舊城改造一端連著發(fā)展，一端系著民生。為推進(jìn)長(zhǎng)春市舊城改造，改善當(dāng)?shù)鼐用裆瞽h(huán)境，DJI 大疆行業(yè)應(yīng)用合作伙伴云信空間科技受托對(duì)長(zhǎng)春市東朝陽(yáng)溝進(jìn)行地理信息數(shù)據(jù)的采集。項(xiàng)目要求采用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，并生產(chǎn)出滿足 1:500 大比例尺測(cè)圖標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)景三維模型。
我們一起去看看精靈 Phantom 4 RTK 是如何完滿該項(xiàng)目的！
工程概況
東朝陽(yáng)溝位于長(zhǎng)春市南關(guān)區(qū)幸福鄉(xiāng)紅嘴子村，G0102 繞城高速以南，S26 扶長(zhǎng)高速以西。測(cè)區(qū)面積約為 0.4 平方千米，整體地勢(shì)較平坦，地物較多，具備典型性。航測(cè)難點(diǎn)在于，測(cè)區(qū)內(nèi)常年有風(fēng)，施測(cè)季節(jié)最低氣溫 -10℃，不利于無(wú)人機(jī)飛行。
試驗(yàn)區(qū)范圍
測(cè)試目標(biāo)要求實(shí)景三維模型成果要能滿足精度較嚴(yán)格的城市測(cè)量規(guī)范中 1:500 測(cè)圖標(biāo)準(zhǔn)，即：平面中誤差 ±0.25m，高程注記點(diǎn)中誤差 ±0.15m，最大允許誤差不超過(guò) 2 倍中誤差。測(cè)量基準(zhǔn)采用長(zhǎng)春市坐標(biāo)系統(tǒng)、長(zhǎng)春市高程系統(tǒng)，投影方法為任意帶高斯-克呂格投影。工程中 RTK 數(shù)據(jù)采集統(tǒng)一使用千尋網(wǎng)絡(luò) RTK 系統(tǒng)作為差分源。
作業(yè)流程
航飛外業(yè)
1. 像控點(diǎn)布設(shè)及測(cè)量
依據(jù)項(xiàng)目基礎(chǔ)資料和要求，參照奧維互動(dòng)地圖，并考慮實(shí)際布點(diǎn)可行性，預(yù)做像控點(diǎn)的布設(shè)方案。像控點(diǎn)采用的是打印好的 x 型圖案，并在每張控制點(diǎn)上添加編號(hào)，方便內(nèi)業(yè)刺點(diǎn)。在測(cè)量像控點(diǎn)的同時(shí)，進(jìn)行點(diǎn)之記信息的記錄。像控點(diǎn)的測(cè)量采用控制點(diǎn)測(cè)量的方式進(jìn)行平滑采集。
像控點(diǎn)設(shè)置
像控點(diǎn)設(shè)計(jì)分布圖
2. 航線規(guī)劃
好的航線設(shè)計(jì)，是外業(yè)飛行數(shù)據(jù)高質(zhì)量的關(guān)鍵之一。本次飛行直接在精靈 Phantom 4 RTK 遙控器內(nèi)置的 GS RTK 中導(dǎo)入KML 文件，以進(jìn)行飛行航線的規(guī)劃和飛行參數(shù)的設(shè)置。項(xiàng)目航線主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
（1）地面分辨率：2.47cm
（2）航向/旁向重疊度：80% 80%
（3）飛行速度：7m/s
相對(duì)航高、航線間隔、拍照間隔等數(shù)據(jù)，GS RTK 會(huì)根據(jù)航高（或GSD）和重疊度自動(dòng)給計(jì)算出來(lái)。
圖 4 航線規(guī)劃圖
3.飛行
采用攝影測(cè)量 3D 作業(yè)方式飛行。
外業(yè)飛行現(xiàn)場(chǎng)
4. 數(shù)據(jù)的檢查與整理
航飛數(shù)據(jù)使用自定網(wǎng)絡(luò)，飛行過(guò)程全程固定解。對(duì)照片進(jìn)行整理、檢查，對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行整理。
數(shù)據(jù)處理及實(shí)景三維模型生產(chǎn)
1. 影像數(shù)據(jù)空三計(jì)算
將照片和 POS 數(shù)據(jù)倒入三維建模軟件，提交空三計(jì)算。空三計(jì)算通過(guò)后，加入像控點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行相片刺點(diǎn)，并再次提交空三計(jì)算。
像控點(diǎn)三維精度水平計(jì)算結(jié)果
帶像控點(diǎn)的空三成果 3D 視圖
2. 三維模型的重建
空三成果合格后，就進(jìn)入模型重建生產(chǎn)環(huán)節(jié)。本項(xiàng)目采用 OSGB 格式，其通用性比較好，支持的軟件也比較多。
模型成果截圖
模型成果局部截圖
數(shù)字精度檢測(cè)
按照要求生成線劃圖，并進(jìn)行數(shù)學(xué)精度檢測(cè)。
1. 檢驗(yàn)方法：
（1）平面精度檢測(cè)
利用長(zhǎng)春市 CORS 系統(tǒng)，采用 GNSS 接收機(jī) RTK 模式直接布設(shè)圖根控制點(diǎn)，使用全站儀采用極坐標(biāo)方式測(cè)定明顯地物點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)檢測(cè)坐標(biāo)與成果圖獲取坐標(biāo)的對(duì)比，檢測(cè)地形圖的平面精度。
（2）高程精度檢測(cè)
利用長(zhǎng)春市 CORS 系統(tǒng)，采用 GNSS 接收機(jī) RTK 模式直接采集高程注記點(diǎn)，通過(guò)檢測(cè)高程與成果圖注記的高程對(duì)比，檢測(cè)地形圖的高程精度。
（3）精度檢測(cè)計(jì)算方法
地物點(diǎn)平面精度及高程精度檢測(cè)后的數(shù)據(jù)采用高精度檢測(cè)公式計(jì)算，如下：
注：在允許中誤差2倍以內(nèi)（含2倍）的誤差值均參與數(shù)學(xué)精度統(tǒng)計(jì)，超過(guò)允許中誤差2倍的誤差視為粗差。
2. 檢測(cè)結(jié)果
（1）平面精度統(tǒng)計(jì)
試驗(yàn)區(qū)共采集平面檢測(cè)點(diǎn) 87 個(gè)，有效檢測(cè)點(diǎn) 87 個(gè)，粗差 1 個(gè)；x 方向中誤差 Mx=±0.04m；y 方向中誤差 My=±0.09m；點(diǎn)位中誤差 Ms=±0.10m
x、y 誤差離散情況如下：
點(diǎn)位 S 誤差離散情況如下：
（2）高程精度統(tǒng)計(jì)
試驗(yàn)區(qū)共采集高程檢測(cè)點(diǎn) 28 個(gè)，有效檢測(cè)點(diǎn) 28 個(gè)，粗差個(gè)數(shù)為 0 ；中誤差 Mh=±0.06m；
高程 h 誤差離散情況如下：
總結(jié)
由以上檢測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，利用大疆精靈 Phantom 4 RTK 在 2.47cm 分辨率下進(jìn)行攝影測(cè)量 3D 作業(yè)，滿足 1:500 地形圖成圖精度要求。
此工程項(xiàng)目的外業(yè)投入人員踏勘，像控點(diǎn)，外業(yè)飛行總計(jì) 2 人 1 天，內(nèi)業(yè)處理共計(jì) 1 人 1 天。經(jīng)計(jì)算，采用大疆精靈 Phantom 4 RTK 航測(cè)解決方案的效率是傳統(tǒng)測(cè)繪方式的 10 倍甚至更高。在保證精度的前提下，精靈 Phantom 4 RTK 還能極大提高測(cè)繪的作業(yè)效率，降低外業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，更好地保障外業(yè)人員的人身安全。
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