1.項(xiàng)目概述

1.1項(xiàng)目背景

東方宏業(yè)在甘肅省西峰區(qū)承接的石油管線測(cè)量任務(wù)，要求成果為測(cè)區(qū)內(nèi)17條石油輸送管道以及管道左右500米范圍內(nèi)的正射影像以及地形圖。

1.2測(cè)區(qū)基本情況

測(cè)區(qū)位于甘肅省西峰區(qū)，測(cè)區(qū)高差大，最高處和最低處約300米高差。氣候條件比較惡劣，山區(qū)風(fēng)速較大且風(fēng)向不定，中午過后風(fēng)速最大可到12m/s。

1.3成果要求

最終生成的成果為正攝影像圖（包含總圖和分幅圖）、數(shù)字線畫圖

2.技術(shù)路線

針對(duì)實(shí)際測(cè)區(qū)情況，以高精度得成果要求為標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目基于智航SF700A旋翼無人平臺(tái)搭載S24單鏡頭相機(jī)，借助相配套的南方航測(cè)數(shù)據(jù)處理軟件體系，設(shè)計(jì)總體技術(shù)路線如下圖所示：

圖1：技術(shù)路線

（1）像控點(diǎn)布設(shè)。為滿足項(xiàng)目中多個(gè)環(huán)節(jié)得處理及檢查要求，需要在測(cè)區(qū)內(nèi)選取和實(shí)測(cè)一定數(shù)量的像控點(diǎn)。

（2）航測(cè)影像數(shù)據(jù)獲取。利用旋翼無人機(jī)飛行平臺(tái)，搭載鏡頭設(shè)備，進(jìn)行航測(cè)影像數(shù)據(jù)獲取。

（3）照片數(shù)據(jù)預(yù)處理。無人機(jī)外業(yè)作業(yè)完成后，需要對(duì)差分?jǐn)?shù)據(jù)和照片進(jìn)行整理，包括POS和照片分組對(duì)齊、相片重命名等操作。

（4）影像空三。航測(cè)影像數(shù)據(jù)預(yù)處理完成后，依據(jù)影像POS信息、控制點(diǎn)信息，進(jìn)行空中三角測(cè)量。

（5）成果數(shù)據(jù)生產(chǎn)。數(shù)字正射影像。

（6）數(shù)字線劃圖生產(chǎn)。在三維數(shù)據(jù)采集軟件中，基于礦山三維實(shí)景模型采集地物屬性信息和空間要素信息，生成礦山的數(shù)字線劃圖。

3.方案實(shí)施：

3.1像控點(diǎn)布設(shè)采集

借助南方航次一體化處理軟件，提前規(guī)劃好像控點(diǎn)，在滿足要求的前提下，盡量在礦區(qū)固定標(biāo)識(shí)物。同時(shí)，將規(guī)劃好的像控分布通過云端服務(wù)器上傳至云端服務(wù)器，為實(shí)際像控采集提供依據(jù)。

圖2：像控點(diǎn)規(guī)劃

通過像控之星軟件，連接云端服務(wù)器，下載規(guī)劃好的像控分布圖，在現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)采集像控。

圖3：像控點(diǎn)

圖4：像控點(diǎn)采集

3.2 無人機(jī)外業(yè)數(shù)據(jù)采集

項(xiàng)目實(shí)施采用智航SF700A作為無人機(jī)飛行作業(yè)的平臺(tái)，智航SF700A是目前市面上最為小巧得工業(yè)級(jí)智能無人機(jī)航空測(cè)量系統(tǒng)之一。具有上手塊、精度高、航程長等優(yōu)勢(shì)。具備仿地飛行、PPK定位、毫米波雷達(dá)避障、下視激光雷達(dá)測(cè)距等功能配置。

圖7：智航SF700A無人機(jī)

南方無人機(jī)S24傾斜相機(jī)，是一款具備增穩(wěn)得小巧云臺(tái)，能夠提高正射影像采集的精度與效率。像素2400，完全滿足此次項(xiàng)目精度要求。

圖8：S24傾斜相機(jī)

智航SF700A搭載S24相機(jī)進(jìn)行航空影像采集。作業(yè)得飛行高度為200米，80%和70%得航向和旁向重疊度。在天氣及空域條件滿足時(shí)，項(xiàng)目組實(shí)施飛行作業(yè)。項(xiàng)目組使用了中國移動(dòng)CORS系統(tǒng)，通過試用實(shí)時(shí)RTK和后差分PPK結(jié)合得方式，獲取高精度POS信息，為影像空三及建模提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)。

3.3照片數(shù)據(jù)預(yù)整理

無人機(jī)外業(yè)作業(yè)完成后，需要對(duì)差分?jǐn)?shù)據(jù)和照片進(jìn)行整理。基于南方航測(cè)一體化處理軟件SouthUAV 2.0，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)差分解析、后差分?jǐn)?shù)據(jù)處理、POS和照片分組對(duì)齊、相片重命名等操作。

南方航測(cè)一體化處理軟件，通過設(shè)備連接功能，直接從鏡頭讀取影像數(shù)據(jù)，也支持從磁盤內(nèi)讀取照片數(shù)據(jù)，處理完成后將數(shù)據(jù)組織下載到指定位置，支持多線程同時(shí)下載5鏡頭數(shù)據(jù)，并且提供兩種數(shù)據(jù)下載方式。支持自動(dòng)對(duì)齊架次照片分組，自動(dòng)識(shí)別地面點(diǎn)及廢片，一鍵清除地面點(diǎn)和多有鏡頭的廢片，也支持處理丟片、丟點(diǎn)等情況，提供插值和標(biāo)記跳片工具，全方位處理所有數(shù)據(jù)異常情況。

圖10：照片數(shù)據(jù)整理

3.4影像空三

影像空三平差是傾斜攝影技術(shù)中的關(guān)鍵步驟，影響到精度。項(xiàng)目組使用PIX4D軟件完成影像空三處理。在處理過程中，刺點(diǎn)原則為:每個(gè)像控點(diǎn)刺點(diǎn)數(shù)量不能小于10張，每個(gè)像控點(diǎn)每個(gè)鏡頭的刺點(diǎn)數(shù)量不少于3張，且每個(gè)鏡頭不能在同一條航線上。

圖11：影像空三

圖12:像控刺點(diǎn)

3.5 成果數(shù)據(jù)生成

數(shù)字正射影像（DOM）生產(chǎn)是時(shí)間最長的環(huán)節(jié)。項(xiàng)目組使用Pix4D軟件完成相關(guān)成果數(shù)據(jù)生產(chǎn)。正射影像得效果及精度是后續(xù)測(cè)圖的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，成果需要保證紋理清晰、精度準(zhǔn)確。

圖13:正射影像

圖14:正射影像

3.6數(shù)字線劃圖生產(chǎn)

基于礦山三維實(shí)景模型采集地物要素，需要借助專門的數(shù)字線劃圖軟件。項(xiàng)目組采用南方航測(cè)三維測(cè)圖軟件進(jìn)行數(shù)字線劃圖生產(chǎn)。南方航測(cè)三維測(cè)圖軟件，簡稱：uFeature3D，是一款集成測(cè)繪、CAD、GIS三個(gè)領(lǐng)域?qū)嵱眉夹g(shù)的桌面信息化測(cè)繪系統(tǒng)，系統(tǒng)提供空間和屬性數(shù)據(jù)的瀏覽、查詢、采集、編輯、管理、分析、制圖輸出等與測(cè)繪和GIS的核心功能，包括三維采集模塊，支持用戶在實(shí)景三維模型上進(jìn)行地物采集并成圖等工作，可以提供多種多樣的量測(cè)和繪圖工具，滿足用戶多樣化的繪圖要求。

4.結(jié)果分析

4.1精度分析

使用ContextCapture軟件進(jìn)行影像空三操作，生成精度報(bào)告。在空三報(bào)告中查看所有控制點(diǎn)與檢查點(diǎn)誤差，如果精度達(dá)到規(guī)范要求，可以進(jìn)行模型重建。如果空三精度未能達(dá)到要求，查找對(duì)應(yīng)的原因，解決相關(guān)問題，重新進(jìn)行影像空三，查看精度報(bào)告，直至檢查點(diǎn)精度達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求。

5.總結(jié)

在實(shí)際項(xiàng)目實(shí)施過程中，項(xiàng)目組得出如下總結(jié)及展望：

（1）此次項(xiàng)目的順利完成，離不開智航SF700A的精度高、航程長、平臺(tái)穩(wěn)，S24相機(jī)提供的高像素、高效率、高品質(zhì)，以及覆蓋航測(cè)全流程的系統(tǒng)性軟件體系，包括智能化得南方航測(cè)一體化處理軟件SouthUAV2.0，簡便式像控采集的像控之星，滿足多樣化繪圖的南方航測(cè)三維測(cè)圖軟件uFeature3D，云端互聯(lián)得無人機(jī)管控平臺(tái)系統(tǒng)。

（2）基于智航SF700A旋翼無人平臺(tái)搭載S24相機(jī)，進(jìn)行輸油管線攝影測(cè)量，獲取高精度正射影像，以此為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，應(yīng)用到礦山勘查得全過程，包括野外踏勘的路線設(shè)計(jì)。基于正射影像前期規(guī)劃，可以大大降低野外工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低踏勘成本，節(jié)省外業(yè)工作時(shí)間，提高外業(yè)生產(chǎn)效率。