【案例分享】横空6A垂起固定翼搭载三轴云台交叉环绕飞行海南“房地一体”案例

2021-05-27 13:28 飞图
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项目概况   

        本次项目为农村房地一体确权项目,位于海南省陵水黎族自治区,地处海南岛东南部,东濒南海,南与三亚市毗邻。陵水境内地势西北高,东南低,地形主要由山地、丘陵、平原组成。全县大小山岭共24座,最高点为吊罗山三角峰海拔1499.8米。测区范围内相对平坦,面积约为0.4平方公里,下图紫线框选区域为本次项目航测范围:


@图1:航测范围


由于本次为房地一体确权项目对精度要求相对较高,分辨率设置为1.3cm,在使用横空6A搭载6100万像素61MP相机,飞行高度设置100米可完全满足精度要求。在进行航飞前,对飞行区域进行全域实地踏勘是保证飞行安全作业的重要一环,踏勘内容主要包含:

1.勘察地形地貌,海拔落差。

2.勘察航测范围内及周边地区建筑物高度。

3.风速及风向。

4.云层高度及视野可见度。

5.天气状况。

6.飞鸟等野生动物是否干扰航线。


@图2:地形地貌


@图3:布置像控点


@图4:像控点坐标测量


该测区地势相对平坦,几乎没有山脉,丘陵等地形落差,主要针对范围为农村宅基地,农房高度一般为7-15米,最高不超过25米。从图2可以看出测区周边有密集的高层建筑物,经实地踏勘,楼高最高约120米。为确保飞行作业安全,设置飞机进入与离开航线的位置避开测区周边高楼。航飞当天风速4-5级,云层高度1500米以上,肉眼可视范围1000米以上,无飞鸟等野生动物干扰航线,天气状况良好适合飞行。



外业航飞

为满足精度需求,该项目共布置像控点13,布控用时40分钟,像控点分布如下图所示:

@图5:像控点分布


任务区域面积0.4平方公里,仅飞行一个架次便完成任务,用时35分钟, 外业航飞参数如下表所示:


表格1:海南项目外业航飞参数


@图6:项目航迹线


@图7:航迹重叠率


         图6展示了规划完成后的航迹线,黄色线表示无人机飞行轨迹,图7中绿色范围颜色越深表示航迹重叠率高,后续建模精度越高。如果绿色范围颜色过浅,需调整航迹重叠率以保证建模精度。此外横空地面站软件还能够预估出各个架次的飞行时间、航程、照片拍摄张数等信息。



@图8:起飞前检查


@图9:无人机起飞


@图10:无人机降落


数据整理

在进行内业处理前,需检查以下外业数据:
1.影像文件的完整性,测区内有无漏拍区域。
2.pos记录条数与影像数量是否一致。
3.像控点数量是否与预设一致。


在进行空三处理前,需对飞控系统生成的pos数据格式与后处理软件格式进行筛选与分类处理后再进行空中三角测量。整理后数据如下图所示,照片命名与pos数据需一一对应。



@图11:图片数据(左)及pos数据(右)



空中三角测量

        数据整理完成后使用软件进行空三处理。而三维建模软件进行三维重建时,要求各个照片组具备非常精确的属性以及对应的姿态参数,此时可以通过空中三角测量计算对影像定位信息严格配准,选定参数自动准确估算每幅影像的位置、角元素和相机属性,获得缺失的影像信息。项目共取得2233张影像,设计影像中心目标分辨率1.3厘米。为进一步保证建模精度,本次数据会进行两次空三处理。第一次不刺像控点,内业工程概况如下图所示。

@图12:工程概况


@图13:蓝色区域重叠率较高


第二次空三处理需刺入像控点,测区共13个像控点如下图所示:

@图14:刺入像控点


空中三角测量完成后,在特征点的三维视图中检查有没有明显的分层或交叉现象:
1.航片是否交叉。
2.特征点在道路或房屋区域是否分层。
3.像控点平面高层误差是否过大。


下图展示了空三视图,由15可以看出因外业航飞开启地形跟随功能,航片高度有效跟随地面高程起伏,空三计算结果良好有效的保证了后续三维模型重建的精度。


@图15:航片位置检查


三维模型重建

        完成空三处理后便可进行模型三维重建,本次航飞区域相对较小,影像及数据处理量也相对较小,通过合理调整重建范围及瓦片大小可以有效降低计算机集群配置需求。本次采用的计算机集群参数如下表所示:


表格2:计算机集群配置


模型三维重建参数如下表所示:

表格3:模型三维重建参数

本次任务共用时12小时,平均每台计算机处理单个瓦片大约耗时2小时


成果展示

        传统五镜头相机只能通、固定角度对房屋进行采集,在实地情况中,例如房屋屋檐过长,相邻房屋距离过近,树木植被遮盖等情况都会造成部分房屋立面无法进行采集导致房屋模型精度不达标。在后续对模型线划后造成房屋边长与实际情况不符(边长超限)。本次案例通过使用交叉环绕飞行的方式,通过多角度对房屋进行拍摄,有效的对房屋各个立面进行了采集使墙角、檐廊、阳台等房屋要素更加清晰同时保证了模型的精度。另一方面,环绕飞行的航线更短,用时更少,提升了外业作业效率。本次案例最终获取的成果如下图所示:


@图16:多角度模型整体展示


@图17:多角度模型细节展示


对于农村房地一体项目,精度验证主要分为两大类:
1. 宗地界址点精度。
2. 宗地界址线精度(房屋边长是否超限)。

此类项目因需要确权发证,为了保证不动产证数据准确(面积准确),所以对精度要求相对较高,一般情况下要求界址点水平中误差不超过5cm,房屋边长丈量误差不超过5cm。那么为了验证精度,首先则需要对模型房屋进行线划如下图所示:

@图18:房屋模型线划图


线划图完成后,需将文件转换成dwg格式,并使用CASS软件绘制权属线:


@图19:绘制权属线


测区范围内的宗地数大约为100户,一般自检采集率为15%-30%,使用全站仪实地随机采集50个界址点,并且所有界址点位置平均分布在测区的各个角落,对比结果如表格4


表格4:界址点精度检查表


同样在测区内使用激光测距仪随机选取均匀分布的50条边长进行采集,边长检查精度表如表格5所示:


表格5:边长精度检查表


由表格4,表格5可以看出,界址点精度水平中误差为1.47cm,边长丈量中误差为1.72cm,完全满足房地一体项目要求。


本项目使用设备详细情况请关注飞图官网www.flytouav.com,请关注飞图公众号,我们将持续更新交叉环绕三维建模的技术细节和案例。



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