To af de mest populære metoder til droneopmåling er fotogrammetri og LiDAR. Men hvilken teknologi skal du vælge? Svaret er ikke et enkelt “enten-eller”, for begge metoder har deres styrker og svagheder, og de supplerer hinanden afhængigt af terrænet og projektets behov. I dette indlæg giver vi en objektiv sammenligning i et letforståeligt sprog, så både erfarne teknikere og nybegyndere kan være med. Vi forklarer, hvad fotogrammetri og LiDAR er, ser på fordele og ulemper ved hver, og giver konkrete eksempler på udstyr som Wingtra, 3DT Scanfly LiDAR, DJI Mavic og Matrice-serien.

Hvad er fotogrammetri og LiDAR?

Fotogrammetri betyder, at man bruger almindelige fotografier til at generere en 3D-model eller et kort. En drone med et RGB-kamera tager adskillige overlappende billeder af området. Ved hjælp af specialsoftware (f.eks. Pix4D eller DJI Terra) kan disse billeder omdannes til et 3D-kort eller en punktsky ved at finde fælles punkter i overlap mellem fotos. Resultatet er typisk en 3D-model af terrænet og evt. et samlet ortofoto. Fotogrammetri er en ”passiv metode” – den er afhængig af lys udefra (sollys) og “ser” kun det, kameraet kan se. Det betyder, at fotogrammetri fungerer bedst i godt, stabilt dagslys og på overflader med tekstur og detaljer. Under ideelle forhold kan fotogrammetri levere meget detaljerede data med farve og tekstur (RGB-billeder) på hele modellen. Det bedste vejr til fotogrammetri med drone er en overskyet og vindstille dag.

LiDAR (en forkortelse for Light Detection and Ranging) er derimod en aktiv sensor. En LiDAR-scanner på dronen udsender tusindvis af laserpulser i sekundet og måler, hvor lang tid det tager for lyset at kaste tilbage efter at have ramt terræn eller objekter. Ved at beregne tiden og vinklen for hver puls, opbygges en 3D-punktsky af omgivelserne. Fordi LiDAR bruger sine egne laserlys, kan den “se” ting, som et kamera ikke kan: Laserstrålerne kan nemlig trænge igennem små mellemrum i løv og grene og ramme jorden under selv tæt vegetation. På den måde kan LiDAR “skære” gennem vegetation og måle terrænet nedenunder, hvilket er stort set umuligt med fotogrammetri alene. LiDAR er heller ikke afhængig af sollys eller gode lysforhold – den kan operere helt perfekt i mørke eller delvist skyet og skiftende vejr. Til gengæld optager LiDAR typisk kun afstande (x, y, z-koordinater) og evt. en intensitetsværdi for refleksionen; den giver som udgangspunkt ikke naturlige farver på punkterne (medmindre man kombinerer med et kamera). Derfor resulterer LiDAR-data som regel i en rå punktsky (som kan farvelægges eller viderebehandles), mens fotogrammetri giver en fotorealistisk model med teksturerede overflader direkte fra billederne.

Fordele ved fotogrammetri

Fotogrammetri med droner er blevet populært, fordi det er tilgængeligt og relativt billigt. I praksis kan man komme i gang med en standard drone med et godt kamera, uden behov for specialiseret laserscanner-udstyr. De fleste moderne dronekameraer (f.eks. 20 MP-kameraet på DJI Mavic 3 Enterprise) kan levere højopløselige billeder med en GSD (Ground Sample Distance) på få centimeter pr. pixel afhængigt af flyvehøjden. Med RTK (Real Time Kinematic) eller PPK (Post Processed Kinematic) GNSS-teknologi kan billederne geotagges meget præcist, så man opnår centimeter-nøjagtighed i det endelige kort. For eksempel har DJI’s Mavic 3 Enterprise et kamera med mekanisk lukker og kan udstyres med et RTK-modul, hvilket muliggør kortlægning med centimeternøjagtig præcision på selv mindre droner.

En anden klar fordel ved fotogrammetri er, at det giver visuelt intuitive produkter. Man får ortofotos og 3D-modeller med rigtige farver som tekstur, hvilket gør det nemt for alle interessenter at forstå resultatet. I byggeri og anlæg kan man f.eks. bruge et dronekort (ortofoto) som dokumentation eller til at måle afstande, arealer og volumener direkte i det fotorealistiske billede af byggepladsen. Fotogrammetri er især velegnet til områder, der er frie for høj vegetation eller kun har lav bevoksning. Har man f.eks. en ryddet byggegrund, en vejstrækning eller en jordbunke, kan en drone hurtigt flyve over og tage billeder, der omsættes til en meget detaljeret 3D overflademodel og ortofoto. Man kan dække ret store arealer per flyvning, især hvis man bruger en fastvinget drone (f.eks. WingtraOne eller WingtraRAY) der kan flyve højt og hurtigt. Faktisk kan en fastvinget mapping-drone som WingtraOne GEN II dække op mod flere hundrede hektar på én flyvning og stadig opnå centimeter-opløsning på billederne.

Det skal dog nævnes, at fotogrammetri har sine begrænsninger. Metoden kan kun kortlægge det, kameraet kan se. Det vil sige, at tæt bevoksning skærmer for jorden under – en fotogrammetrisk opmåling af f.eks. skov eller et bevokset kuperet terræn vil mangle information om terrænet under træerne. Ligeledes kan meget ensartede eller blanke overflader volde problemer: Hvis et område mangler tekstur (f.eks. en sne- eller sandflade, eller et tag med ensfarvet tagpap), kan softwaren have svært ved at finde fæstpunkter og danne dybde i disse områder. Fotogrammetri er også afhængig af gode lys- og vejrforhold – for lidt lys, skiftende lys under flyvningen, skygger, støv eller tåge kan forringe billedkvaliteten og dermed nøjagtigheden. Trods disse udfordringer er fotogrammetri stadig førstevalget i mange projekter, fordi det er omkostningseffektivt og giver et letforståeligt resultat med masser af god visuel information.

Hvornår er LiDAR bedre?

LiDAR-teknologi kommer til sin ret i de situationer, hvor fotogrammetri kommer til kort. Tæt vegetation, komplekst terræn eller krav om høj præcision og detaljegrad er de klassiske eksempler. Hvis du skal lave en højdemodel af bunden i et skovområde, vil LiDAR være overlegen. LiDAR kan, ved hjælp af sine laserpulser, ”se” ned mellem bladene og registrere punkter på jorden under træerne. Resultatet er en digital terrænmodel med terrænets “bare jord”, hvor fotogrammetri typisk kun ville give en overflademodel af trækroner og buske. Wingtra fremhæver netop, at LiDAR muliggør opmåling under vegetation.

LiDAR er også oplagt, når man har brug for ekstra høj præcision på højdeinformation. Fordi LiDAR måler direkte med laser, kan man opnå meget nøjagtige punkter. I landmåling til f.eks. infrastrukturprojekter (veje, jernbaner mv.) kan LiDAR-baseret opmåling give et solidt grundlag for at beregne skråninger, højdekoter og volumen af udgravninger med høj pålidelighed. Samtidig har LiDAR ofte en høj punkttæthed – moderne dronescannere kan levere mange hundrede punkter per kvadratmeter, hvilket betyder detaljerede 3D-punktskyer. Dette er nyttigt, hvis man skal fange små detaljer: for eksempel kan LiDAR ofte detektere tynde elementer som el-ledninger eller mindre detaljer i konstruktioner, som fotogrammetri kan have svært ved at gengive hvis de er meget små eller mangler kontrast.

En anden fordel er, at LiDAR ikke er afhængig af lysforhold. Man kan flyve i skumring, mørke vinterdage eller om natten uden at miste datakvalitet, da laserscanneren selv leverer ”belysningen” fra laserpulserne. Derudover peger nogle på, at databehandlingstiden for LiDAR kan være kortere – man får en punktsky direkte fra udstyret, hvor fotogrammetri kræver tung billedprocessering for at beregne en punktsky. I praksis afhænger dette dog af software og workflow; mange moderne fotogrammetri-løsninger er ret automatiserede, så forskellen i arbejdsindsats udlignes noget.

Ulemper ved LiDAR skal også med i overvejelserne. Først og fremmest er LiDAR-udstyr stadig dyrere end et kamera. En drone med LiDAR koster mere end en fotogrammetri-løsning, både i indkøb og ofte også i software. Der kræves også en vis teknisk ekspertise for at indsamle og behandle LiDAR-data korrekt, da workflowet involverer håndtering af rå punktskyer, kalibrering af sensorer (IMU/GNSS) osv. Et andet punkt er, at LiDAR-punktskyer mangler farve, medmindre man kombinerer LiDAR med et RGB-kamera. Nogle LiDAR-systemer (som DJI Zenmuse L1) har et indbygget kamera netop til at farvelægge punktskyen, så man får det bedste fra begge verdener.

Samlet set er LiDAR bedst, når opgaven kræver det – typisk ved tæt bevoksning, komplekst terræn, behov for meget nøjagtige modeller eller specielle objekter der er svære at fange med kamera. For mere åbne områder, hvor man ønsker et visuelt detaljeret resultat til en lavere omkostning, vil fotogrammetri som regel række. Begge metoder kan opnå høj nøjagtighed – bruger man dem korrekt og under de rette betingelser, kan både fotogrammetri og LiDAR levere resultater med centimeters præcision. Derfor handler valget om at matche teknologiens styrker med projektets udfordringer.

Det er også muligt at anvende en håndholdt LiDAR 3D-scanner som FJD Trion P2, der kombinerer 360 graders RGB kamera med SLAM LiDAR.