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    鄂爾多斯如何解決大范圍大高差傾斜數據的獲取及處理

    作者: 時間:2020-10-2129953 次瀏覽

    受陜西某部門委托,需對秦嶺地區地質遺跡群落進行傾斜數據采集及三維成果處理。該項目測區范圍約33平方公里,地處四川盆地邊緣,測區高差近千米,甲方要求獲取影像分辨率為5cm,聽起來似乎是一個無法完成的任務。

    1.png

    測區三維示意圖

    那接下來看下我們是如何解決這個難題,順利完成數據獲取及處理任務的:

    一、機型選擇

    針對測區地形高差情況及甲方分辨率要求,我們最終選用飛馬智能航測/遙感系統D200+D-OP300傾斜模塊進行數據采集工作,采用D200完成此項目具備以下優勢:

    1、測區范圍較大,采用無人機管家可以進行自動分區且可以保證區塊間的接邊重疊度。

    2、山區起降場地有限,采用旋翼飛行不受場地限制。

    3、測區高差較大,D200具備精準地形跟隨飛行能力,可以有效保證測區分辨率。

    4、D-OP300搭載的5臺2400萬像素APS-C畫幅相機,中心鏡頭焦距25mm,傾斜鏡頭焦距35mm,獲取5cm分辨率時飛行真高319m,單架次可以獲取近1km2數據,同時也可有效保證變高飛行安全。

    5、測區基本為山區林地,無法布設更多控制點,D200采用RTK/PPK融合作業模式,D-OP300采用逐相機獨立打標,具備免像控和稀少像控的能力。


    2.jpg

    飛馬智能航測/遙感系統D200

    二、航線設計

    將測區KML文件導入無人機管家智航線模塊中,進行自動分區,針對此次測區共劃分9個區塊,如下圖:


    4.png

    測區分區示意圖

    再逐區塊設計航線,此次設計航向重疊度80%,旁向重疊度65%,GSD=5cm,采用變高航線(針對此次5cm319m真高飛行,直接采用無人機管家內嵌的三維地形進行變高航線設計;如需更高分辨率飛行真高更低的時候建議采用預掃DSM模式獲取高精度地形數據,再進行變高航線設計);如圖所示,區塊1是測區海拔更高的區域,面積約5km2,設計里程92km,預計飛行5架次。


    4.png

    區塊1變高航線示意圖

    測區9個區塊均按照航向重疊度80%,旁向重疊度65%,GSD=5cm,變高航線設計,設計里程共計680 km,預計40架次;將無人機管家智航線中生成的航線導入谷歌地圖中展示如下圖:


    5.png

    谷歌地圖中顯示的測區航線示意圖

     三、外業飛行

    為保證工期,此次作業采用2架D200協同作業,飛行均采用連接千尋位置網絡的RTK/PPK的作業模式,從而具備免像控能力;因測區地形及天氣原因實際作業6天,飛行52架次,獲取原始影像76890張。



    6.jpg7.jpg

    現場工作照

    四、內業處理

    1、數據導入

    將測區數據整理完成后,導入Smart3D軟件,將GPS信息與照片對應,整體數據共計76890張,整體測區數據展示如下圖所示:


    8.png

    CC中顯示的數據航線示意圖

    2、空三分塊

    由于測區數據量比較大,基于瞰景科技自主研發的傾斜數據預處理工具集Smart3D Advance Toolkit將整體測區分為三塊,每塊照片數量為23000-30000張。運算節點機器配置為:CPU:i7-7700K,內存:64GB,顯卡:GTX 1080。耗時2天,完成了所有子區的空三計算??杖\算完成結果如下所示:


    9.png

    其中一塊空三完成狀態圖

    本次數據的POS是基于RTK和PPK融合解算,且為逐相機獨立打標的,具備的位置信息,因此每個子區只需要少量的控制點(每塊4-5個)即可滿足精度要求。在Smart3D中直接先刺點再跑空三,一次空三成功,且子區與子區之間基本無縫接邊。子區空三成功后將三個子區空三結果合并,空三后的整體測區如下:


    10.png

    Smart3D中合并空三示意圖

    3、生產模型

    空三處理結束后,提交模型生產。模型大小為100*100分塊,瓦片數量為1571塊。模型生產過程采用多節點并行運算,30臺機器同時參與建模,耗時五天,即完成所有數據建模。整體模型效果如下圖所示:


    13.png

    整體模型展示圖


    13.png13.png

    局部模型展示圖

    五、結論

    整個項目外業飛行加內業數據處理,有效作業時間不足倆周,即獲取了分辨率一致的高精度三維模型,解決了大范圍大高差高精度數據獲取的難題,這在整個無人機航測應用領域中都堪稱首例??偨Y此次項目的高效、順利完成主要有以下幾點:

    1 飛馬無人機智能、自動,可在惡劣環境中快速展開作業,外業數據獲取高效。

    2無人機管家的自動分區功能和精準地形跟隨飛行能力,保證區塊間的無縫接邊及一致的影像分辨率,從而保證三維建模效果。

    3、D200的RTK/PPK融合作業模式及D-OP300逐相機獨立打標的高精度POS獲取,可實現免像控或稀少像控的數據作業,對山區、林地等控制點布設困難區域,尤為適用。

    4、大范圍測區常存在的數據接邊難題,也因D200高精度的GPS數據得到了有效的解決。該項目在接邊區域控制點稀少的狀況下,基于高精度GPS的空三聯合平差,接邊高差不超過5厘米,達到了數據接邊要求。

    5、瞰景科技的數據預處理工具集Smart3DAdvance Toolkit提高了大數據量的處理效率。

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