LiDAR på drone - Lokalisering av vadeområder

Abstract

Militær lendevurdering handler om å beskrive effekten omgivelsene har på militære operasjoner. En av disse effektene er elver og våte gaps evne til å hindre bevegelse. Dersom en kan vade gjennom slike områder vil utfordringene de i utgangspunktet medfører, vesentlig reduseres. For å vurdere om vading er en mulighet er formålet med oppgaven å finne en ny metode der droner med laserskannere, også kalt LiDAR, brukes til å rekognosere området. Teknologiutviklingen innen droner og LiDAR har fundamentalt endret kartleggingssektoren de siste årene. Det er derfor relevant å undersøke om denne teknologien kan bidra til å løse vadeproblematikken. Følgende problemstilling skal derfor undersøkes: Hvordan kan man lokalisere vadeområder med LiDAR på drone? I arbeidet med å konkretisere hvordan LiDAR-droner kan lokalisere vadeområder har den teknologivitenskapelige metode blitt anvendt. Hensikten med denne metoden er alltid å frembringe en ny eller forbedret teknologi, altså en ny metode for å rekognosere vadeområder. Arbeidet frem til dette består av et omfattende teoretisk grunnlag innen vadeområder, LiDAR, digitale høydemodeller, ArcGIS Pro og innhenting av data med LiDAR-droner. Det teoretiske grunnlaget danner dermed fundamentet til en ny metode for å lokalisere vadeområder. For å besvare problemstillingen har det blitt laget et verktøy som automatisk lokaliserer den mest egnede vaderuten. Under fem feltforsøk klarte verktøyet å hente ut anbefalt vaderute til alle områdene. Konklusjonen er dermed at verktøyet fungerer, men gjennom oppgaven vil også flere sentrale svakheter problematiseres. Den eneste inngangsdataen verktøyet anvender er dataen LiDAR-dronen samler inn. For at verktøyet skal fungere er det konkludert med at denne dataen er det viktigste suksesskriteriet. Dette løses med god planlegging av datainnhenting, men det er fortsatt utfordringer knyttet til innsamling av god data. Spesielt utfordrende er det i områder der elvene har grumsete vann, eller er for dype for at LiDAR-sensoren kan penetrere ned til bunnen.

The purpose of military terrain assessments is to describe the effect of the environment on military operations. One of these effects is how rivers and other water obstacles prevent manoeuvre. If such areas can be waded, the challenges they initially entail will be significantly reduced. To assess if wading is possible, this thesis seeks to find a new method using drones with laser scanners, also known as LiDAR, to reconnoitre the area. The development in drone and LiDAR-technology has fundamentally changed the mapping sector the recent years. Thus, it is relevant to explore whether this technology can contribute to solving the wading issue. The following thesis question shall therefor be explored: How can you locate wading areas with LiDAR on a drone? To address how LiDAR-drones can locate wading areas, the methology of technological science has been applied. The purpose of this method is always to produce a new or improved technology, here, a new method for reconnaissance of wading areas. The approach consists of comprehensive theoretical data on wading areas, LiDAR, digital elevation models, ArcGIS Pro, and data collection with LiDAR-drones. The theoretical basis thus forms the foundation for a new method for locating wading areas. To answer the thesis question, a tool that automatically locates the most suitable wading route has been created. During five field tests, the tool was able to produce the recommended wading route to all areas. The conclusion is that the tool works, but through the course of this paper several key weaknesses will also be discussed. The only input data the tool uses is the data that the LiDAR-drone collects. For the tool to work, it is concluded that this data is the most important success criterion. Data collection has been solved with good planning, but it is still difficult. It is especially challenging in areas where the rivers have turbid water or are too deep for the LiDAR-sensor to penetrate to the bottom.