาได้ง่ายๆ แล้วได้ผลงานดี ได้โมเดลสามมิติมาที่ดูเป็นมืออาชีพ สิบกว่าปีที่ผ่านมาเกือบจะตกยุคตกสมัย ตกขบวนรถไฟ แต่จะเปรียบเทียบกันแล้วงานใน Erdas Imagine สมัยแต่ก่อนส่วนใหญ่เป็นภาพถ่ายทางอากาศจากเครื่องบิน ที่กินพื้นที่บริเวณหลายตารางกิโลเมตรผลลัพธ์สุดท้ายเป็นภาพ orthophoto + DEM เลยดูไม่ตื่นเต้น แต่การบินโดรนด้วยความสูงไม่มาก ทำให้ได้ภาพที่คมชัด เมื่่อสร้างสามมิติโมเดลแล้วทำให้ดูชัดเจนสมจริงมาก

ผลงานแผนที่ภาพถ่ายทางอากาศ

ผลงานแรกเอาไปคำนวณใน Agisoft Photoscan ลองดูโมเดลสามมิติที่สร้างโดย Agisoft Photoscan ถึงแม้แนวบินผมจะไม่ได้ตรงแบบบินด้วย waypoint แต่โมเดลที่ออกมาก็ดูดีพอสมควร

photoscan_2018-01-10_14-00-19

ปรับมุมมองอีกมุมหนึ่ง

photoscan_2018-01-10_14-09-23

มาดูที่ Pix4DMapper ตอนสร้างโปรเจคผมตั้งคุณภาพของงานระดับ 3D Maps ทำให้ใช้เวลาคำนวณนานมาก เป็นวันครับ บางครั้งเขมือบเมมโมรีเครื่องโน๊ตบุ๊คจนหมดค้างไปดื้อๆ แต่ในภาพรวมแล้ว User interface ของโปรแกรมออกมาได้เรียบง่าย เข้าใจ ใช้สะดวก มาลองดูภาพ 3D จาก Pix4DMapper ก็สวยสดงดงามไม่แพ้กัน

สรุปภารกิจลองของ

สรุปแล้วการเอาโดรนที่เน้นสันทนาการมาลองทำงานบินทำแผนที่ภาพถ่ายทางอากาศ ที่ใช้ DJI Spark ต้องใช้ความพยายามและออกแรงมากพอสมควร และการใช้แอพของ DJI Go 4 มาบินในภารกิจนี้แทบจะใช้ไม่ได้เลย จึงต้องหันไปใช้แอพอื่นซึ่งเสี่ยงต่อการหลุดรับประกันจากศูนย์ DJI เป็นอย่างยิ่ง แต่เมื่อทำแล้วผลงานออกมาได้น่าพอใจพอสมควร