Drone uçuş görevi: planlama ve en iyi uygulamalar

Giriş

Hassas tarımda drone artık vazgeçilmez bir araç haline gelmiştir: ekinleri yukarıdan gözlemlemeyi, görsel, çok bantlı ve termal veriler toplamayı ve bu bilgileri hedefe yönelik agronomik kararlara dönüştürmeyi mümkün kılar. Ancak elde edilen verilerin kalitesi ve operatörün güvenliği, uçuşun nasıl planlandığına doğrudan bağlıdır. Uçuşun kendisi görevin “merkezi” anı olarak görülme eğilimindedir; oysa gerçekte en önemli kısım kalkıştan önce gerçekleşir. Titiz bir planlama, yalnızca toplanan verilerin kalitesini güvence altına almayı değil, aynı zamanda insanlara, mallara ve ekipmanlara yönelik riskleri önleyerek ENAC düzenlemelerine uygun şekilde çalışmayı da mümkün kılar.

Bir uçuşu doğru şekilde ayarlamak, nihai sonucu doğrudan etkileyen bir dizi parametrenin önceden belirlenmesi anlamına gelir: görüntü çözünürlüğü, görüntüler arası örtüşme, uçuş yüksekliği, uçuş hızı ve işlenen verilerin kalitesi.

Uçuş görevi için temel parametreler

Veri kalitesini doğrudan belirleyen teknik parametreler şunlardır: uçuş yüksekliği, yanal ve ön örtüşme ve uçuş hızı. Bu parametreler kumanda arayüzü üzerinden ayarlanabilir. Bunlarla dolaylı olarak ilişkili başka parametreler de vardır: tahmini uçuş süresi ve yer çözünürlüğü.

• Uçuş yüksekliği, mekânsal çözünürlüğü (yani GSD, Ground Sampling Distance) ve görev süresini doğrudan etkiler (uçuş yüksekliği ne kadar düşükse görev süresi o kadar uzar). Bir yandan, çok yüksekte uçmak detay kalitesini azaltır. Diğer yandan, çok alçak bir irtifada uçmak daha fazla görüntü çekmeyi gerektirir; bu da daha yüksek batarya tüketimine ve daha uzun sürelere yol açar. Araştırmanın amacına bağlı olarak, buna uygun bir çözünürlük sağlayan bir uçuş yüksekliği seçilmesi gerekir (örn. yabani ot tespiti için, küçük detayları bile algılayabilmek amacıyla uçuş yüksekliğinin oldukça düşük olması gerekebilir).
• Görüntüler arasındaki ön ve yanal örtüşmenin (side-overlap ve frontal-overlap) yönetilmesi, doğru şekilde işlenebilir veriler ile uyumlu harita ve modeller elde etmek açısından kritik önem taşır. Örtüşme, bir noktada çekilen görüntünün komşu görüntülerle (önde, arkada, yanlarda) gerçek çakışması anlamına gelir. İyi bir fotogrametrik yeniden yapılandırmayı garanti etmek için iyi bir örtüşme oranı %70-80’dir. Yetersiz örtüşme, araştırma sonuçlarında boşluklara ve bozulmalara yol açar; bunun tek çözümü uçuşu uygun örtüşmeyle tekrarlamaktır.
• Uçuş hızı, yukarıda belirtilen diğer parametrelere bağlı olarak drone üreticilerinin belirlediği belirli bir aralıkta ayarlanabilir; bu nedenle aslında uçuş yüksekliğine (çözünürlük) ve istenen örtüşmeye bağlı bir değişkendir. Aşırı yüksek bir hız, “motion blur” (hareket bulanıklığı) etkisine yol açabilir; yani fotoğrafların çekim hızına göre çok hızlı ilerleme nedeniyle görüntülerin bulanıklaşmasına neden olabilir. Tam tersine, çok düşük bir hız uçuş verimliliğini azaltarak görev süresinin uzamasına yol açar.

Şekil 1: Bir drone görevinin temel parametreleri.

Tahmini uçuş süresi, yükseklik ve uçuş hızına bağlıdır. Bu parametrenin kontrol edilmesi önemlidir, çünkü batarya yönetimini etkiler; görevi birden fazla aşamaya bölme (bataryayı değiştirmek için) olasılığı değerlendirilmelidir.

Mekânsal çözünürlük (cm/piksel), uçuş yüksekliğine ve sensör kalitesine bağlıdır. Genel olarak, çok bantlı bir sensör daha fazla kararlılık ve hassasiyet gerektirirken, görünür (RGB) bir kamera kapsama alanı taramaları için kullanılabilir.

Şekil 2: Görüntüler arasındaki ön ve yanal örtüşme. Yeşil renkte, ilgi alanı. Gri renkte, sensörün fotoğraf çekimlerini gösteren noktalarla birlikte uçuş görevi.

En sık yapılan hatalar

En sık yapılan hataları bilmek, tam olarak bunların önüne geçmeye yarar. İlk hata, tam şarj edilmemiş veya kontrol edilmemiş bataryalarla çalışmaktır; bu, ani kesintilerin ve veri kaybının en yaygın nedenlerinden biridir. Aynı şekilde, yanlış uçuş yüksekliklerinin ayarlanması yalnızca araştırmanın kalitesini etkilemekle kalmaz, aynı zamanda önemli sonuçlar doğurabilecek hava sahası düzenlemesi ihlallerine de yol açabilir. Sıklıkla göz ardı edilen bir başka husus da sensör kalibrasyonudur: bunu unutmak, kullanılamaz veya zaman içinde karşılaştırılamaz görüntüler toplama riskini beraberinde getirir. Hava koşulları da belirleyici bir rol oynar: güçlü rüzgâr, değişken ışık ve (kısmi veya tam) bulutluluk, elde edilen görüntülerin kalitesini olumsuz etkileyebilir. Son olarak, ağaçlar, elektrik hatları veya binalar gibi engellerin varlığı, doğru şekilde değerlendirilmezse basit bir uçuşu potansiyel bir operasyonel riske dönüştürebilir.

Kalkıştan önce her ayrıntıya özen göstermek, hata olasılığını büyük ölçüde azaltmak ve agronomik analiz için gerçekten yararlı, tutarlı ve homojen veriler toplanmasını sağlamak anlamına gelir.

Pilot kontrol listesi

Beklenmedik durumları önlemek için her zaman bir kontrol listesine sahip olmak faydalıdır. Kontrol listesini kendi drone filonuza ve gerçekleştirdiğiniz araştırma türüne göre özelleştirmek de aynı derecede önemlidir.

Tarımsal araştırmalarda drone kullanımı için örnek bir kontrol listesi şu şekildedir:

Uçuş görevinden önceki günlerde:

• Hava sahasını kontrol edin (kısıtlamaya tabi bölgeler, NOTAM, CTR vb.)
• Araştırma alanında olası engellerin varlığını (yüksek ağaçlar, direkler vb.), yoğun alanları veya hassas altyapıları kontrol edin
• Drone ve kumanda bataryalarının şarj durumunu kontrol edin
• Payload’da, pervanelerde, motorlarda ve drone yapısında hasar olmadığını kontrol edin
• SD kartları biçimlendirin ve fotoğraflar için yeterli belleğe sahip olduğunuzdan emin olun
• Hava tahminini ve K endeksini (elektromanyetik parazitler) kontrol edin
• Uçuş görevini ilgili uygulamada simüle edin
• Uçuş parametrelerini ayarlayın ve en iyi kombinasyonu seçin
• Belirlenen parametrelerle uçuş görevini kaydedin
• Güvenli uçuş için gerekli belgelere (lisans, sigorta) ve gerekli olabilecek izinlere sahip olduğunuzdan emin olun

Sahada, uçuş görevi sırasında:

• Yedek batarya ve acil durum kiti (ilk yardım çantası, yangın söndürücü) bulundurun
• Mevzuata uygunluğu sağlamak için uçuş görevi alanını kontrol edin
• Kalkış ve iniş için ayrılan alanları kontrol edin ve boşaltın
• Uçuş alanında bilgilendirilmemiş kişilerin bulunup bulunmadığını kontrol edin
• Çok bantlı sensörleri özel kalibrasyon panelleri kullanarak kalibre edin
• Görev boyunca drone ve çevresindeki alan üzerinde her zaman görsel kontrolü koruyarak görevi gerçekleştirin

Şekil 3: Tarımsal alanda tipik bir drone görevi.

Sonuçlar

Uçuş planlaması kilit bir adımdır. Parametrelerin kalkıştan önce doğru şekilde ayarlanması, güvenilir haritalar oluşturmak için kaliteli veriler elde edilmesini sağlamak anlamına gelir. Bu haritaların agronomik kararları desteklemesi gerekir. Bu nedenle, uçuş planlama aşamaları ve sahadaki uçuş, işin ayrılmaz bir parçası olarak görülmelidir: bu, teknik yetkinliğin, saha bilgisinin ve güvenliğe verilen önemin bir araya geldiği andır.

iDrone hizmeti sayesinde Agrobit ekibi her şeyle ilgilenir. Yöntemimiz uçuş planlamasını, hava görüntülerinin toplanmasını ve son olarak toplanan verileri agronomik kararları destekleyen haritalara dönüştürmemizi kapsar. Bu sayede çiftçi ve agronomist gerçekten önemli olan şeye odaklanabilir: haritaları yorumlamak ve daha bilinçli, sürdürülebilir ve kârlı kararlar almak için nesnel verileri kullanmak.