Op 1 juli 2020 zou de nieuwe Europese regelgeving in voege treden voor het gebruik van drones. Door de uitbraak van Covid-19 is dit uitgesteld tot 1 januari 2021. In ons land is de huidige wetgeving van kracht sinds 2016. In dit artikel gaan we niet in op wat er precies verandert. Dit zal wél gebeuren op de opleidingsnamiddagen “Inspecteren van gebouwen met drones” in september 2020 in Diepenbeek en Zwijnaarde. “De nieuwe Europese regels zullen zorgen voor een zekere versoepeling en harmonisering van het gebruik van drones, maar niet per se voor de professionals”, geeft Michael de Bouw van het WTCB alvast mee.

De focus van dit artikel ligt eerder op de mogelijkheden die de dronetechnologie biedt om gebouwen in kaart te brengen en te inspecteren. Deze zaken zijn relevant voor o.m. gebouwbeheerders, onderhoudsfirma’s, aannemers van bouwwerken en renovaties, en inspecteurs van gebouwen. Drones kunnen helpen om visuele inspecties in 2D uit te voeren en te documenteren, thermische inspecties uit te voeren, en 3D-metingen te doen.

Afbeelding 1. Dronefoto van een plat dak

Afbeelding 2. Ingezoomd detail van afbeelding 1, voorbeeld van de hoge resolutie van beelden.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zoals bij alle technische toepassingen, worden ook bij drones de drempels steeds lager om er zelfstandig gebruik van te maken. De technologie wordt immers steeds beter, kleiner, lichter, goedkoper en eenvoudiger in gebruik. Er komen op korte termijn zeker ook opleidingen om met drones te leren omgaan en er inspecties van gebouwen mee uit te voeren die beantwoorden aan de nieuwe Europese regelgeving. Toch blijft het nog steeds een goed idee om, zeker in een eerste fase of op gezette tijdstippen, samen te werken met een gespecialiseerde firma. Een voorbeeldproject van de meerwaarde van een drone-inspectie met digitale beeldvorming staat op het einde van dit artikel.

Documenteren en uitvoeren van 2D visuele inspecties

De huidige drone- en fotografietechnologie laat toe om hoogwaardige (overzichts)foto’s te maken, waarop ingezoomd kan worden om gedetailleerd daken te inspecteren. Het is ook mogelijk om visuele inspecties te doen van grote sites, waarbij men bovendien kan georefereren. Dit betekent dat aan de foto’s precieze wereldcoördinaten kunnen toegevoegd worden.

Met behulp van drones kunnen inspecteurs dicht bij gebouwonderdelen komen die anders slechts zeer moeilijk toegankelijk zijn. Een klassiek voorbeeld zijn historische gebouwen. Deze gebouwen zijn vaak fragiel, complex en brengen risico’s met zich mee voor mensen in en rond de gebouwen. In het voorbeeld (invoegen van foto’s kathedraal) zijn gedetailleerde foto’s gemaakt van de kathedraal van Antwerpen, wat toelaat om een goed beeld te krijgen van de staat van die gebouwonderdelen.

Bij het inspecteren door specialisten met een klimuitrusting – professionals van Monumentenwacht – zijn er altijd risico’s voor de inspecteurs, derden en het gebouw zelf. Bovendien is er ook een aanzienlijk verschil in bewegingsvrijheid en in snelheid van uitvoering. (Klik op de foto voor een beter zicht – foto met dank aan Monumentenwacht)

Uitvoeren van 2D- en 3D-thermische inspecties
Mits de juiste uitrusting kunnen drones gebruikt worden om kwaliteitsvolle thermische inspecties uit te voeren in 2D. Daarvoor moet – net zoals bij klassieke terrestrische thermische inspecties – de juiste afstand gehanteerd worden en moeten de beelden gemaakt worden vanuit de juiste invalshoek. Ook de buitentemperatuur tijdens het meetmoment is belangrijk, om een optimaal contrast tussen binnen- en buitentemperatuur toe te laten. Op die manier kan men visueel en radiometrisch inspecteren en is het bovendien mogelijk om potentiële defecten vast te stellen vóór ze effectief plaatsvinden.

Een krachtige infraroodcamera kan thermische luchtbeelden maken zowel van moeilijk bereikbare plaatsen, als van grote oppervlaktes. Zo kan men snel en veilig warmteverlies opsporen bij industriële installaties, hotspots bij zonnepanelen, defecten bij hoogspanning, isolatieproblemen in daken en andere gebreken die met het blote oog of op een klassieke foto niet te zien zijn.

Een radiometrisch gekalibreerde camera stelt een inspecteur in staat om naast kwalitatieve, ook kwantitatieve thermografie toe te passen. Met kwantitatieve thermografie analyseert de inspecteur thermische patronen, waardoor hij/zij niet alleen visueel anomalieën kan vaststellen en lokaliseren, maar ook het belang ervan kan inschatten. De inspecteur kijkt daarbij naar het verschil in thermische energie, m.a.w. hoeveel iets kouder of warmer is dan wat ernaast ligt. Een dergelijke inspectie is zeer geschikt voor het opsporen van hotspots en defecte cellen bij zonnepanelen én het inschatten van de ernst van het probleem. Het houdt in dat men de effectieve temperatuur kan afleiden van een object, mits het object correct is voorbereid en de juiste parameters (bijvoorbeeld de emissiviteit) in de camera geselecteerd werden.

Bij het thermisch inspecteren van gebouwen exploreert men stilaan ook steeds vaker de mogelijkheden van 3D-beeldvorming. Niet alleen zijn deze beelden veel sprekender dan de klassieke 2D, ze bieden ook meer en betere informatie over de aansluitingen van bepaalde details.
Het is belangrijk om hier ook uitdrukkelijk te vermelden dat dit types van inspecties door professionals wordt uitgevoerd. Om correcte thermografische inspecties uit te voeren, volstaat het niet om gewoon een thermische camera onder een drone te hangen. Voor een goede interpretatie van het beeldmateriaal is het aangewezen om een opgeleid thermograaf in te schakelen!

Uitvoeren van 3D-onderzoeken met fotogrammetrie
Bij fotogrammetrie wordt een precieze 3D-reconstructie van een object gemaakt op basis van digitale foto’s. Deze techniek maakt een reconstructie in hoge resolutie met een hoge mate van nauwkeurigheid mogelijk. 95% van 3D opmetingen met drones past deze techniek eigenlijk toe. Het is tegenwoordig zelfs mogelijk om met behulp van de camera van een smartphone foto’s van een object te maken en fotogrammetrie toe te passen.

Afbeelding 3.

Afbeelding 4.

 

 

 

 

 

Illustratie 3 toont een fotogrammetrische reconstructie van een maquette (dak met zonnepaneel) met behulp van een drone. Voor afbeelding 4 is daarentegen gebruik gemaakt van een standaard smartphone. Op basis van de verschillende gemaakte foto’s wordt de maquette weergegeven in 3D, waarbij men kan inzoomen op het object vanuit alle mogelijke hoeken. De kwaliteit van de gebruikte foto’s én de manier waarop ze genomen werden (bijv. overlap, ISO-waarde, f-waarde, …) bepalen de kwaliteit van de uiteindelijke reconstructie van het totale object. Het is belangrijk daarbij op te merken dat grote hoeveelheden (gedetailleerd) beeldmateriaal in combinatie met regelmatige inspecties en een uitgebreid patrimonium de behoefte creëren aan robuuste opslagcapaciteit. Ook daar hangt een (aanzienlijk) prijskaartje aan vast.

Besluit
Op dit moment beweegt er heel wat op het gebied van inspecteren met drones – zowel op technologiegebied als qua regelgeving. Het is van cruciaal belang dat een degelijk kwaliteitskader wordt opgesteld, zeker met het oog op de versoepeling van de regels vanaf 1 januari 2021. Meer mensen die met drones mogen en kunnen vliegen, garandeert niet dat de kwaliteit van de aangeboden producten en diensten verbetert. Voor heel wat zaken is een drone niet nodig, maar voor snelle of moeilijke inspecties kan het een erg nuttige tool zijn. Voorwaarde is echter wel dat de veiligheid gegarandeerd is tijdens het uitvoeren van opdracht. Ook dat is een erg belangrijk aandachtspunt binnen de nieuwe regelgeving.

Het WTCB maakt momenteel samen met een aantal partners werk van het opstellen van zo’n kwaliteitskader (illustratie kwaliteitsborging). Dit kader moet een antwoord bieden op o.m. de volgende vragen:

  • Wat willen we onderzoeken?
  • Hoe kunnen we dit onderzoeken?
  • Met welke mate van precisie?
  • Om wat te gaan doen? Welke deliverables?
  • Aan welke minimale eisen moet voldaan worden om tot een bepaald resultaat te komen?

Case: inspectie O.L.V.-kathedraal van Antwerpen
De firma Haviq, onderdeel van de Groep Maes, kreeg in 2018 de vraag van Group Monument om met behulp van drones een 3D-model uit te werken van de Onze-Lieve-Vrouwe-kathedraal in Antwerpen. De bedoeling was om op basis van het model veilig een stelling te kunnen bouwen voor de uitvoering van restauratiewerken. “Het ging om een hangende stelling, omdat de vrije doorgang op de begane grond niet in het gedrang mocht komen. In december 2018 hebben we de volledige kathedraal in beeld gebracht, op een klein stukje onderaan na, waar de kerstmarkt voor stond”, lacht Dries Speybrouck van Haviq. “We hebben een 3D-model aangeleverd op basis van een puntenwolk dat nauwkeurig was tot op 2 cm.”

Bijkomende opdrachten
De basis van de opdracht bestond dus uit het opmaken van een 3D-model. Dat model werd uiteindelijk opgeleverd in de vorm van een puntenwolk. “Bij een dergelijk gebouw zijn er meestal geen oorspronkelijke plannen en nauwelijks adequate maatvoering”, aldus Dries Speybrouck. “Het werken met drones en digitale beeldvorming vormt dan een perfect alternatief. Met onze gegevens kon de stellingbouwer nauwkeurig en veilig aan de slag.” [foto van de hangende stelling toevoegen; eventueel zelfs van tijdens de opbouw?]

In de loop van 2019 kwam Group Monument met een bijkomende vraag, nl. om gedetailleerde aanzichten (orthofoto’s) aan te leveren voor de inspectie van de toestand van de natuursteen en voor de archivering van het erfgoed. Orthofoto’s zijn digitale aanzichten waarop de systematische vervormingen die te wijten zijn aan de centrale projectie, het reliëf en de niet altijd perfect loodrechte opname-as, zo goed mogelijk zijn gecorrigeerd. De orthofoto’s bekomen uit een 3D-puntenwolk zijn metrisch veel nauwkeuriger dan een klassieke ‘orthofoto’, waarbij de vervormingen slechts in 2D kunnen gecorrigeerd worden: de dieptedimensie en -vervormingen kunnen hierbij niet weggewerkt worden in tegenstelling tot deze bekomen uit een 3D-model. Deze orthofoto’s vormen zo een waardevolle tool tijdens de restauratiewerken en kunnen een overzicht bieden wanneer de stelling het zicht belemmert.

Even later bleken de verzamelde data opnieuw van goudwaarde. Haviq kreeg de vraag om zo nauwkeurig mogelijk te berekenen wat de oppervlakte was van het te reinigen metsel- en steenwerk. Op basis van het model kon Haviq berekeningen uitwerken die veel nauwkeuriger waren dan de aanvankelijke schattingen. Voor een project van die omvang bleek deze nauwkeurigere schatting van groot belang voor de werkuren en kosten.

“Momenteel werken we aan een nieuwe vervolgopdracht. Voor één van de architecten die meewerkt aan het restauratieproject werken we nu doorsneetekeningen uit op basis van het meest recente model”, aldus Dries Speybrouck.

Geleerde lessen
Wat Haviq zelf heeft geleerd uit deze opdracht(en)? “Enerzijds is er iets te zeggen voor het verzamelen van een zo groot mogelijke hoeveelheid data om (later) betere beslissingen te kunnen nemen. Anderzijds is het wel belangrijk om op voorhand goed te weten wat je in kaart wil brengen. Dit project leerde ons dat een vrij gedetailleerde dataset op termijn zeker een meerwaarde kan bieden. Ook de technologie, met name de software, is ontzettend geëvolueerd op die korte tijd. Het model dat we vandaag kunnen maken met de data is stukken beter dan wat we origineel konden opleveren.”

“En uiteraard is er een verschil tussen een project als een kathedraal en pakweg een particuliere woning. Voor grotere projecten is de kost van werken met drones en digitale beeldvorming relatief klein, terwijl deze opdrachten uitwezen dat de opbrengst erg groot kan zijn.”

“Ook voor ons als dienstenleverancier is dit project erg interessant. In een nog vrij jonge sector leer je doorlopend bij. Onze adviescapaciteit is er zeker nog beter op geworden. Een drone is op zich uiteindelijk maar een vehikel, maar het is wel een unieke oplossing om op een gerichte manier cruciale data te verzamelen”, besluit Dries Speybrouck.

Voor meer informatie over de case: info@haviq.eu, 03/466.15.30, www.haviq.eu

AutoDrone BE REEL! EUKA Proeftuin drones in de bouw en de landbouw