天源欧瑞 1:500免相控自动测图系统

厦门天源欧瑞科技有限公司2018-05-21 15:21:52

行业应用前言:

1:500全野外地形,一直是人工完成,采集点、作业方式、成图方式直接影响了成果的精度和成图效果,时间长、效率低、劳务成本高。从最初航测法的应用,测绘人就一直尝试用航测解决1:500地形测图任务,但是以前的航测技术使成果一直不理想。随着相机成像技术的提高以及无人机技术取得的突破,使1:500航测地形图成为可能。早期完成1:500地形测绘,需要大量的野外控制点进行控制。PPK后处理技术的应用,通过基站和移动PPK的后处理,解算完成每张照片的POS点信息,使我们在免相控或极少相控点条件下完成高精度地位信息获取。                 


1.飞行平台:OHP1802固定翼


翼展:2000mm              

载荷:1.5kg

续航时间:70min

航速:17m/s~25m/s

最大起飞重量:4.8kg

升限:5000m

最大抗风:6级

起飞:手抛、助飞架

降落:滑降、伞降

电池:4s15000mAh锂离子电池

飞控:Futabe T8FG

GPS:瑞典SATLAB

技术特点:

气动性能优秀,飞行高效稳定,循迹性好,抗风性强。

德国最新复合材料加工工艺,强度高,质量轻,适合单兵作业。

作业快速、便捷,操作简单。



2.相机参数:

(1)  相机型号:索尼Rx1rⅡ

(2)  焦距:35mm镜头

(3)  像元大小:0.00452646

(4)  传感器尺寸:35.9*24mm

(5)  像幅大小:7952*5304像素


3.测试目的:检测是否满足免相控1:500地形图精度

4.测试不确定因素

(1)像片的地面分辨率低和影像质量差

在传统无人机航测法成图过程中,像片控制测量误差、空中三角测量误差、立体像对定向误差、立体采集过程中的位置判定误差等,会在作业过程中不断传递并积累,影响成图的最终精度。

  不难发现,所有环节误差的产生都与像片的分辨率和影像质量有关。分辨率越高、影像质量越好,判读就越准确,误差也就越小,所以要提高成图精度必须首先提高像片的地面分辨率和影像质量。

                           -高像素高分辨率采集相机-SONY RX1R2

(2)镜头畸变

无人机航摄采用的相机一般为非量测型全画幅相机,镜头畸变大,尤其是边缘部分。尽管可以根据相机畸变参数对像片进行畸变纠正,但纠正过程中会产生纠正误差,且越往边缘,纠正误差越大。所以为了提高精度,应加大像片重叠度,尽可能使用像片中心部分的影像。

-德国蔡司35MM F2镜头,畸变小,并进行检校处理。

(3)像片外方位元素

一般的无人机没有配置高精度惯导装置,仅采用普通GPS 进行定位导航,所以在相机曝光同时记录的位置数据误差很大,需要后期完成大量的像片控制测量后,才能进行空中三角测量。为了减少像片控制测量工作量及后继工序的误差累积,应尽可能提高曝光瞬间像片的外方位元素精度。

-PPK后差分系统,实时双向定位。

(4)飞行平台是否稳定

一般的无人机在高精度测绘中,因为机子气动性能设计缺陷,抗风能力和循迹性能弱,使图像采集成果质量差,即时搭载高像素相机,容易丢失POS位置,以及重叠丢失,使采集质量达不到要求。在高空侧风来袭,也会因为抗风使飞行高度变化明显,使测绘成果的高程精度不够。

-配置飞行高效稳定,循迹性好,抗风性强的OHP1802无人机。


5.测试方案

(1)    测试场地:九夫村无人机飞行场地,测区面积2平方公里。

(2)    带构架线飞行两个架次(构架线高度不同),第一架次构架线与航线等高,第二架次构架线高出航线1/6航高。

(3)    航向重叠度:80%,航向重叠度:80%

(4)    相对航高:260米(对应地面分辨率3.4cm)

(5)    像控点及检查点测量:RTK图根测量模式(国家2000坐标系3度带 中央子午线114°)

(6)    数据处理软件:DP-Smart


6.作业流程

(1)  地面站,操作软件,设置测区航线。

(2)  手抛,自主感应启动完成起飞。

(3)  自动盘旋至预订高度开始拍摄作业,自主飞行。

(4)  完成采集,自动到达降落地点。

(5)  作业人员发出降落命令,开伞着陆,导出数据。

(6)  内业处理,精度检测。


7.精度检测方法

(1)检查点立体量测

将空三结果导入到全数字摄影测量系统,在立体上量测检查点三维坐标。

(2)检查点野外量测

采用中海达RTK到野外实地测量检查点三维坐标。

(3)精度对比

以检查点野外量测为基准,立体量测相对野外量测的平面位置中误差、高程中误差分别按下面公式计算。

式中:

m1——检查点中误差,单位为米(m);

Δ——检查点野外实测值与立体观测值的误差,单位为米(m);

n ——参与评定精度的检查点数。

标准为GB/T23236-2009 《数字航空摄影测量空中三角测量规范》、GB/T 14912-2005《1500 11000 12000 外业数字测图技术规程》关于1:500 比例尺的精度要求。


8.测试精度报告

 

构架线和航线等高,260米

NAME

RTK测量值

Mesh量测

平面误差(m)

高程误差(m)

综合误差(m)


X

Y

Z

X

Y

Z





jc10

545720.509

3370280.529

16.252

545720.469

3370280.428

16.302

0.109

0.050

0.120


jc11

545719.426

3370412.798

18.264

545719.396

3370412.789

18.212

0.031

-0.052

0.061


jc12

545724.441

3370467.064

19.046

545724.408

3370467.038

19.072

0.042

0.026

0.049


jc13

545715.611

3370635.777

21.608

545715.589

3370635.790

21.605

0.026

-0.003

0.026


jc14

545720.584

3370782.649

23.499

545720.541

3370782.650

23.494

0.043

-0.005

0.043


jc15

545721.009

3370879.497

23.122

545720.968

3370879.449

23.212

0.063

0.090

0.110


jc16

545716.296

3370959.630

22.371

545716.287

3370959.597

22.392

0.034

0.021

0.040


jc17

545720.801

3371100.852

20.932

545720.825

3371100.849

20.933

0.024

0.001

0.024


jc18

545733.481

3371195.944

20.126

545733.468

3371195.925

20.219

0.023

0.093

0.096


jc19

545940.228

3371173.752

19.311

545940.264

3371173.737

19.245

0.039

-0.066

0.077


jc2

546496.628

3370130.622

8.616

546496.612

3370130.572

8.536

0.052

-0.080

0.095


jc20

546213.699

3371140.899

17.349

546213.684

3371140.871

17.491

0.032

0.142

0.146


jc21

546341.483

3371125.872

15.003

546341.504

3371125.780

15.034

0.094

0.031

0.099


jc22

546466.571

3371111.128

12.979

546466.553

3371111.056

13.008

0.074

0.029

0.079


jc23

546450.261

3371020.165

12.721

546450.272

3371020.061

12.673

0.105

-0.048

0.115


jc24

546449.378

3370855.307

11.822

546449.378

3370855.306

11.848

0.001

0.026

0.026


jc3

546356.122

3370138.194

11.979

546356.137

3370138.147

12.074

0.049

0.095

0.107


jc6

546093.857

3370139.111

15.701

546093.847

3370139.047

15.707

0.065

0.006

0.065


jc7

545938.066

3370136.479

18.586

545938.098

3370136.377

18.599

0.107

0.013

0.108


jc8

545841.402

3370135.803

17.391

545841.432

3370135.703

17.481

0.104

0.090

0.138


jc9

545716.550

3370138.559

15.315

545716.543

3370138.525

15.343

0.035

0.028

0.045


备注:索尼黑卡2相机第一架次,带构架线,构架线和航线等高,无控制点,检测点精度,相对航高260米,绿色为0.05米以下



 

不带构架线

NAME

RTK实测值

Mesh量测

平面误差(m)

高程误差(m)

综合误差(m)


X

Y

Z

X

Y

Z





jc11

545719.426

3370412.798

18.264

545719.446

3370412.842

18.337

0.048

0.073

0.087


jc12

545724.441

3370467.064

19.046

545724.453

3370467.035

19.028

0.031

-0.018

0.036


jc14

545720.584

3370782.649

23.499

545720.573

3370782.632

23.540

0.020

0.041

0.046


jc15

545721.009

3370879.497

23.122

545720.977

3370879.453

23.165

0.054

0.043

0.069


jc16

545716.296

3370959.630

22.371

545716.319

3370959.596

22.385

0.041

0.014

0.043


jc17

545720.801

3371100.852

20.932

545720.822

3371100.847

20.880

0.021

-0.052

0.056


jc19

545940.228

3371173.752

19.311

545940.263

3371173.731

19.208

0.041

-0.103

0.111


jc21

546341.483

3371125.872

15.003

546341.533

3371125.851

14.936

0.054

-0.067

0.086


jc23

546450.261

3371020.165

12.721

546450.303

3371020.086

12.565

0.089

-0.156

0.180


jc5

546187.022

3370139.478

15.839

546187.074

3370139.445

15.974

0.062

0.135

0.149


jc7

545938.066

3370136.479

18.586

545938.123

3370136.413

18.614

0.087

0.028

0.091


备注:索尼黑卡2相机,第一架次,无构架线,9个控制点,检测点精度,相对航高260米,绿色为0.05米以下



精度结论:

1.    构架线高度和航线等高时,无控制点能够达到1:500地形图精度;

2.    无构架线时,添加9个控制点能满足1:500地形图精度。

总结:

    天源欧瑞航测无人机OHP1802,飞行稳定高效,循迹性好,抗风性强。搭载PPK后差分系统,通过后处理解算,完成高精度、高分辨率成果采集,且在没有增加外业相控点情况下,完全符合1:500地形测图精度要求。整个流程节省外业时间90%以上,操作简单、作业方便、人员投入少,可以说真正意义上改变了作业方式。虽然在高密度遮挡区域,还需外业参与,但是其外业工作完成质的飞越,实实在在帮助我们的测绘人!


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