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无人机测绘0基础入门到放弃(四)

时间:2020-4-10 13:41:16栏目:测绘服务点击数(0)已有0人评论 加入收藏

  第二部分 外业

  在介绍外业工作流程之前,我想写介绍一下外业工作需要注意的问题。外业工作要注意两大问题,一个是无人机飞行安全问题,一个是数据采集正确性的问题。如果非要把这两个问题排一下序的话,我觉得应该是飞行安全是第一位的,数据采集错了大不了重新采集一遍;飞机要是炸了想飞也飞不了了。

  1 确保飞机飞行安全

  安全安全安全,外业工作一定要绷紧这根弦。首要保障人身安全,在保障人身安全的情况下,尽量保障仪器设备安全。

  第一,无人机安全。通过在线地图、三维地图、实地观察等方式,查看确认设计的无人机自主飞行航线是否与高耸建筑、高大树木、高山、鸟群、高压线、电力线、手机信号塔等等相碰撞,因为一般情况下,任务航线的飞航高度较高,起飞、降落、盘旋航线容易跟地物发生碰撞,起飞前一定要仔细检查。

  第二,第三方安全。包括第三方财产和人身安全。强烈建议有条件的购买商业无人机保险,一旦发生意外情况,有个保障。

  第三,地面站架设位置。应该在有利地势假设地面站基站,尽量保障无人机在执行任务时,实时能与无人机保持无线电通视。

  在某些特殊地区,比如说,山比较高的地方。无人机在飞行时,有可能失去连接。也有可能造成超视距、失去控制链路状态下进行飞行。在这种状态下进行飞行的风险较大。请谨慎操作。

  2 确保飞行数据正确性

  在地形起伏比较大的区域或城市中的高耸建筑,为了保证成图分辨率的准确性以及飞机飞行的安全性。应慎重选择飞行路线。现在比较流行的方式是使用地形跟随功能进行作业。地形跟随,可以根据地形的起伏自动的调节飞机相对于地面的相对高度。以确保在不同的地物高度,采集的分辨率是一致的。如果没有地形跟随功能,可以可以用对不同高程地区分区的方式进行采集。比如说,在高程高的地方规划一条航线。此航线的绝对高度比较高;在低洼的地方重新规划另外一条航线,此航线的高绝对高程比较低。

  那么如何确定我所希望的相对航高究竟是多少呢?一般的测绘用地面站软件里面都具备这样的功能。可以根据所选定的相机、镜头和成图分辨率、比例尺、相对航高等等。来计算在某个航高下的分辨率,或者固定分辨率对应的相对航高应该是多少。也就是说相机和镜头参数确定了之后,无人机成图的分辨率只跟相对航高有关。我们可以根据成图的需要。由分辨率计算航高,也可以根据实际飞行安全的需要,由航高计算分辨率。

  因为使用地面站软件计算航线还是有一些复杂。不如在手机上计算方便,所以笔者制做了这么个微信小程序。程序中已经内置了多个相机和镜头的组合。大家可以根据自己所选用的相机和镜头组合,计算标准的航高是多少;或者通过航高计算,所拍出来的分辨率是多。如果你所使用的相机和镜头组合不在程序内置的相机库里面,你还可以根据相机和镜头的参数,手动输入这些参数来计算分辨率和航高。如果你需要经常输入某一种相机和镜头组合。你也可以通过程序中我留的邮箱地址或者在知乎中私信我,我将它添加到相机库里面。要注意的是因为算法的不同,所以该程序计算出的结果可能跟你的地面站软件计算出来的结果不太一致。会有一个微小的差别,但是不会有太大的误差。最后如果大家要使用这个小程序去计算的话,最好还是先读一遍说明书,才知道怎么用。

  最后要说明的一点是,如果你的测区中会有高耸的建筑,一定要考虑是否要将这个高耸建筑物的顶面楼顶将他表示出来,如果要表示出来的话,一定要特别小心的设置分辨率,因为高耸的建筑楼顶和地面在相机镜头里面,分辨率是有变化的。如果全部按照地面分辨率去采集,那么楼顶的表面,可能会因为重叠度不够而无法建模。如果全部按照楼顶分辨率去采集。那么地面,可能分辨率就会超出你的要求。我们可以先按地面分辨率进行采集,这个时候要注意飞机的飞航高度与建筑物的高度,之间的关系,避免撞楼。然后再按照高耸建筑物楼顶分辨率的航高要求补飞高耸建筑物区。或者以相同的飞航高度,大幅增加重叠度,重新采集高耸建筑物区。不管使用什么方式进行采集,如果你的数据中有多种航高的话,要注意航高的变化不要超过一倍。比如,有一片区域使用的航高是50米。另一片区域的航高就不能超过100米或者低于25米。否则可能会造成图片无法拼接。因为航高的变化导致。相机对采集同一物体,分辨率不同。在后处理软件自动识别同名点时,数据无法被识别成同名像点,进而导致无法拼接。

  相对航高:指无人机与地面之间的高差,表示拍摄距离,所以不是无人机与起飞点的高差,而是无人机与拍摄区域地面的高差。在计算重叠度、分辨率时均应该使用相对航高进行计算。

  绝对航高:指无人机的绝对高程,可以理解成GPS高度。注意这高度与测绘系统中所使用的高程系统不一致。

  3 作业流程

  外业流程主要包括以下几个步骤:确定测区,航线规划,测区踏勘,布设像控点,飞行作业,数据检查。这些步骤并不是无人机飞行时所必要的步骤,而是测绘工作中,所常用的步骤。

  确定测区

  确定测区的目的是,确定本次任务所需要采集的区域范围,所需要的成图分辨率,所需要的产品类别。也就是说本次任务范围究竟有多大,要采集的数据最终是需要做模型还是做正射影像,采集的分辨率是多少,比例尺是多少,这些问题必须首先确定。

  测区确定完之后,该申请空域的地方就可以申请空域了。

  航线规划

  测区范围确定之后。就可以根据所需要的成果类型,成果分辨率进行航线规划。航线类型一般有四种。第一种是蛇形航线,第二种是套耕航线,第三种是环形航线,第四种是条带航线。

  蛇形航线就是我们常见的那种调头航线。这种航线在平时作业里面最常见。是多旋翼无人机常用的航线。但是如果固定翼或者垂起固定翼无人机也使用这种航线的话,在掉头转弯的时候,可能会需要一个非常大的转半径,降低作业效率。蛇形航线反复绕行,但不用走回头路,效率较高;但需要飞机的转弯半径能满足航线的要求。

  没有特殊要求的话,我们直接使用这种航线即可。

  套耕航线是为了解决飞机的最小转弯半径太大,大到不能正确进入下一条航线,所以采用隔条航线或者隔多条航线飞行的办法保证重叠度,这也是套耕航线与蛇形航线的区别。

  环形航线主要为三维建模倾斜摄影航线,有些露天矿也使用这种航线采集。为了能够精细的生成物体的三维模型(比如某建筑物),需要尽可能地获取该物体的详细纹理信息,就要求设计成绕物体旋转拍摄的航线,同一圈航线要求距物体距离大致一直,为了更好的建模,可以分层、不同距离的航线设计。

  该航线使用时有一定的危险性,如果中心点坐标错误,或旋转半径太小,无人机有撞到建筑物的风险;同时,这样的航线在现场不易判断飞机与建筑物的距离,最好有多个观察员。

  条带航线主要为电力线规划及巡检、道路规划、石油管线规划及巡检、铁路规划及巡检等应用提供服务,主要服务于各类线路工程,条带航线的特点就是细长形、不规则条带状,且在行进过程中多数情况会有转弯,为非常规的测绘区域航线,为保证空三成果精度,条带航线最少应保证有2条。

  现在还有一些无人机公司推出了三维航线规划的功能。就是在平面规划完航线之后,根据所计算出的航线高度。将航线规划到三维地球上,这样就可以非常直观的判断是否会跟周围的山发生碰撞。如果有条件的话推荐大家使用这种航线规划方式。但是也不要完全迷信于三维航线规划,因为三维航线所用的三维模型有可能会比较旧。

  航线规划完成后,一般都可以将其保存在地面站里,或直接上传到飞控数据中。当抵达作业现场时,直接调出已经规划好的航线进行飞行。

  航测计算小工具PC版

  在计算航线时我们必须要知道的参数有,传感器长边,传感器短边,相片长边,相片短边,主距。这些数据如果没有,可以在网上根据相机和镜头的型号进行查询。另外相片的长短边跟相机的设置有关。当相机和镜头的参数、重叠度参数确定之后,还有以下几个参数需要确定:相对航高,摄影比例尺,模型分辨率,模型空间精度。但实际上这几个参数是有一定的计算关系的,也就是说,你只需要知道这四个参数中的一个参数,就可以计算出其他三个参数。

  如果使用固定翼无人机进行作业,请大家注意摄影基线这个参数。这个参数的意义是说在同一条航线上,相邻两个拍照点,也就是摄站之间的距离是多少。因为我们使用的是普通消费级相机。消费级相机在连续进行拍摄的时候会有一定的反应时间,这个反应时间如果长于两个设站之间的飞行长度,就说明相机无法正确存储拍照信息。如果强制使用这样的设置去拍照的话,一定会发生漏片的情况。如果发生这样的情况,可以升高相对航高,或者调整重叠度参数。

  重叠度参数要额外设置,典型值为航向80%,旁向60%。这个参数指的是无人机在拍照时,照片的重叠度,典型值的含义为:在航向方向(无人机飞行方向)上相邻两张照片有80%是重复的;在旁向方向(相邻航线上)相邻两张照片有60%是重复的。这个重叠是保证软件进行计算的重要指标,过小的重叠度可能影响同名点的识别。

  理论上,重叠度是不会变化的,无人机按照计划进行飞行,实际上,无人机飞行时,收到外界环境影响,造成重叠度变化,比如大风,造成无人机偏离预计航线;造成无人机飞行时不是平飞,而是带有横滚姿态角飞行;加上前文所说的镜头畸变,这是影响实际航测重叠度的两个因素。

  再比如,在飞行平摊地区突然有高耸建筑出现时,在高耸建筑物上方,实际的飞行相对高度变小了,如果根据这个相对高度计算出的拍照点绝对高度会更高,如果仍然按照原来的高度飞行,实际上在高耸建筑物区域的重叠度变小,所以导致不能正确成图。这时候有两个办法解决,一个是用建筑物的高作为地面高,重新规划航线,这样绝对航高会升高,重新飞行高耸建筑物区域;一个是保持原来的航高不变,增加重叠度,我见过重叠度最高有加到95%的。这时候要注意固定翼相机拍照间隔能不能跟上要求,因为拍照点增多,相机需要更多的反应时间,可能需要更慢的飞行速度,但对于固定翼来说,飞行速度不能无限下降;多旋翼因为其飞行速度可控,不需要考虑。

  另外,大家在进行航线规划时,通常会使用在线地图进行规划。但根据测绘法,有很多东西是不会在在线地图上表示出来的,比如说军事管理区。室内规划航线时所使用的在线地图数据更新时间也可能与实际的作业时间相差比较大,在线地图不能完全表达实地现场的环境。这个时候就需要我们到现场实地去看一下现场的情况。

  测区踏勘

  测区踏勘实际上就是说到测区实地的去看一下。看现场跟在线地图是否一致。会不会有在线地球上没表示出来的高楼,影响飞机飞行安全的建筑物,还有不同的地貌,无人机管控区等等。在现场如果发现与设计时条件不符,可以现场直接更改航线。一般来说,多轴无人机对航线的要求不高。垂起固定翼飞机一定要注意,起飞下降航线和盘旋上升盘旋下降航线,是否受到影响。任务航线因为一般相对航高比较高,一般不会受到影响。一定要反复确认飞机飞行参数、所使用的载荷参数设置和飞机航线参数设置。

  这一节讲的感觉有点乱,似乎讲的不是那么通俗,如果有看不明白的地方还请大家留言提问,私信也行,我再做改进。好了,下一节我们将会讲布设像控点及剩下的外业流程。

  武汉翼飞智能无人机航测项目:

  1、倾斜摄影技术实物教材课本38.9元

  2、专业倾斜摄影五镜头相机4万8千元

  全国无人机AOPA培训招生(考试通过可拿4证)

  4、承接全国倾斜摄影实景三维建模航测

  范经理电话&微信:18771944968

  (扫码加微信可咨询倾斜摄影业务)

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