Technieken & sensoren

Het 3D in beeld brengen van het aardoppervlak en alles wat zich daarop bevindt en afspeelt met behulp van fotocamera’s wordt al tientallen jaren uitgevoerd vanuit vliegtuigen en satellieten. Fotogrammetrie is het maken van kaarten aan de hand van digitale luchtfoto’s die met speciale hoge resolutie fotocamera’s worden gemaakt. Meer specifiek praten we hier dan over aerofotogrammetrie. Door lichtgewicht fotocamera’s aan drones te bevestigen kunnen  hoge resolutie digitale 3D luchtfoto’s worden gegenereerd die vervolgens met speciale software kunnen worden geprocessed en bewerkt. Fotogrammetrie heeft vele toepassingen. Naast kaarten en geo-informatie zijn digitale luchtfoto’s, digitale orthofoto’s, 3D hoogtemodellen, puntwolken met hoge dichtheid en orthomozaïken de eindproducten van fotogrammetrie. De resultaten kunnen worden samengevat als 3D ruimtelijke data van (objecten op) het aardoppervlak. Hiermee kunnen onder andere afstanden, oppervlaktes en volumes berekend worden. Met de huidige technologie kunnen wij hoogtemodellen maken met een resolutie en verticale nauwkeurigheid van beter dan enkele centimeters

Hoe werkt het?
Een digitale camera of digitaal fototoestel is een camera waarbij de beeldvorming door middel van een lichtgevoelige sensor plaatsvindt en vervolgens digitaal wordt verwerkt en opgeslagen op een opslagmedium. Voor het maken van de foto’s worden hoge resolutie digitale fotocamera’s ingezet die verticaal (voor stereofoto’s met minimaal 30% overlap) dan wel obliek (schuin onder een hoek van 45° voor diepte effect) foto’s maken van het aardoppervlak.


Infrarood (IR) thermografie is een contactloze meetmethode waarbij de oppervlakte temperatuur van een lichaam of voorwerp wordt gemeten. Dit gebeurt met een thermografische infrarood camera: een camera die is uitgerust met een optiek voor infrarood en een detector die de golflengte van het uitgezonden licht analyseert. Licht heeft drie variabelen:

  1. lichtsterkte die wordt bepaald door de amplitude,
  2. kleur die bepaald wordt door de frequentie of golflengte en
  3. polarisatie die wordt bepaald door de trillingsrichting.

De frequentie of golflengte van het licht dat een voorwerp uitzendt is tevens een goede maat voor de oppervlaktetemperatuur van het voorwerp. Hierdoor kan met een kleurenspectrum de temperatuur van een vast voorwerp bepaald worden (thermografie). De voornaamste sectoren voor toepassing van IR thermografie zijn industrie, elektrotechniek en bebouwde omgeving met toepassingen als beveiligen en bewaken, lokaliseren van brandhaarden, opsporen van vermiste personen en personen op de vlucht en het detecteren van warmtelekken en oververhitting aan hoogspanningsmasten of elektriciteitscentrales, vaak een teken van schade die kan leiden tot het falen van elektrische en warmte isolatie.

Hoe werkt het?
De IR thermografie camera levert een thermogram, een visuele weergave van de heersende temperaturen op het meetobject waarbij verschillende kleuren verschillende temperaturen aangeven. In veel gevallen hebben lage temperaturen hierop een donkere kleur en de hogere temperaturen lichtere kleuren.

Aan een thermogram zijn diverse parameters gekoppeld, waarvan enkele het resultaat sterk kunnen beïnvloeden. Voorbeelden hiervan zijn de emissiewaarde, de reflectiviteit, de luchtvochtigheid en het type camera dat is gebruikt. Dit laatste gegeven biedt informatie over de resolutie van de detector, IFOV ("Instantaneous Field of View" of ruimtelijke resolutie) en het temperatuurbereik. Andere belangrijke parameters zijn vooral gekoppeld aan het toepassingsgebied waarvoor thermografie wordt ingezet. De beste resultaten in de buitenruimte worden bereikt wanneer het temperatuurverschil tussen het onderzoeksdoel en de omgeving meer dan 10 graden Celsius bedraagt. De winterperiode is dan ook de beste periode voor IR thermografie onderzoek met behulp van drones in de buitenruimte.


De Laser imaging Detecting And Ranging techniek bepaalt de afstand tot een object of voorwerp door middel van laserpulsen. De techniek is vergelijkbaar met radar maar deze techniek maakt gebruik van radargolven in plaats van lichtgolven. Omdat de golflengte van laserlicht vele malen kleiner is dan van een radargolf, kunnen met LiDAR veel kleinere objecten worden gedetecteerd dan met radar. LiDAR is daarnaast relatief ongevoelig voor begroeiing, door de korte golflengte zal het laserlicht toch gedeeltelijk de grond bereiken. Hiermee kan berekend worden wat de vegetatiedichtheid is, hoeveel CO2 is opgeslagen in een oerwoud en kunnen overwoekerde ruïnes worden ontdekt in onbegaanbare, dicht beboste gebieden. Andere toepassingen zijn onder andere 3D hoogtemodellen van gebieden met veel vegetatie, snelheidsmetingen en het periodiek meten van de dikte van poolijskappen en gletsjers.

Hoe werkt het?
LiDAR werkt conform hetzelfde principe als radar: een laserstraal vertrekt bij de zender, wordt gereflecteerd door een voorwerp en komt enige tijd later terug bij de ontvanger. De snelheid van de laserstraal en de tijd tussen vertrek en aankomst bepalen de afstand tot het voorwerp. Omdat een laserstraal zeer gebundeld blijft, is het mogelijk om een oppervlakte of hoogte scan van een voorwerp of gebied te maken waarbij data onder verschillende hoeken dienen te worden opgenomen. Een snelheidsbepaling wordt gedaan door gebruik te maken van het Doppler effect.

Het G3 LiDAR/RGB pakket van Height Technologies is de LiDAR technologie geïntegreerd in de drone. Kijk hier voor de specificaties.


Een Corona camera brengt de oppervlakteontladingen (corona’s) in beeld die ontstaan bij beschadiging van de isolatie van onder andere hoogspanningsschakelaars en hoogspanningskabels. Op hoogspanningsverbindingen is corona de oorzaak van veel energieverlies tot wel 200 kW per kilometer leiding. Uiteindelijk kan het bezwijken van het isolatiemateriaal leiden tot overslag met schade aan de elektrische installatie en uitval van stroomvoorziening met brand en explosies als mogelijke gevolgen. Voor inspectie met een Corona camera aan een drone hoeft de hoogspanningsleiding niet uitgeschakeld te worden wat grote kosten-,  risico- en tijdvoordelen heeft boven een inspectie met mensen die fysiek de installatie dienen te betreden c.q. te beklimmen.

Hoe werkt het?
Een Corona camera brengt het UV licht in beeld dat ontstaat wanneer lucht (meer specifiek: stikstof) in aanraking komt met een stroomlek veroorzaakt door schade aan een isolator in bij voorbeeld een hoogspanningsleiding. Doordat "gewoon" ultra-violet wordt uitgefilterd, kan bij daglicht, in het volle zonlicht, corona worden gevisualiseerd. Tijdens de meting worden een normaal videobeeld en de UV-bron gelijktijdig getoond, waarmee de plaatsbepaling van de corona nauwkeurig en eenvoudig mogelijk is.

Door een molecuul te bestralen met infrarood licht zal een gedeelte van dit licht worden geabsorbeerd door het molecuul. Welk gedeelte van het infrarode licht wordt opgenomen is afhankelijk van de chemische bindingen in het molecuul. Het molecuul zal namelijk die frequenties van het infrarode licht opnemen die overeenkomen met de frequenties van de verschillende vibraties in het molecuul. Deze infrarood absorptie kan gemeten worden met een infrarood spectrometer. Toepassingsgebieden voor IR spectrometrie met drones bevinden zich voornamelijk in de olie en gas exploratie, mijnbouw, milieukundig onderzoek waarbij de chemische samenstelling van ertsvoorkomens, reservoir gesteenten en stoffen die de bodem verontreinigen, vastgesteld kan worden. Daarnaast kunnen met deze techniek in de landbouw ziektes van gewassen vroegtijdig worden opgespoord.

Hoe werkt het?
Door te bepalen welke frequenties uit het infrarood licht zijn geabsorbeerd, kan worden bepaald welke chemische bindingen voorkomen in het meetobject. Een infrarood spectrometer bestaat uit een stralingsbron en  een detector. Het licht van de infraroodbron wordt door middel van een aantal spiegels in twee aparte, maar identieke, stralen gesplitst. Eén van deze stralen, de referentiestraal, bereikt ongehinderd de detector. De andere straal wordt op het meetobject gericht. In de detector wordt nu het licht van de referentiestraal vergeleken met het licht van de straal gereflecteerd door het meetobject. Uit het verschil tussen deze twee stralen blijkt vervolgens welke frequenties van het infrarode licht zijn geabsorbeerd door het meetobject. Hierna wordt het percentage licht dat door het meetobject is gereflecteerd, als een grafiek weergegeven. Een dergelijke grafiek wordt een infrarood spectrum genoemd. Een infrarood spectrum is dus een weergave van de frequenties van het geabsorbeerde infrarode licht. Met behulp van dit spectrum kan geanalyseerd worden welke chemische verbindingen in het onderzochte meetobject voorkomen.

De EM inductie (of Radio EM) techniek is een Elektromagnetische inductietechniek waarmee de elektrische geleidbaarheid van de ondergrond wordt bepaald op een niet destructieve wijze. Metalen objecten, zoals explosieven (ferrohoudend en non-ferrohoudend) en kabels en leidingen, geleidende bodemlagen en breukzones kunnen met de deze geofysische techniek in de ondergrond worden opgespoord.  

Hoe werkt het?
Door middel van een zendspoel wordt een elektromagnetisch (EM) veld de (water)bodem ingestuurd. Dit primair EM-veld induceert een secundair EM-veld in de bodem. In geleidende voorwerpen of bodemlagen, is dit geïnduceerde EM-veld groter en van langer duur dan in het minder geleidende omringende bodemmateriaal. De langere respons van het geleidende voorwerp in de bodem wordt vervolgens opgevangen door de ontvangstspoel. Ter detectie van geleidende objecten worden de piekwaarden in geregistreerde data geanalyseerd op horizontale- en diepteligging, indicatieve dimensies van het geleidende object en signaalsterkte.

EM-detectie met drones is nog in de ontwikkelingsfase, maar de techniek zal naar verwachting medio 2016 door T&A Survey Drone Services aangeboden worden.

Aardgas bestaat voor meer dan 75% uit methaan. In de gasindustrie is er veel vraag naar een eenvoudige en betaalbare methode om methaangaslekken op te sporen. Het meetprincipe van de drone methaangas detector is gebaseerd op de eigenschap van methaan om een (infrarood) laser straal met een specifieke golflengte te absorberen; de zogeheten infrarood absorptie technologie.

Hoe werkt het?

De laser straal die gericht wordt op objecten als het aardoppervlak of gasleidingen, wordt door deze objecten op een diffuse manier gereflecteerd. De detector meet vervolgens de absorptie van de gereflecteerde laser straal die direct gerelateerd is aan de methaan concentratie in de luchtkolom. Op deze wijze kan de concentratie methaangas in de luchtkolom berekend en uitgedrukt worden in ppm x m (parts per million per meter). De beste meetresultaten worden bereikt met windstil weer dan wel met zwakke windsnelheden vanwege snelle verspreiding van het methaangas buiten het lek.



Met de magnetometer en gradiometer kunnen ijzerhoudende objecten en bodemlagen vanuit de lucht worden opgespoord. Deze geofysische techniek wordt met name ingezet voor het opsporen van metalen objecten, zoals explosieven in onverstoorde buitenstedelijke gebieden en in de mijnbouw voor het karteren van (ijzer)erts lagen. De gradiometer is een magnetometer waarbij de verandering van het aanwezige magnetisch veld (de gradiënt van het veld) wordt gemeten. Hierdoor neemt de meetnauwkeurigheid toe en de gevoeligheid voor regionale veranderingen van het aardmagnetisch veld af in vergelijking met een magnetometer. Beide meetsystemen kunnen ook op het water worden ingezet.

Het drone magnetometer systeem is  reeds vele malen (inter)nationaal ingezet en heeft hierbij zijn kwaliteit en inzet bewezen. Mogelijke toepassingen zijn explosievendetectie, geofysisch onderzoek, archeologisch onderzoek en het detecteren van ondergrondse infrastructuur en vuilstortplaatsen.

Hoe werkt het?
De magnetometer en de gradiometer meten het aanwezige aardmagnetisch veld. Dit veld bestaat uit het aardmagnetisch veld (ook wel main field genoemd) dat langzaam varieert en variaties veroorzaakt door lokale afwijkingen zoals ertsvoorkomens of ferrohoudende voorwerpen. Door deze lokale afwijking van het totale magnetische veld te meten, kan de locatie van ferromagnetische objecten en grondlagen bepaald worden. De grootte van de gemeten afwijking is proportioneel aan de hoeveelheid ferromagnetisch materiaal in de ondergrond. Ter detectie van metallische objecten worden de piekwaarden in geregistreerde data geanalyseerd op horizontale- en diepteligging, indicatieve dimensies en ijzerhoudende massa van het metalen object.

*Drone magnetometer verkeert momenteel nog in de ontwikkelingsfase.

Grondradar, of de internationaal gehanteerde term Ground Penetrating Radar (GPR), is een elektromagnetische reflectietechniek waarmee vanaf of vlak boven het maaiveld de bovenste meters van de ondergrond snel en met grote nauwkeurigheid op een niet destructieve wijze in kaart worden gebracht. Deze geofysische techniek wordt met name ingezet voor het lokaliseren van (moeilijk opspoorbare) objecten en (bodem-)lagen. De nauwkeurigheid die met grondradar bereikt kan worden, is hoog. Er bestaan verschillende meetsystemen voor diep en voor ondiep onderzoek. De radarsystemen die in combinatie met een drone gebruikt kunnen worden hebben een antenne frequentie van 500MHz of hoger en zijn lucht gekoppeld. Voor goede resultaten dient de apparatuur op een zo constant en gering mogelijke hoogte over het maaiveld voortbewogen te worden. De maximale penetratie afhankelijk van de bodemopbouw ter plaatse van de onderzoekslocatie bedraagt circa 1,5 meter.

Hoe werkt het?
Grondradar werkt met elektromagnetische golven die via een zendantenne de grond in worden gestuurd. Deze golven reflecteren in een bodem of constructie wanneer de materiaaleigenschappen veranderen. De gereflecteerde golven worden geregistreerd met behulp van een ontvangstantenne. De meetdata worden vervolgens geanalyseerd op de horizontale- en diepteligging en dimensies van objecten en/of bodemlagen.



* Drone grondradar verkeert momenteel nog in ontwikkelingsfase.