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    無人機(jī)航測怎么進(jìn)行航線規(guī)劃?(附航測整體流程)

    2022-11-27 08:23| 發(fā)布者: 林先生。 2220 0

    摘要: 無人機(jī)航測是傳統(tǒng)航空攝影測量手段的有力補(bǔ)充,具有機(jī)動靈活、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn),在小區(qū)域和飛行困難地區(qū),高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優(yōu)勢。一般來說,無人機(jī)航 ...

    無人機(jī)航測是傳統(tǒng)航空攝影測量手段的有力補(bǔ)充,具有機(jī)動靈活、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn),在小區(qū)域和飛行困難地區(qū),高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優(yōu)勢。


    無人機(jī)航測怎么進(jìn)行航線規(guī)劃?(附航測整體流程)-6318

    一般來說,無人機(jī)航測流程如下:

    1.區(qū)域確定(客戶需提供航拍區(qū)域矩形四角84坐標(biāo));

    2.現(xiàn)場勘察(飛行空域、起降場地、空中管制);

    3.航線規(guī)劃(飛行航線、作業(yè)高度、飛行架次);

    4.任務(wù)載荷設(shè)定(數(shù)碼影像、膠片、視頻、監(jiān)控);

    5.簽訂合同(預(yù)付款、作業(yè)約定、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn));

    6.執(zhí)行飛行(飛行器運(yùn)輸、飛行作業(yè)、安全保障);

    7.確驗(yàn)效果(成片數(shù)量、航攝范圍、圖像質(zhì)量);

    8.后期制作(糾偏、拼圖、配準(zhǔn)、剪輯、輸出);


    其中,航線規(guī)劃是制作高質(zhì)量影像圖的關(guān)鍵,是無人機(jī)航測外業(yè)中的重要內(nèi)容之一。航線規(guī)劃需要根據(jù)測區(qū)的地形地貌來進(jìn)行設(shè)計(jì),且必須保證的足夠重疊率,因此,無人機(jī)航線規(guī)劃需要綜合考慮各方面因素,以保障飛行安全和滿足影像后期處理需求。下面,我們一起來看下無人機(jī)航測如何規(guī)劃航線。


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    1.明確航測范圍

    航線規(guī)劃軟件的參考底圖數(shù)據(jù)大多來源于谷歌地圖。規(guī)劃航線之前,有必要在Google Earth中確定項(xiàng)目航飛范圍,了解測區(qū)地貌,并進(jìn)行合理的飛行架次劃分,優(yōu)化航飛方案,提升作業(yè)效率,避免撞機(jī)事故發(fā)生。對于大城市、機(jī)場或高海拔地區(qū),航測之前首先應(yīng)申請空域。


    無人機(jī)航測怎么進(jìn)行航線規(guī)劃?(附航測整體流程)-8437


    2.飛行環(huán)境

    外業(yè)航飛前,需要根據(jù)測區(qū)等相關(guān)資料對無人機(jī)系統(tǒng)性能進(jìn)行評估,判斷飛行環(huán)境是否滿足飛機(jī)的飛行要求。影響無人機(jī)飛行的因素主要包括以下四個方面:

    1)海拔。測區(qū)的海拔應(yīng)該滿足無人機(jī)的作業(yè)要求,無人機(jī)飛行的高度應(yīng)該大于當(dāng)?shù)氐暮0魏秃礁摺?/span>


    無人機(jī)航測怎么進(jìn)行航線規(guī)劃?(附航測整體流程)-5466

    2)地形、地貌條件。地形和地貌主要影響無人機(jī)成圖的質(zhì)量,對于地面反光強(qiáng)烈的地區(qū),如沙漠、大面積的鹽灘、鹽堿地等,在正午前后不宜攝影。對于陡蛸的山區(qū)和高密集度的城市地區(qū),為了避免陰影,應(yīng)在當(dāng)?shù)卣缜昂筮M(jìn)行攝影。


    無人機(jī)航測怎么進(jìn)行航線規(guī)劃?(附航測整體流程)-2565

    3)風(fēng)氣和風(fēng)向。地面的風(fēng)向決定無人機(jī)起飛和降落的方向,空中的風(fēng)向?qū)︼w行平臺的穩(wěn)定性影響很大,盡量在風(fēng)力較小時進(jìn)行攝影航測。

    4)電磁和雷電。無人機(jī)空中飛行平臺和地面站之間通過電臺傳輸數(shù)據(jù),要保證導(dǎo)航系統(tǒng)及數(shù)據(jù)鏈的正常工作不受干擾。在實(shí)際到達(dá)現(xiàn)場時,應(yīng)記錄現(xiàn)場的風(fēng)速、天氣、起降坐標(biāo)等信息,留備后期的參考和總結(jié)。


    無人機(jī)航測怎么進(jìn)行航線規(guī)劃?(附航測整體流程)-5410


    3.確定航高

    像片比例尺定義為像片上的線段與地面上相應(yīng)水平線段之比:

    1/m = f/H (1)

    公式(1)中,H為相對測區(qū)平均水平面的高度,f為相機(jī)中心到像平面的距離垂距即焦距。

    航測比例尺的選定取決于測圖比例尺,大體與測圖比例尺相當(dāng)。選定了相機(jī)和比例尺以后,可根據(jù)公式(1)計(jì)算航高。在飛行時,飛機(jī)應(yīng)按照預(yù)定的航高飛行,同一航線內(nèi)各攝站的航高差不得大于40m。


    4.確定分辨率

    理想情況下,飛機(jī)和航攝基準(zhǔn)面是保持一定相對高度的,維持某特定高度即可獲取一定分辨率的圖。但實(shí)際上,被攝地表往往是有起伏的,導(dǎo)致分辨率低。

    仿地飛行可以減少由于飛行相對高度不同而帶來的誤差。但是仍有很多誤差無法避免,因此應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求,要充分結(jié)合實(shí)際地形,適當(dāng)降低航高,飛行過程中按優(yōu)于規(guī)定分辨率的要求進(jìn)行航飛。


    5.重疊度確認(rèn)

    為滿足航測成圖的要求,一般規(guī)定:航向重疊度為60%,最少不得少于53%;旁向重疊度為30%,最少不得少于15%;當(dāng)?shù)匦纹鸱^大時,還需要增加因地形影響的重疊百分?jǐn)?shù) 。

    重疊度越高,相鄰兩張影像上的同名地物點(diǎn)也就越多,匹配的同名點(diǎn)數(shù)量也就越多,定位精度也就越高,但是重疊度的增加又會導(dǎo)致影像的數(shù)量增多,增加了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的工作量,因此,像片重疊度需要根據(jù)具體的項(xiàng)目需求確定,具體可以參考以下項(xiàng)目。


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    根據(jù)項(xiàng)目需求不同,重疊度可做以下調(diào)整:

    航測地形圖:航向重疊度一般為80%,旁向重疊度一般為60%,記為(80x60)。

    正射影像圖,航向重疊度一般為70%,旁向重疊度一般為60%,記為(70x60)。

    無人機(jī)三維建模:航向重疊度和旁向重疊度至少均為70%,記為(70×70)。


    6.判斷天氣情況

    天氣的好壞直接影響到航測影像的效果,因此無人機(jī)航測作業(yè)前,要掌握當(dāng)前天氣狀況,并觀察云層厚度、光照強(qiáng)度和空氣能見度。

    正中午地面陰影最小,在日出到上午9點(diǎn)左右,下午3點(diǎn)左右到日落的兩個時間段中,光照強(qiáng)度較弱且太陽高度角偏大,部分測區(qū)還可能碰到霧霾。這些情況可能導(dǎo)致采集到的建筑物背陽面,空三匹配精度差,紋理模糊且亮度很低,最終影響建模效果,嚴(yán)重影響視覺觀感。

    最為適宜的航測氣象條件:

    1)薄云晴天:光亮度和光照度使影像色彩還原度比較好

    2)無風(fēng):保證成像清晰度

    3)地表干燥:可避免地表干濕度隨時間變化影響影像質(zhì)量

    4)無積雪:獲取真實(shí)地表影像

    5)無霧霾:保證清晰度的重要條件

    7.規(guī)劃航線

    無人機(jī)航跡規(guī)劃是任務(wù)規(guī)劃的核心內(nèi)容,需要綜合應(yīng)用導(dǎo)航技術(shù)、地圖信息技術(shù)以及遠(yuǎn)程感知技術(shù),以獲得全面詳細(xì)的無人機(jī)飛行現(xiàn)狀以及環(huán)境信息,結(jié)合無人機(jī)自身技術(shù)指標(biāo)特點(diǎn),按照一定的航跡規(guī)劃方法,制定最優(yōu)或次優(yōu)路徑。因此,航跡規(guī)劃需要充分參考電子地圖的選取、標(biāo)會、航線預(yù)定規(guī)劃以及在線調(diào)整時機(jī)。

    航線規(guī)劃一般分為兩步:首先是飛行前預(yù)規(guī)劃,即根據(jù)既定任務(wù),結(jié)合環(huán)境限制與飛行約束條件,從整體上制定最優(yōu)參考路徑;其次是飛行過程中的重規(guī)劃,即根據(jù)飛行過程中遇到的突發(fā)情況,如地形、氣象變化、未知限飛禁飛因素等,局部動態(tài)地調(diào)整飛行路徑或改變動作任務(wù)。

    常用的航線規(guī)劃方案有兩種,一種是“S”形航線,另一種是構(gòu)架線。


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    8.飛行設(shè)置

    一般我們選相機(jī)角度是45度,所以在畫航線時,要超出所測的范圍,這樣才能把所測局域拍全。飛行高度要超過飛行區(qū)域內(nèi)所有障礙物,以免飛行過程中撞高建筑物。

    設(shè)置好俯仰角,正射影像圖一般為-90°,拍攝3D立體時一般為-45°。

    設(shè)置好返航高度,確保返航時不會碰撞到障礙物。


    9.開始飛行

    檢查任務(wù)沒有問題后,點(diǎn)擊右上角的飛機(jī)按鈕,程序開始上傳任務(wù)和自檢:無人機(jī)連接情況、電池電量、GPS定位情況、攝像機(jī)狀態(tài)、返航點(diǎn)位置、無人機(jī)是否靠近測區(qū)、遙控器檔位設(shè)置等,通過后就可以點(diǎn)擊飛行了。


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    除了上述要求外,航測還必須遵循下列要求,以保證航測的成像質(zhì)量。

    1)選擇或等待較好的天氣,盡量避免陰影的出現(xiàn);

    2)盡量縮短同一架次內(nèi)相鄰航線間的飛行間隔(航行不宜過長);

    3)盡量縮短同一天內(nèi)、同一分區(qū)內(nèi)、相鄰架次、相鄰航線間的飛行間隔(要有連續(xù)性);

    4)盡量選擇相同時間點(diǎn)飛行,以避免太陽角度帶來的差異;

    5)盡量縮短同一人物區(qū)的作業(yè)周期,合理安排飛行計(jì)劃。


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    不同日期以及天氣的不同拍攝的照片導(dǎo)致模型合并的時候出現(xiàn)明顯的色差


    在無人機(jī)航測中,為了簡化無人機(jī)航測流程,我們一般會應(yīng)用EFly智能航測軟件。

    EFly智能航測軟件是一款集合了多種無人機(jī)航測技術(shù)的自動數(shù)據(jù)采集終端,軟件踐行“平民化”無人機(jī)航測整體解決方案,充分研究航測一體化整體流程,讓廣大CAD用戶全面掌握無人機(jī)航測高精度生產(chǎn)流程。


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    EFly智能航測軟件具有以下模塊:

    1.產(chǎn)品基本模塊

    支持最新大疆精靈4RTK(可編程遙控器版)、可自適應(yīng)識別無人機(jī)型號,根據(jù)不同機(jī)型自動識別鏡頭參數(shù),計(jì)算飛行分辨率,提示飛行距離信息,最大程度保證無人機(jī)飛行安全及提高作業(yè)效率。


    2.區(qū)域測繪模塊

    1)正射影像采集:具備矩形快速航測功能,根據(jù)參數(shù)設(shè)置,繪制出飛機(jī)理論拍照點(diǎn),拍照數(shù)量、支持正射數(shù)據(jù)采集。

    2)國家坐標(biāo)系掛接:具備矩形5架次傾斜攝影數(shù)據(jù)采集;支持3架次快速優(yōu)化傾斜數(shù)據(jù)采集。


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    3)不規(guī)則區(qū)域影像采集:支持多邊形航測功能,根據(jù)圖面繪制范圍進(jìn)行任意多邊形正射和傾斜攝影,多邊形繪制過程支持精確捕捉已有圖面點(diǎn)線坐標(biāo)數(shù)據(jù);支持多邊形飛行方向角度調(diào)整。


    3.帶狀航測模塊

    具備飛行任務(wù)靈活配置功能,配置內(nèi)容包括但不限于飛行航線、飛行高度、航高基準(zhǔn)面高度、旁向重疊、航線重疊、傾斜角度,且應(yīng)有參數(shù)設(shè)置界面。


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    4.全景采集模塊

    支持飛機(jī)當(dāng)前點(diǎn)全景采集、指定點(diǎn)和航高全景采集;單架次沿線多點(diǎn)的全景資產(chǎn)采集工作;根據(jù)線路起始點(diǎn),實(shí)現(xiàn)點(diǎn)高或變高飛行全景采集。


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    EFly智能航測軟件詳情:EFly智能航測軟件


    航測完成后,收集到的影像數(shù)據(jù),可以利用ContextCapture實(shí)景建模軟件進(jìn)行建模。

    ContextCapture 是一款可由簡單的照片和/或點(diǎn)云自動生成詳細(xì)三維實(shí)景模型的軟件。


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    ContextCapture具有高兼容性,能對各種對象各種數(shù)據(jù)源進(jìn)行精確無縫重建,從厘米級到公里級,從地面或從空中拍攝。只要輸入照片的分辨率和精度足夠,生成的三維模型是可以實(shí)現(xiàn)無限精細(xì)的細(xì)節(jié)。

    ContextCapture具體建模過程,請關(guān)注“艾三維技術(shù)”微信公眾號,申請ContextCapture軟件培訓(xùn)。

    ContextCapture軟件詳情:實(shí)景建模ContextCapture產(chǎn)品詳情及五大應(yīng)用


    如果,您有無人機(jī)航測建模項(xiàng)目需求,或者想采購EFly智能航測軟件/ContextCapture 實(shí)景建模軟件,歡迎關(guān)注“艾三維技術(shù)”微信公眾號,聯(lián)系我們。


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