飞马F200大比例尺(1:500)测图应用案例
发布于:2018-11-13 16:40:48

飞马F200大比例尺(1:500)测图应用案例

 

1  任务分析

1.1 测区分析

测区位于广州某地,地形以平原为主,平均海拔约0m,最高约3m,最低约-7m。

 

1.2 精度要求

根据规范中的要求,在确保成图精度的前提下,本着有利于缩短成图周期、降低成本、提高测绘综合效益的原则在表 1的范围内选择。

表 1 地面分辨率

测图比例尺

地面分辨率值(cm)

1:500

≤5

1:1000

8~10

1:2000

15~20

此次摄影获取的影像用于制作成图比例尺为1:500的数字产品(DEM、DOM、DLG),因此要求航空影像的地面分辨率(GSD)小于等于5cm,本次实验中采用GSD = 4cm。

 

1.3 设备选型

飞马智能航测系统F200作业采用三模双频GPS导航定位,获取高精度DOM影像,地面分辨率达到2~30cm,可以满足国土规划、土地执法检查、地籍管理、城市/基础设施规划、交通规划、林业监测、水土保持、水工建筑监测、应急救灾等各行业应用。本次实验数据由飞马智能航测系统F200获取。

 

2 方案设计

2.1 飞行方案

测区面积约3.8km²,地形以平原为主,平均海拔约0m,最高约3m,最低约-7m。根据实验需求,本次飞行方案采用Sony RX1R II微单数码相机,设计地面分辨率4cm,相对航高311m,航向重叠80%,旁向重叠60%,共设计1架次飞行作业。

测区平均飞行高度约为307m,根据测区内最高点和最低点高程,计算可得实际获取影像的GSD为3.9cm~4.0cm,满足1:500航摄规范的要求。

 

▲图 1 测区航线规划图

2.2 控制点布设方案

F200采用PPK后差分技术,输出厘米级高精度定位数据,极大减少了控制点布设数量。如下图,测区共布设6个控制点,其中黄色图标显示的即为控制点。

 

▲图 2 控制点分布图

 

2.3 控制点测量要求

控制点采用RTK方式量测得到,选取在地面具有明显标识处。

 

2.4 基站架设

本次实验采用后处理差分的方式进行GPS数据处理。选取测区附近的已知点架设基站。为保证数据获取精度,机上GPS采用20Hz采样频率,地面基站采用1Hz采样频率,两者同时观测进行数据采集,且保证基站早于流动站30min开机、晚于流动站30min关机。

 

3 飞行实施

3.1 飞行参数

采用飞马智能航测系统F200进行航摄。具体参数如下:

表 2 F200航摄参数

航摄时间

2016.10

航摄相机

SONY RX1R II

像元大小

4.5µm

镜头焦距

35 mm

相对航高

311m

地面分辨率

0.04m

快门速度

1/1600秒

光圈大小

5.6

ISO

Auto (100~800)

飞行里程

49km

飞行时间

49分钟

拍摄像片

947张

飞行过程监控各飞行参数均正常,巡航时速度基本稳定在60 km/h,飞行姿态平稳,三姿角度偏差< 5°。整个任务共完成947张原始影像拍摄,通过无人机管家软件智检图进行数据质检,共用时约23分钟,确认全部影像合格可用,飞行作业圆满完成。

 

3.2 飞行姿态

统计飞行姿态角,得到

表 3 飞行姿态统计

姿态角

Roll(°)

Pitch(°)

Yaw(°)

均值*

2.236

3.204

1.017**

中误差

3.093

3.855

3.403

注 *:为避免角度方向性带来的偏差,统计均值的时候按照角度的绝对值进行计算。

注**:Yaw角偏差为相对航线设计方向的差值。

CH/Z 3005-2010 《低空数字航空摄影规范》中指出,像片倾角一般不大于5°,最大不超过12°,出现超过8°的片数不多于总数的10%;像片旋角一般不大于15°,在确保像片航向和旁向重叠度满足要求的前提下,个别最大旋角不超过30°,在同一条航线上旋角超过20°像片数不应超过3片,超过15°旋角的像片数不得超过分区像片总数的10%。可见,飞马智能航测系统F200飞行姿态符合规范要求。

 

4 数据处理流程

数据在无人机管家2.0中进行处理,处理流程如下。

 

▲图 3 无人机管家2.0界面

4.1 数据准备

飞行完毕之后,获取到的数据如下:

原始影像:jpg格式;

机载POS:txt格式;

机载GPS:rt27格式;

基站数据:RINEX格式基站记录数据(采样间隔不低于1Hz),斜高,天线模型参数,已知点坐标。

4.2 飞行质检

在质检图模块中,按如下步骤进行:

4.2.1 创建工程

点击新建工程后,填入必要的信息。

 

 

4.2.2 加载影像

点击指定影像所在目录。

 

 

4.2.3 参数设置

 

(1) 设置相机参数

F200飞机箱内有纸质版相机检校报告,也可通过技术支持获取电子版的相机参数文件。

 

(2) 导入POS

点击图标,通过文件导入POS

 

(3) 输入测区高度

 

如果已经知道测区高度,可以在输入框内直接输入。如果不知道测区高度,并且输入POS是经纬度的,可以通过“获取高程”自动获取。

(4) 设置坐标系统

如果是投影坐标,需设置为

 

如果是经纬度,需要按照投影信息设置。

 

设置结束后,检查信息,确认无误后点击完成即可。

 

4.2.4 质检计算

解算完之后,绿色的脚印代表解算正常,红色的代表解算失败。

 

 

 

▲图 4 测区影像脚印图

通过上述质检报告,可见测区拼图不存在漏,重叠度正常。

 

4.3 差分GPS数据解算

注意:本功能必须使用飞马无人机钥匙方可启用。默认状态下,F200钥匙直接支持软件启动,F1000钥匙不支持软件启动。如需使用,请联系客服人员。

4.3.1 移动站rt27数据格式转换

打开无人机管家智理图模块

 

选择“RT27转RINEX”,输入rt27文件路径,设置输出路径,点击确定即可。解算完之后,输出结果为:***.16n(星历文件)和***.16o(观测值文件)。

 

4.3.2 差分解算

 

此处,基站架设点经纬度高的坐标系统必须为WGS84。

 

其中垂高指天线相位中心到地面的高度,解算完之后输出***_pos.txt文件。此处差分GPS解算后输出的高精度POS,不包含地面试拍的影像。

 

4.4 高精度成图处理

4.4.1 创建工程

由于作业现场快速质检通常采用的机载POS,GPS定位精度有限,为提高空三处理精度,这里需要导入差分解算后的GPS。处理步骤如下

在智拼图工具中打开质检后的工程,在顶部下拉菜单中选择“编辑”,在影像信息设置界面中选择,将定位数据替换为差分处理后的高精度POS,其他参数可沿用原先设置。

 

 

4.4.2 影像匹配及初始解算

设置要输出的成果分辨率和路径,点击“拼图”,弹出如下界面:

 

 

4.4.3 参数设置

(1) 特征提取与匹配

如果勾选,将进行特征提取与匹配;若不勾选,则不进行。备注:匹配过一次之后,如果对匹配结果满意,后续计算可以不再勾选以节省时间。

(2) 空三参数

算法选择(快拼:以提高速度为目的,精度略差,适用于一键拼图;高精度:以提高成果精度为目的,速度慢,适用于带控制点解算和拼图)。

空三解算设置(自检校:解算过程中,自动优化相机模型,并且会将解算后的新相机模型更新到当前工程中;使用控制点:如果有控制点量测值,勾选,将进行带控制点平差)

(3) 输出成果图

如果勾选,将进行单张正射纠正,镶嵌出图等,不勾选则只进行平差计算。

确认参数无误后点击“确定”,开始执行空三运算。

 

4.4.4 控制点量测

初始解算完成后,点击,弹出如下界面

 

 

点击,导入控制点文件,目前支持的控制点文件格式:第一列为点编号,第二列为X坐标(单位:米),第三列为Y坐标(单位:米),第四列为Z坐标(单位:米)

 

 

界面说明:

激活:是否量测该点

ID:当前控制点编号

度:在多少张影像上刺了该控制点

预测:根据当前EO和控制点坐标,预测出的当前控制点可能会在多少张影像上

控制点类型:XYZ,平高点

检查点:如果勾选,当前点为检查点,不参与平差,不勾选则为控制点

如要对控制点进行量测,先点击激活处对应的单选按钮,视口会切换到右边的多视量测窗口

 

对于每一个视口,鼠标左键单击为刺点,滚动鼠标中键为放大缩小(以鼠标当前位置为中心);按下鼠标中键为平移。

:目前多视窗口同时显示9张影像,当控制点所在影像数超过9张时,需要点击该按钮切换到其他影像。

通过上述方式,将所需控制点刺完之后,如上图,其中:

红色表示没有刺像点的控制点;

黄色表示刺了像点的控制点;

蓝色表示刺了像点的检查点。

 

4.4.5 带控制点解算和成果图输出

控制点测量完毕后,再次点击“拼图”,进行带控制点的空三计算。

 

空三解算完毕之后,通过空三报告查看质量,若符合精度要求则空三解算结束;若精度不符合要求,重复上述步骤。

 

4.5 数据导出测图

4.5.1 输出Inpho工程

 

通过上述“inpho”按钮导出inpho工程,

 

导出工程中的相机文件是对应当前相机模型的无畸变影像,其像主点为0,因此后期导入测图,还需要输出无畸变影像。导出的Inpho工程中相机模型如下:

 

将空三计算输出目录中的xpf文件与上述文件拷贝到一个目录中,且需要将xpf文件名改为上述prj文件的名称,如

 

上述四个文件一组构成完整的inpho工程。可在inpho软件中直接进行平差计算,也可直接导入到测图软件中进行立体测图。

 

4.5.2 输出无畸变影像

打开智理图模块,点击智理图下拉菜单,打开当前解算工程

 

设定输出路径后,选择“确定”,开始执行。

 

4.5.3 导出至测图软件

以航天远景软件为例,打开无人机管家输出的Inpho工程文件,设置正确的影像路径和参数,可进行后续测图工作。

 

5 精度验证

空三后计算得到控制点精度如下

 

X(m)

Y(m)

Z(m)

中误差

0.062

0.06

0.114

生成DTM后,将DTM模型上提取的点与检查点进行对比,得到

 

统计高程误差,有

dZ最小(m)

dZ最大(m)

dZ平均值(m)

dZ中误差(m)

0.0001

0.1174

0.0490

0.0328

可见结果满足GB/T 23236-2009 《数字摄影测量 空中三角测量规范》规定的1:500空三精度。

表 4 基本定向点残差、检查点误差最大限值

 

 

6 立体测图成果展示

 

▲图 5 测区DOM叠加DLG显示图

 

▲图 6 测区DLG

 

7 附属成果展示 

7.1 无人机管家快拼DOM

 

▲图 7 测区DOM

 

7.2自动匹配点云及DTM数据

 

▲图 8 自动匹配点云及DTM数据

 

7.3 原始影像局部放大图

 

 

▲图 9 原始影像及局部放大图

 

7.4 DOM成果套合DLG数据

 

▲图 10 DOM成果套合DLG数据

 

7.5相机检校报告

 

 

▲图 11 相机检校报告

 

8 参考文献

GB/T 23236-2009 《数字摄影测量 空中三角测量规范》

CH/Z 3004-2010 《低空数字航空摄影测量外业规范》

CH/Z 3005-2010 《低空数字航空摄影规范》

CH/T 9008.1-2010 《基础地理信息数字成果 1:500 1:1000 1:2000 数字线划图》

CH/T 9008.2-2010 《基础地理信息数字成果 1:500 1:1000 1:2000 数字高程模型》

GB/T 27920.1-2011 《数字航空摄影规范 第1部分:框幅式数字航空摄影》

CH/T 3006-2011 《数字航空摄影测量 控制测量规范》

DB33/T 522-2014 《1:500 1:1000 1:2000 数字地形图测绘规范》

 

飞马F200大比例尺(1:500)测图应用案例

 

1  任务分析

1.1 测区分析

测区位于广州某地,地形以平原为主,平均海拔约0m,最高约3m,最低约-7m。

 

1.2 精度要求

根据规范中的要求,在确保成图精度的前提下,本着有利于缩短成图周期、降低成本、提高测绘综合效益的原则在表 1的范围内选择。

表 1 地面分辨率

测图比例尺

地面分辨率值(cm)

1:500

≤5

1:1000

8~10

1:2000

15~20

此次摄影获取的影像用于制作成图比例尺为1:500的数字产品(DEM、DOM、DLG),因此要求航空影像的地面分辨率(GSD)小于等于5cm,本次实验中采用GSD = 4cm。

 

1.3 设备选型

飞马智能航测系统F200作业采用三模双频GPS导航定位,获取高精度DOM影像,地面分辨率达到2~30cm,可以满足国土规划、土地执法检查、地籍管理、城市/基础设施规划、交通规划、林业监测、水土保持、水工建筑监测、应急救灾等各行业应用。本次实验数据由飞马智能航测系统F200获取。

 

2 方案设计

2.1 飞行方案

测区面积约3.8km²,地形以平原为主,平均海拔约0m,最高约3m,最低约-7m。根据实验需求,本次飞行方案采用Sony RX1R II微单数码相机,设计地面分辨率4cm,相对航高311m,航向重叠80%,旁向重叠60%,共设计1架次飞行作业。

测区平均飞行高度约为307m,根据测区内最高点和最低点高程,计算可得实际获取影像的GSD为3.9cm~4.0cm,满足1:500航摄规范的要求。

 

▲图 1 测区航线规划图

2.2 控制点布设方案

F200采用PPK后差分技术,输出厘米级高精度定位数据,极大减少了控制点布设数量。如下图,测区共布设6个控制点,其中黄色图标显示的即为控制点。

 

▲图 2 控制点分布图

 

2.3 控制点测量要求

控制点采用RTK方式量测得到,选取在地面具有明显标识处。

 

2.4 基站架设

本次实验采用后处理差分的方式进行GPS数据处理。选取测区附近的已知点架设基站。为保证数据获取精度,机上GPS采用20Hz采样频率,地面基站采用1Hz采样频率,两者同时观测进行数据采集,且保证基站早于流动站30min开机、晚于流动站30min关机。

 

3 飞行实施

3.1 飞行参数

采用飞马智能航测系统F200进行航摄。具体参数如下:

表 2 F200航摄参数

航摄时间

2016.10

航摄相机

SONY RX1R II

像元大小

4.5µm

镜头焦距

35 mm

相对航高

311m

地面分辨率

0.04m

快门速度

1/1600秒

光圈大小

5.6

ISO

Auto (100~800)

飞行里程

49km

飞行时间

49分钟

拍摄像片

947张

飞行过程监控各飞行参数均正常,巡航时速度基本稳定在60 km/h,飞行姿态平稳,三姿角度偏差< 5°。整个任务共完成947张原始影像拍摄,通过无人机管家软件智检图进行数据质检,共用时约23分钟,确认全部影像合格可用,飞行作业圆满完成。

 

3.2 飞行姿态

统计飞行姿态角,得到

表 3 飞行姿态统计

姿态角

Roll(°)

Pitch(°)

Yaw(°)

均值*

2.236

3.204

1.017**

中误差

3.093

3.855

3.403

注 *:为避免角度方向性带来的偏差,统计均值的时候按照角度的绝对值进行计算。

注**:Yaw角偏差为相对航线设计方向的差值。

CH/Z 3005-2010 《低空数字航空摄影规范》中指出,像片倾角一般不大于5°,最大不超过12°,出现超过8°的片数不多于总数的10%;像片旋角一般不大于15°,在确保像片航向和旁向重叠度满足要求的前提下,个别最大旋角不超过30°,在同一条航线上旋角超过20°像片数不应超过3片,超过15°旋角的像片数不得超过分区像片总数的10%。可见,飞马智能航测系统F200飞行姿态符合规范要求。

 

4 数据处理流程

数据在无人机管家2.0中进行处理,处理流程如下。

 

▲图 3 无人机管家2.0界面

4.1 数据准备

飞行完毕之后,获取到的数据如下:

原始影像:jpg格式;

机载POS:txt格式;

机载GPS:rt27格式;

基站数据:RINEX格式基站记录数据(采样间隔不低于1Hz),斜高,天线模型参数,已知点坐标。

4.2 飞行质检

在质检图模块中,按如下步骤进行:

4.2.1 创建工程

点击新建工程后,填入必要的信息。

 

 

4.2.2 加载影像

点击指定影像所在目录。

 

 

4.2.3 参数设置

 

(1) 设置相机参数

F200飞机箱内有纸质版相机检校报告,也可通过技术支持获取电子版的相机参数文件。

 

(2) 导入POS

点击图标,通过文件导入POS

 

(3) 输入测区高度

 

如果已经知道测区高度,可以在输入框内直接输入。如果不知道测区高度,并且输入POS是经纬度的,可以通过“获取高程”自动获取。

(4) 设置坐标系统

如果是投影坐标,需设置为

 

如果是经纬度,需要按照投影信息设置。

 

设置结束后,检查信息,确认无误后点击完成即可。

 

4.2.4 质检计算

解算完之后,绿色的脚印代表解算正常,红色的代表解算失败。

 

 

 

▲图 4 测区影像脚印图

通过上述质检报告,可见测区拼图不存在漏,重叠度正常。

 

4.3 差分GPS数据解算

注意:本功能必须使用飞马无人机钥匙方可启用。默认状态下,F200钥匙直接支持软件启动,F1000钥匙不支持软件启动。如需使用,请联系客服人员。

4.3.1 移动站rt27数据格式转换

打开无人机管家智理图模块

 

选择“RT27转RINEX”,输入rt27文件路径,设置输出路径,点击确定即可。解算完之后,输出结果为:***.16n(星历文件)和***.16o(观测值文件)。

 

4.3.2 差分解算

 

此处,基站架设点经纬度高的坐标系统必须为WGS84。

 

其中垂高指天线相位中心到地面的高度,解算完之后输出***_pos.txt文件。此处差分GPS解算后输出的高精度POS,不包含地面试拍的影像。

 

4.4 高精度成图处理

4.4.1 创建工程

由于作业现场快速质检通常采用的机载POS,GPS定位精度有限,为提高空三处理精度,这里需要导入差分解算后的GPS。处理步骤如下

在智拼图工具中打开质检后的工程,在顶部下拉菜单中选择“编辑”,在影像信息设置界面中选择,将定位数据替换为差分处理后的高精度POS,其他参数可沿用原先设置。

 

 

4.4.2 影像匹配及初始解算

设置要输出的成果分辨率和路径,点击“拼图”,弹出如下界面:

 

 

4.4.3 参数设置

(1) 特征提取与匹配

如果勾选,将进行特征提取与匹配;若不勾选,则不进行。备注:匹配过一次之后,如果对匹配结果满意,后续计算可以不再勾选以节省时间。

(2) 空三参数

算法选择(快拼:以提高速度为目的,精度略差,适用于一键拼图;高精度:以提高成果精度为目的,速度慢,适用于带控制点解算和拼图)。

空三解算设置(自检校:解算过程中,自动优化相机模型,并且会将解算后的新相机模型更新到当前工程中;使用控制点:如果有控制点量测值,勾选,将进行带控制点平差)

(3) 输出成果图

如果勾选,将进行单张正射纠正,镶嵌出图等,不勾选则只进行平差计算。

确认参数无误后点击“确定”,开始执行空三运算。

 

4.4.4 控制点量测

初始解算完成后,点击,弹出如下界面

 

 

点击,导入控制点文件,目前支持的控制点文件格式:第一列为点编号,第二列为X坐标(单位:米),第三列为Y坐标(单位:米),第四列为Z坐标(单位:米)

 

 

界面说明:

激活:是否量测该点

ID:当前控制点编号

度:在多少张影像上刺了该控制点

预测:根据当前EO和控制点坐标,预测出的当前控制点可能会在多少张影像上

控制点类型:XYZ,平高点

检查点:如果勾选,当前点为检查点,不参与平差,不勾选则为控制点

如要对控制点进行量测,先点击激活处对应的单选按钮,视口会切换到右边的多视量测窗口

 

对于每一个视口,鼠标左键单击为刺点,滚动鼠标中键为放大缩小(以鼠标当前位置为中心);按下鼠标中键为平移。

:目前多视窗口同时显示9张影像,当控制点所在影像数超过9张时,需要点击该按钮切换到其他影像。

通过上述方式,将所需控制点刺完之后,如上图,其中:

红色表示没有刺像点的控制点;

黄色表示刺了像点的控制点;

蓝色表示刺了像点的检查点。

 

4.4.5 带控制点解算和成果图输出

控制点测量完毕后,再次点击“拼图”,进行带控制点的空三计算。

 

空三解算完毕之后,通过空三报告查看质量,若符合精度要求则空三解算结束;若精度不符合要求,重复上述步骤。

 

4.5 数据导出测图

4.5.1 输出Inpho工程

 

通过上述“inpho”按钮导出inpho工程,

 

导出工程中的相机文件是对应当前相机模型的无畸变影像,其像主点为0,因此后期导入测图,还需要输出无畸变影像。导出的Inpho工程中相机模型如下:

 

将空三计算输出目录中的xpf文件与上述文件拷贝到一个目录中,且需要将xpf文件名改为上述prj文件的名称,如

 

上述四个文件一组构成完整的inpho工程。可在inpho软件中直接进行平差计算,也可直接导入到测图软件中进行立体测图。

 

4.5.2 输出无畸变影像

打开智理图模块,点击智理图下拉菜单,打开当前解算工程

 

设定输出路径后,选择“确定”,开始执行。

 

4.5.3 导出至测图软件

以航天远景软件为例,打开无人机管家输出的Inpho工程文件,设置正确的影像路径和参数,可进行后续测图工作。

 

5 精度验证

空三后计算得到控制点精度如下

 

X(m)

Y(m)

Z(m)

中误差

0.062

0.06

0.114

生成DTM后,将DTM模型上提取的点与检查点进行对比,得到

 

统计高程误差,有

dZ最小(m)

dZ最大(m)

dZ平均值(m)

dZ中误差(m)

0.0001

0.1174

0.0490

0.0328

可见结果满足GB/T 23236-2009 《数字摄影测量 空中三角测量规范》规定的1:500空三精度。

表 4 基本定向点残差、检查点误差最大限值

 

 

6 立体测图成果展示

 

▲图 5 测区DOM叠加DLG显示图

 

▲图 6 测区DLG

 

7 附属成果展示 

7.1 无人机管家快拼DOM

 

▲图 7 测区DOM

 

7.2自动匹配点云及DTM数据

 

▲图 8 自动匹配点云及DTM数据

 

7.3 原始影像局部放大图

 

 

▲图 9 原始影像及局部放大图

 

7.4 DOM成果套合DLG数据

 

▲图 10 DOM成果套合DLG数据

 

7.5相机检校报告

 

 

▲图 11 相机检校报告

 

8 参考文献

GB/T 23236-2009 《数字摄影测量 空中三角测量规范》

CH/Z 3004-2010 《低空数字航空摄影测量外业规范》

CH/Z 3005-2010 《低空数字航空摄影规范》

CH/T 9008.1-2010 《基础地理信息数字成果 1:500 1:1000 1:2000 数字线划图》

CH/T 9008.2-2010 《基础地理信息数字成果 1:500 1:1000 1:2000 数字高程模型》

GB/T 27920.1-2011 《数字航空摄影规范 第1部分:框幅式数字航空摄影》

CH/T 3006-2011 《数字航空摄影测量 控制测量规范》

DB33/T 522-2014 《1:500 1:1000 1:2000 数字地形图测绘规范》

 

飞马F200大比例尺(1:500)测图应用案例

 

1  任务分析

1.1 测区分析

测区位于广州某地,地形以平原为主,平均海拔约0m,最高约3m,最低约-7m。

 

1.2 精度要求

根据规范中的要求,在确保成图精度的前提下,本着有利于缩短成图周期、降低成本、提高测绘综合效益的原则在表 1的范围内选择。

表 1 地面分辨率

测图比例尺

地面分辨率值(cm)

1:500

≤5

1:1000

8~10

1:2000

15~20

此次摄影获取的影像用于制作成图比例尺为1:500的数字产品(DEM、DOM、DLG),因此要求航空影像的地面分辨率(GSD)小于等于5cm,本次实验中采用GSD = 4cm。

 

1.3 设备选型

飞马智能航测系统F200作业采用三模双频GPS导航定位,获取高精度DOM影像,地面分辨率达到2~30cm,可以满足国土规划、土地执法检查、地籍管理、城市/基础设施规划、交通规划、林业监测、水土保持、水工建筑监测、应急救灾等各行业应用。本次实验数据由飞马智能航测系统F200获取。

 

2 方案设计

2.1 飞行方案

测区面积约3.8km²,地形以平原为主,平均海拔约0m,最高约3m,最低约-7m。根据实验需求,本次飞行方案采用Sony RX1R II微单数码相机,设计地面分辨率4cm,相对航高311m,航向重叠80%,旁向重叠60%,共设计1架次飞行作业。

测区平均飞行高度约为307m,根据测区内最高点和最低点高程,计算可得实际获取影像的GSD为3.9cm~4.0cm,满足1:500航摄规范的要求。

 

▲图 1 测区航线规划图

2.2 控制点布设方案

F200采用PPK后差分技术,输出厘米级高精度定位数据,极大减少了控制点布设数量。如下图,测区共布设6个控制点,其中黄色图标显示的即为控制点。

 

▲图 2 控制点分布图

 

2.3 控制点测量要求

控制点采用RTK方式量测得到,选取在地面具有明显标识处。

 

2.4 基站架设

本次实验采用后处理差分的方式进行GPS数据处理。选取测区附近的已知点架设基站。为保证数据获取精度,机上GPS采用20Hz采样频率,地面基站采用1Hz采样频率,两者同时观测进行数据采集,且保证基站早于流动站30min开机、晚于流动站30min关机。

 

3 飞行实施

3.1 飞行参数

采用飞马智能航测系统F200进行航摄。具体参数如下:

表 2 F200航摄参数

航摄时间

2016.10

航摄相机

SONY RX1R II

像元大小

4.5µm

镜头焦距

35 mm

相对航高

311m

地面分辨率

0.04m

快门速度

1/1600秒

光圈大小

5.6

ISO

Auto (100~800)

飞行里程

49km

飞行时间

49分钟

拍摄像片

947张

飞行过程监控各飞行参数均正常,巡航时速度基本稳定在60 km/h,飞行姿态平稳,三姿角度偏差< 5°。整个任务共完成947张原始影像拍摄,通过无人机管家软件智检图进行数据质检,共用时约23分钟,确认全部影像合格可用,飞行作业圆满完成。

 

3.2 飞行姿态

统计飞行姿态角,得到

表 3 飞行姿态统计

姿态角

Roll(°)

Pitch(°)

Yaw(°)

均值*

2.236

3.204

1.017**

中误差

3.093

3.855

3.403

注 *:为避免角度方向性带来的偏差,统计均值的时候按照角度的绝对值进行计算。

注**:Yaw角偏差为相对航线设计方向的差值。

CH/Z 3005-2010 《低空数字航空摄影规范》中指出,像片倾角一般不大于5°,最大不超过12°,出现超过8°的片数不多于总数的10%;像片旋角一般不大于15°,在确保像片航向和旁向重叠度满足要求的前提下,个别最大旋角不超过30°,在同一条航线上旋角超过20°像片数不应超过3片,超过15°旋角的像片数不得超过分区像片总数的10%。可见,飞马智能航测系统F200飞行姿态符合规范要求。

 

4 数据处理流程

数据在无人机管家2.0中进行处理,处理流程如下。

 

▲图 3 无人机管家2.0界面

4.1 数据准备

飞行完毕之后,获取到的数据如下:

原始影像:jpg格式;

机载POS:txt格式;

机载GPS:rt27格式;

基站数据:RINEX格式基站记录数据(采样间隔不低于1Hz),斜高,天线模型参数,已知点坐标。

4.2 飞行质检

在质检图模块中,按如下步骤进行:

4.2.1 创建工程

点击新建工程后,填入必要的信息。

 

 

4.2.2 加载影像

点击指定影像所在目录。

 

 

4.2.3 参数设置

 

(1) 设置相机参数

F200飞机箱内有纸质版相机检校报告,也可通过技术支持获取电子版的相机参数文件。

 

(2) 导入POS

点击图标,通过文件导入POS

 

(3) 输入测区高度

 

如果已经知道测区高度,可以在输入框内直接输入。如果不知道测区高度,并且输入POS是经纬度的,可以通过“获取高程”自动获取。

(4) 设置坐标系统

如果是投影坐标,需设置为

 

如果是经纬度,需要按照投影信息设置。

 

设置结束后,检查信息,