UAV GeoLAB czyli zespół pasjonatów bezzałogowych statków powietrznych z PW

Na Wydziale Geodezji i Kartografii Politechniki Warszawskiej działa grupa młodych naukowców - UAV GeoLAB. Ich pasją jest latanie i wykorzystanie bezzałogowych statków powietrznych (BSP), czyli dronów, w pomiarach i obrazowaniu powierzchni terenu, a na swoim koncie mają wiele wyjątkowych projektów.  

Filar zespołu stanowi 6 pracowników naukowych wspieranych przez doktorantów i kadrę badawczą w realizowanych projektach. Członkowie UAV GeoLAB wywodzą się z Zakładu Fotogrametrii, Teledetekcji i SIP na Wydziale GiK PW. 

Zespół angażuje się w projekty naukowe, prace B+R oraz zlecenia eksperckie, a także doradza przy wdrożeniach dotyczących wykorzystania rozmaitych sensorów teledetekcyjnych obrazujących z bezzałogowych platform pomiarowych. Część Zespołu praktycznie realizuje prace fotolotnicze z wykorzystaniem BSP, dzięki posiadanym uprawnieniom, druga część realizuje prace geoinformatyczne związane z przetwarzaniem danych i jej automatyzacją, a także rozwojem oprogramowania do przetwarzania danych teledetekcyjnych.

- Na co dzień wykorzystujemy bezzałogowe statki powietrzne latające do 25 kg. W naszym zasobie są komercyjne wielowirnikowce z rozmaitymi sensorami służącymi do obrazowania i pomiaru. Są to m.in. kamery optyczne obrazujące powierzchnię Ziemi, dające szansę obrazowania w trójwymiarze z wykorzystaniem dopasowania obrazów (tzw. image matchingu). Drugim rodzajem sensorów są skanery laserowe (lidar) aktywnie skanujące powierzchnię terenu wiązką lasera, dającą miliony odbić ukazujących rzeźbę terenu i jego pokrycia z uwzględnieniem możliwości penetracji roślinności. W swojej działalności również mierzymy lub prowadzimy badania z wykorzystaniem pomiarów kamerami wielospektralnymi, termalnymi i georadarem – mówi dr hab. inż. Krzysztof Bakuła, prof. uczelni, lider zespołu UAV GeoLAB.

Zespół UAV GeoLAB powstawał tak naprawdę podczas pierwszego dużego projektu „SAFEDAM - Zaawansowane technologie wspomagające przeciwdziałanie zagrożeniom związanym z powodziami”, trwającego aż 5 lat. To w jego trakcie kupowano pierwsze drony ze skanerami i kamerami. Wtedy też pierwsze osoby z zespołu – prof. Bakuła, dr Ostrowski i dr Pilarska-Mazurek uzyskali uprawnienia pilota BSP do latania w zasięgu i poza zasięgiem wzroku. Projekt był wtedy szeroko promowany przez CSPSP w Częstochowie i Wody Polskie IMGW-OTKZ.

Wsparcie „z powietrza” dla biznesu i nauki

Podstawowym zadaniem zespołu – jako naukowców - wraz z aktywnością dydaktyczną jest pozyskiwanie i realizowanie prac badawczo-rozwojowych. 

- Jako lider współpracowaliśmy już z kilkoma wydziałami Politechniki Warszawskiej, m.in.: WMEiIL, WIL, WMiNI, a także z kilkoma podmiotami zewnętrznymi. Usługi są dla nas równie ważne, nie odmawiamy podmiotom zewnętrznym, szczególnie instytucjom badawczym, pozyskiwania danych, gdyż później daje to możliwość nawiązywania współpracy przy przetwarzaniu danych i ich wykorzystaniu. Zdarzały się również prośby od jednostek administracyjnych Politechniki o zobrazowanie dachów czy fasad budynków, na które zawsze staramy się odpowiedzieć pozytywnie – dodaje prof. Bakuła.

Grupa wspiera każdą gałąź biznesu, która potrzebuje pozyskać lub przetworzyć dane z powietrza - tworzy zobrazowania czy modele 3D. Oczywiście różne zadania generują potrzebę dobrania innego sensora oraz metodyki, w tym zakresie eksperci oferują doradztwo i swoje wsparcie partnerom z uczelni oraz otoczenia społeczno-gospodarczego. Jedynym warunkiem, który musi być spełniony jest chęć współpracy oraz możliwość wykorzystania w danej potrzebie bezzałogowego statku powietrznego i wybranego sensora pomiarowego.

Trudno wskazać jednoznacznie jeden najbardziej rozpoznawalny projekt zespołu. Do tej pory poza projektami B+R realizowanymi z podmiotami komercyjnymi, największym zleceniem było opracowanie ulepszonego produktu - oprogramowania LiMON UAV – w którym naukowcy z PW kompleksowo rozwijali nowoczesne algorytmy przetwarzania danych lidar niskiego pułapu dla jednej z czołowych firm tworzących oprogramowanie fotogrametryczne i lidarowe w Polsce. 

- Każdy z kilku wielomilionowych projektów realizowanych z dofinansowania NCBR był na swój sposób bardzo ciekawy. Były to systemy w postaci cyfrowych bliźniaków lub portali z produktami powstającymi z danych fotogrametrycznych i teledetekcyjnych dla leśnictwa, budownictwa, transportu i energetyki. Nie sposób zapomnieć o projektach realizowanych dla archeologów ze wsparciem NCN, które szczególnie w wakacje dają członkom zespołu: dr. Ostrowskiemu, mgr. Wilkowi i mgr Zachar satysfakcje z uczestnictwa w misjach archeologicznych – wylicza prof. Bakuła.

Od archeologii po leśnictwo – w czym mogą pomóc drony? 

Zespół UAV GeoLAB realizuje projekty m.in. dla archeologów. Tymi pracami w szczególności kieruje dr Ostrowski. To on razem z przedstawicielami Uniwersytetu Jagiellońskiego i Uniwersytetu Warszawskiego wykorzystuje drony i fotogrametrię bliskiego zasięgu do ciągłego inwentaryzowania stanowisk archeologicznych, wykonując zdjęcia kolejnych warstw oraz modelując 3D znajdowane eksponaty. 

- Są to zapewne jedne z bardzo nielicznych projektów realizowanych przez 3 największe i najwyżej notowane polskie uczelnie, co napawa nas dumą. Prace te w zakresie pomiarów realizowane były w Pafos, jednak później gros prac badawczych realizowanych jest w ciągu roku akademickiego. Inwentaryzowane odkrycia łączone są wówczas z materiałami dostępnymi przez archeologów, a członkowie naszego zespołu modelują starożytne miasto czy nawet wykonują analizy syntaktyczne przestrzeni, za pomocą której możliwe jest opisanie i wytłumaczenie relacji przestrzennych analizowanego kompleksu – wyjaśnia prof. Bakuła.

Obecnym wyzwaniem zespołu jest pozyskanie kolejnego projektu badawczego oraz rozwój spółki spin-off, którą założyli naukowcy. Spółka 3D GeoLAB z kapitałem PW zajmuje się cyfrowymi bliźniakami miast i analizuje dane z zasobu geodezyjnego i kartograficznego również w postaci zdjęć, chmur punktów, modeli 3D. - Jest to odseparowana działalność od aktywności naukowej związanej z dronami w UAV GeoLAB, ale pewne kompetencje przez lata nabywaliśmy właśnie w tym Zespole, by zdobyte doświadczenie i umiejętności komercjalizować razem z naszą uczelnią. Łączenie tych wszystkich aktywności w zakresie badań, wdrożeń i dydaktyki nie jest łatwe. Mamy jednak nadzieję na dalszy rozwój i współprace z nowymi zespołami – podsumowuje Krzysztof Bakuła.