1、項目介紹

內(nèi)蒙古自治區(qū)風(fēng)能資源豐富，其作為鄰近華北、東北和西北電網(wǎng)的負(fù)荷中心，不單是國家落實可再生能源發(fā)展規(guī)劃的目標(biāo)地區(qū)，而且是開發(fā)建設(shè)百萬及千萬千瓦級風(fēng)電基地的重要地區(qū)，被國家確定為“風(fēng)電三峽”基地。

為了保障風(fēng)電建設(shè)項目的順利實施，我公司受甲方委托，協(xié)助甲方在20天內(nèi)完成了內(nèi)蒙古自治區(qū)某地1619平方公里的1：1000數(shù)字正射影像、1：1000數(shù)字高程模型、1：2000數(shù)字線劃圖的制作任務(wù)。該項目要求時效性強，因此所有成果為全新數(shù)據(jù)采集，非修補測。

圖1.1 一測區(qū)范圍                       圖1.2 二測區(qū)范圍

2、項目特點

1）有人機因航高問題短時間內(nèi)無法審批，因此無法采用有人機作業(yè)。

2）該地區(qū)常年風(fēng)力較大，且項目實施月份大風(fēng)、降雨等惡劣天氣較多，因此需要選擇抗風(fēng)性能好、效率高的無人機進(jìn)行作業(yè)。

3）該測區(qū)以草原地貌為主，無法選到合適的特征點作為像片控制點。

4）在空三過程中，如果通過傳統(tǒng)刺像控點的方式進(jìn)行空三處理，需要耗費大量的選片刺點時間，增加了空三作業(yè)時間。

5）該項目要求總工期為20天，包含前期的控制作業(yè)，且最終成果幾乎涵蓋了全部的4D產(chǎn)品，并要求統(tǒng)一時間提交。若采用傳統(tǒng)手段，僅完成DLG線劃圖一項就需要組織不少于80~100人的專業(yè)測圖隊伍，但實際投入人員僅有25人。

圖2.1  技術(shù)路線流程圖

1、控制測量

根據(jù)甲方需求，在測區(qū)范圍內(nèi)建立了一套D級GPS平面控制網(wǎng)，并提供國家西安80和國家CGCS2000兩套坐標(biāo)系統(tǒng)的控制成果。

控制點埋石按照技術(shù)要求規(guī)格制作，預(yù)制樁中心埋設(shè)7cm帶測量標(biāo)志的不銹鋼構(gòu)件。

圖3.1  控制點埋石

該項目外業(yè)靜態(tài)數(shù)據(jù)觀測共投入作業(yè)人員十二人，GPS接收機十二臺，共觀測了四十二個GPS點位，每天觀測三個時段，歷時三天完成了整個區(qū)域的靜態(tài)數(shù)據(jù)觀測和解算。

2、無人機外業(yè)采集

1）無人機選型

根據(jù)測區(qū)的實際情況，該項目最終選用了飛馬F300電動無人機作為飛行平臺。首先，該款無人機最大起飛重量小于7公斤，屬于輕型無人機，且具備第三方責(zé)任險，符合國家相關(guān)規(guī)定。其次，該款無人機支持RTK\PPK融合技術(shù)，可以實現(xiàn)免像控作業(yè)，從而解決了內(nèi)蒙地區(qū)難以布設(shè)像控的困難。同時，該無人機在5級風(fēng)力情況下可以安全穩(wěn)定的飛行，適宜在該測區(qū)應(yīng)用。飛馬F300電動無人機搭載了SONYDSC-RX1RMII相機，像片分辨率為4200萬像素，可以滿足傳統(tǒng)立體測圖的需要。

圖3.2F300電動無人機                圖3.3無人機載荷

表1：飛馬無人機技術(shù)參數(shù)表

2）外業(yè)檢查點布設(shè)及采集

該項目選用的無人機機型，支持免像控功能，原則上不需要布設(shè)像控點。但是為了后期檢查成果精度，本次在測區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)了適當(dāng)?shù)臋z查點。為了提高作業(yè)效率，檢查點的布設(shè)與區(qū)域控制點的布設(shè)重疊，在控制測量觀測的同時，采集外業(yè)檢查點成果。

圖3.4  控制點和航測檢查點觀測

3）多機協(xié)同的影像數(shù)據(jù)采集

（1）飛控軟件（地面站）設(shè)置

①·測區(qū)內(nèi)統(tǒng)一規(guī)劃飛行計劃

使用無人機管家專業(yè)版中的智航線的航線規(guī)劃功能，將測區(qū)整體范圍導(dǎo)入

航線設(shè)計軟件中，根據(jù)項目需求以及當(dāng)?shù)仫L(fēng)力風(fēng)向情況對各個架次進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。同時將規(guī)劃的航線計劃通過軟件的分享功能，分享給其他各組外業(yè)飛手。

圖3.5 飛行參數(shù)設(shè)置

②航線設(shè)置

圖3.6航線規(guī)劃設(shè)置

（2）架次劃分

·測區(qū)F300無人機共計飛行45架次，合計飛行401平方公里

·測區(qū)F300無人機共計飛行132架次，合計飛行約1225平方公里

圖3.7 一測區(qū)各架次分布狀況

圖3.8 二測區(qū)各架次分布狀況

（3）無人機手拋起飛

外業(yè)各組飛手拿到分享的飛行計劃后，檢查參數(shù)設(shè)置是否與當(dāng)?shù)厍闆r一致。如當(dāng)?shù)馗卟钶^大或其他原因，飛手會對飛行計劃進(jìn)行及時調(diào)整。確認(rèn)各項參數(shù)設(shè)置無誤后，按照工作計劃進(jìn)行外業(yè)飛行。

圖3.9 無人機手拋起飛

（4）飛行過程實時監(jiān)控

在外業(yè)飛行過程中，無人機飛手可以在本地地面站中實時監(jiān)測本地?zé)o人機的飛行狀態(tài)，如航速、電量等信息。同時由于多機協(xié)同作業(yè)，為了飛行安全，除了飛手間直接電話聯(lián)系外，本次還利用無人機管家專業(yè)版的智監(jiān)控功能，實時查看各組飛機的實際飛行情況。以便根據(jù)實際完成情況調(diào)整外業(yè)飛行方案。

圖3.10 智監(jiān)控實時顯示周圍飛行狀況

（5）飛行質(zhì)量檢查

通過無人機管家質(zhì)檢圖功能對本次采集的外業(yè)影像進(jìn)行了質(zhì)量檢查。像片有效范圍覆蓋了技術(shù)設(shè)計要求的全部攝區(qū)。在航向上超出成圖范圍的基線均在一條以上，旁向上超出成圖范圍均為像幅的30%以上，全區(qū)無攝影絕對漏洞。航向重疊：一般在75%左右，最小為70%，最大達(dá)80%，滿足成圖要求。旁向重疊：一般在60%左右，最小為 55%，最大達(dá)65%，滿足成圖要求。像對中像片旋偏角：一般小于 4°，有少數(shù)像對在5°～7°之間。航線彎曲度：所有的彎曲度均小于2%，符合設(shè)計要求。

3、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

1）內(nèi)業(yè)處理流程

圖3.11 內(nèi)業(yè)處理流程圖

2） 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用無人機管家專業(yè)版軟件，該系統(tǒng)空三像點精度優(yōu)于 2/3 個像素，正射影像精度不大于3個像素，成圖精度滿足1:1000 DOM、1：1000DEM 和 1：2000DLG精度。

3）空三加密

采用無人機管家專業(yè)版軟件進(jìn)行空三加密，加密點誤差不大于3個像素?？杖用艹晒麧M足 1:2000 比例尺成圖要求：地物點位中誤差小于0.3m，高程中誤差小于0.5m。

圖3.12 檢查點預(yù)測

圖3.13 檢查點精度報告

4）DOM與DEM生產(chǎn)

采用無人機管家專業(yè)版軟件進(jìn)行DOM\DEM的數(shù)據(jù)生產(chǎn)。通過生成密集點云得到正射影像成果，對落在建筑、大型植被等處的點云進(jìn)行分類。利用飛馬智激光模塊過濾點云，輸出DEM。  

圖3.14點云過濾后生成DEM

5）DLG生產(chǎn)

將DOM及DEM導(dǎo)入測圖軟件，手動采集地物地貌；采用智激光軟件將點云進(jìn)行分類，并生成等高線。生成的等高線可以在地形圖編輯時作為參照依據(jù)，對DLG成果進(jìn)行輔助檢查。

圖3.15生成等高線

圖3.16 生成等高線與編輯后等高線對比

1、空三精度情況

表4.1部分檢查點精度檢查表

2、平面及高程精度情況

圖4.1平面精度情況

圖4.2高程精度情況

表4.2部分調(diào)繪點精度檢查

3、空三接邊精度檢查

1）不同架次接邊位置平面精度檢查

圖4.3五架次接邊處影像

圖4.4六架次接邊處影像

2）不同架次接邊位置高程精度檢查

圖4.5五架次接邊處數(shù)字高程模型

圖4.6六架次接邊處數(shù)字高程模型

1、線劃圖成果與正射影像套合

圖5.1部分DOM及DLG

2、線劃圖成果與數(shù)字高程模型套合

圖5.2部分DEM及DLG

1、飛馬F300無人機抗風(fēng)及續(xù)航性能

內(nèi)蒙地區(qū)8月份平均風(fēng)力在4級以上。在5級風(fēng)力情況下，飛馬F300無人機的飛行航時不低于1小時，航程57公里左右。在地面分辨率為8cm時，單架次作業(yè)面積在9.5平方公里左右。同時外業(yè)影像數(shù)據(jù)獲取的質(zhì)量穩(wěn)定，各架次間的精度滿足技術(shù)設(shè)計要求。

飛馬無人機不但飛行效率高，而且組裝過程便捷，因此在航測外業(yè)的實施過程中，單架無人機一天可飛行十架次，總面積達(dá)100平方公里。本次項目共動用了四架飛馬F300無人機，實際耗時5天即完成了外業(yè)影像數(shù)據(jù)的采集任務(wù)，為內(nèi)業(yè)工作爭取了大量的時間。

除此之外，由于飛馬F300無人機的智能化程度很高，在該項目中，飛手在外業(yè)飛行時，可以同時控制兩架無人機開展作業(yè)。這些都為項目的進(jìn)度提供了可靠的保障。

2、飛馬F300在免像控中的優(yōu)勢

飛馬F300無人機免像控效果顯著，尤其本次項目需求1:2000線劃圖成果，經(jīng)過多方面精度的檢查，飛馬F300無人機免像控的成果精度，完全符合設(shè)計要求。相比傳統(tǒng)依靠地面像控點的作業(yè)方式，其節(jié)省了大量的外業(yè)像控采集的作業(yè)人員和作業(yè)時間，使得外業(yè)人員主要工作集中在外業(yè)調(diào)繪等工序中。同時免像控也大幅度提升了內(nèi)業(yè)空三的作業(yè)效率，減少了空三所占用的大量時間。

3、無人機管家專業(yè)版影像處理的優(yōu)勢

無人機管家專業(yè)版對于影像畸變的處理算法，使得空三成果精度得到有效保障。且在無人干預(yù)即不手動添加人工連接點的情況下，空三通過率較高。通過170多架次的空三解算來看，無人機管家專業(yè)版一次性滿足精度的通過率在98%以上。