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Effectiveness of hovering positions of unmanned aircraft vehicles for collecting images and videos of highway traffic
Rivera Pérez, Luz G.
Rivera Pérez, Luz G.
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Abstract
The use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), known as drones, has been growing in transportation engineering, especially as a method for collecting data. The main objective of this project was to test the effectiveness of drone hovering for the use of drones to collect image and video data for transportation studies, focusing on freeways. Two main sites with the characteristics of the four types of freeway segments (basic, merge, diverge, and weaving) were selected to collect data at different values of drone elevation variables and distance from the road. Two drones were available to collect data: the Autel Evo 2 Pro and the DJI Mavic 2 Enterprise Advanced, provided by the NICR UPRM research project 4-3 titled Freeway Incident Detection and Management using Unmanned Aircraft Systems. The data collection followed the Federal Aviation Administration (FAA) regulations and was guided by the protocol developed by the NICR 4-3 project. For the evaluation of the set of variables considered, a survey was conducted between transportation professionals and the general public. The survey included three types of questions: (1) select the better image between two choices, known as AB testing, (2) rate the quality of the image of the road segment using a Likert Scale (excellent, good, fair, poor, or very poor), and (3) select the better video between multiple options. The questions were divided into four sections, one for each type of freeway segment mentioned previously. The results of the survey show that in freeway weaving segments using a drone elevation of 400 ft provides the image and video with better quality. The survey sample also indicates that the Autel drone gives better quality for the field of view of the images and videos. The 300 ft drone elevation was preferred on the survey for both freeway merge and diverge segments. On the basic freeway segment, the 300 ft drone elevation is also preferred as the one with the better view. The Autel drone is the one that provides a better field of view based on the survey results. The distance from the road (DFR) preferred differs in the results. This inconsistency in the variable for distance from the road was due to the different sites’ locations. As seen in the results, for site 1 (PR-52) the 50 ft DFR is preferred and for site 2 (PR-2) is the 100 ft DFR. This study has the potential to train people who do not have any background in transportation topics.
El uso de vehículos aéreos no tripulados, conocidos como drones, ha aumentado en el área de la ingeniería de transportación, especialmente para la tomar de data. El objetivo principal de este proyecto fue evaluar la efectividad de las variables para el uso de drones para recopilar datos de imágenes y videos para estudios de transportación, centrándose en las autopistas. Se seleccionaron dos lugares que contienen las características de los cuatro tipos de segmentos de autopista, (básicos, convergente, divergente y entrecruzamiento) para tomar data a diferentes valores para las variables de elevación del dron y su distancia desde la carretera. Dos drones fueron utilizados para la toma de datos: el Autel Evo 2 Pro y el DJI Mavic 2 Enterprise Advanced, disponibles gracias al proyecto de investigación NICR UPRM 4-3 titulado “Freeway Incident Detection and Management using Unmanned Aircraft Systems”. La recopilación de datos siguió las regulaciones de la Administración Federal de Aviación, así como el protocolo desarrollado por el proyecto NICR 4-3. Los resultados de la encuesta muestran que, en los segmentos de entrecruce en autopista, usar una elevación del dron de 400 pies proporciona una mejor calidad de imagen y video. La población de la encuesta también indica que el dron de Autel da mejor calidad para el campo de visión de las imágenes y videos. Para los segmentos de convergencia y divergencia de la autopista, tuvo mayor preferencia la elevación del dron de 300 pies en la encuesta. En el segmento básico de autopista, también se prefiere la elevación del dron de 300 pies como el que tiene la mejor vista. El dron de Autel es el que proporciona un mejor campo de visión según los resultados de la encuesta. La distancia desde la carretera (DFR) preferida difiere en los resultados. Esta inconsistencia en la variable de distancia a la carretera se debió a la ubicación de los diferentes sitios. Como se ve en los resultados, para el sitio 1 (PR-52) se prefiere el DFR de 50 pies y para el sitio 2 (PR-2) es el DFR de 100 pies. Para la evaluación del grupo de variables consideradas, se realizó una encuesta entre profesionales del transporte y público en general. La encuesta incluyó tres tipos de preguntas: (1) prueba AB, donde se selecciona la mejor imagen entre dos opciones, (2) calificar la calidad de una imagen usando una escala Likert (excelente, buena, regular, mala o muy mala), y (3) seleccionar el mejor video entre múltiples opciones. Las preguntas se dividieron en cuatro secciones, una para cada tipo de segmento de autopista mencionado anteriormente. (básico, convergencia, divergencia y entrecruzamiento). Los resultados de la encuesta muestran que en los segmentos de autopistas que entrecruzan, el uso de una elevación de drones de 400 pies proporciona imágenes y videos de mejor calidad. La muestra de la encuesta también indica que el dron Autel ofrece una mejor calidad en el campo de visión de las imágenes y vídeos. En el estudio se prefirió la elevación del dron de 300 pies tanto para los segmentos de unión como de divergencia de autopistas. En el segmento básico de la autopista, la elevación del dron de 300 pies también se prefiere como la que tiene mejor vista. El dron de Autel es el que proporciona un mejor campo de visión según los resultados de la encuesta. La distancia desde la carretera (DFR) preferida difiere en los resultados. Esta inconsistencia en la variable de distancia a la carretera se debió a la ubicación de los diferentes sitios. Como se ve en los resultados, para el sitio 1 (PR-52) se prefiere la de 50 pies y para el sitio 2 (PR-2) la distancia de 100 pies. Este estudio tiene el potencial de usarse para entrenar a personas que no tienen el conocimiento en temas de transportación.
El uso de vehículos aéreos no tripulados, conocidos como drones, ha aumentado en el área de la ingeniería de transportación, especialmente para la tomar de data. El objetivo principal de este proyecto fue evaluar la efectividad de las variables para el uso de drones para recopilar datos de imágenes y videos para estudios de transportación, centrándose en las autopistas. Se seleccionaron dos lugares que contienen las características de los cuatro tipos de segmentos de autopista, (básicos, convergente, divergente y entrecruzamiento) para tomar data a diferentes valores para las variables de elevación del dron y su distancia desde la carretera. Dos drones fueron utilizados para la toma de datos: el Autel Evo 2 Pro y el DJI Mavic 2 Enterprise Advanced, disponibles gracias al proyecto de investigación NICR UPRM 4-3 titulado “Freeway Incident Detection and Management using Unmanned Aircraft Systems”. La recopilación de datos siguió las regulaciones de la Administración Federal de Aviación, así como el protocolo desarrollado por el proyecto NICR 4-3. Los resultados de la encuesta muestran que, en los segmentos de entrecruce en autopista, usar una elevación del dron de 400 pies proporciona una mejor calidad de imagen y video. La población de la encuesta también indica que el dron de Autel da mejor calidad para el campo de visión de las imágenes y videos. Para los segmentos de convergencia y divergencia de la autopista, tuvo mayor preferencia la elevación del dron de 300 pies en la encuesta. En el segmento básico de autopista, también se prefiere la elevación del dron de 300 pies como el que tiene la mejor vista. El dron de Autel es el que proporciona un mejor campo de visión según los resultados de la encuesta. La distancia desde la carretera (DFR) preferida difiere en los resultados. Esta inconsistencia en la variable de distancia a la carretera se debió a la ubicación de los diferentes sitios. Como se ve en los resultados, para el sitio 1 (PR-52) se prefiere el DFR de 50 pies y para el sitio 2 (PR-2) es el DFR de 100 pies. Para la evaluación del grupo de variables consideradas, se realizó una encuesta entre profesionales del transporte y público en general. La encuesta incluyó tres tipos de preguntas: (1) prueba AB, donde se selecciona la mejor imagen entre dos opciones, (2) calificar la calidad de una imagen usando una escala Likert (excelente, buena, regular, mala o muy mala), y (3) seleccionar el mejor video entre múltiples opciones. Las preguntas se dividieron en cuatro secciones, una para cada tipo de segmento de autopista mencionado anteriormente. (básico, convergencia, divergencia y entrecruzamiento). Los resultados de la encuesta muestran que en los segmentos de autopistas que entrecruzan, el uso de una elevación de drones de 400 pies proporciona imágenes y videos de mejor calidad. La muestra de la encuesta también indica que el dron Autel ofrece una mejor calidad en el campo de visión de las imágenes y vídeos. En el estudio se prefirió la elevación del dron de 300 pies tanto para los segmentos de unión como de divergencia de autopistas. En el segmento básico de la autopista, la elevación del dron de 300 pies también se prefiere como la que tiene mejor vista. El dron de Autel es el que proporciona un mejor campo de visión según los resultados de la encuesta. La distancia desde la carretera (DFR) preferida difiere en los resultados. Esta inconsistencia en la variable de distancia a la carretera se debió a la ubicación de los diferentes sitios. Como se ve en los resultados, para el sitio 1 (PR-52) se prefiere la de 50 pies y para el sitio 2 (PR-2) la distancia de 100 pies. Este estudio tiene el potencial de usarse para entrenar a personas que no tienen el conocimiento en temas de transportación.
Description
Date
2023-12-11