2018年8月受陜西某部門委托，需對秦嶺地區(qū)地質(zhì)遺跡群落進(jìn)行傾斜數(shù)據(jù)采集及三維成果處理。該項(xiàng)目測區(qū)范圍約33平方公里，地處四川盆地邊緣，測區(qū)高差近千米，甲方要求獲取影像分辨率為5cm，聽起來似乎是一個無法完成的任務(wù)。
測區(qū)三維示意圖
那接下來看下我們是如何解決這個難題，順利完成數(shù)據(jù)獲取及處理任務(wù)的：
一、機(jī)型選擇
針對測區(qū)地形高差情況及甲方分辨率要求，我們最終選用飛馬智能航測/遙感系統(tǒng)D200+D-OP300傾斜模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，采用D200完成此項(xiàng)目具備以下優(yōu)勢：
1、測區(qū)范圍較大，采用無人機(jī)管家可以進(jìn)行自動分區(qū)且可以保證區(qū)塊間的接邊重疊度。
2、山區(qū)起降場地有限，采用旋翼飛行不受場地限制。
3、測區(qū)高差較大，D200具備精準(zhǔn)地形跟隨飛行能力，可以有效保證測區(qū)分辨率。
4、D-OP300搭載的5臺2400萬像素APS-C畫幅相機(jī)，中心鏡頭焦距25mm，傾斜鏡頭焦距35mm，獲取5cm分辨率時飛行真高319m，單架次可以獲取近1km2數(shù)據(jù)，同時也可有效保證變高飛行安全。
5、測區(qū)基本為山區(qū)林地，無法布設(shè)更多控制點(diǎn)，D200采用RTK/PPK融合作業(yè)模式，D-OP300采用逐相機(jī)獨(dú)立打標(biāo)，具備免像控和稀少像控的能力。
飛馬智能航測/遙感系統(tǒng)D200
二、航線設(shè)計(jì)
將測區(qū)KML文件導(dǎo)入無人機(jī)管家智航線模塊中，進(jìn)行自動分區(qū)，針對此次測區(qū)共劃分9個區(qū)塊，如下圖：
測區(qū)分區(qū)示意圖
再逐區(qū)塊設(shè)計(jì)航線，此次設(shè)計(jì)航向重疊度80%，旁向重疊度65%，GSD=5cm，采用變高航線（針對此次5cm319m真高飛行，直接采用無人機(jī)管家內(nèi)嵌的三維地形進(jìn)行變高航線設(shè)計(jì)；如需更高分辨率飛行真高更低的時候建議采用預(yù)掃DSM模式獲取高精度地形數(shù)據(jù)，再進(jìn)行變高航線設(shè)計(jì)）；如圖所示，區(qū)塊1是測區(qū)海拔最高的區(qū)域，面積約5km2，設(shè)計(jì)里程92km，預(yù)計(jì)飛行5架次。
區(qū)塊1變高航線示意圖
測區(qū)9個區(qū)塊均按照航向重疊度80%，旁向重疊度65%，GSD=5cm，變高航線設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)里程共計(jì)680 km，預(yù)計(jì)40架次；將無人機(jī)管家智航線中生成的航線導(dǎo)入谷歌地圖中展示如下圖：
谷歌地圖中顯示的測區(qū)航線示意圖
三、外業(yè)飛行
為保證工期，此次作業(yè)采用2架D200協(xié)同作業(yè)，飛行均采用連接千尋位置網(wǎng)絡(luò)的RTK/PPK的作業(yè)模式，從而具備免像控能力；因測區(qū)地形及天氣原因?qū)嶋H作業(yè)6天，飛行52架次，獲取原始影像76890張。
現(xiàn)場工作照
四、內(nèi)業(yè)處理
1、數(shù)據(jù)導(dǎo)入
將測區(qū)數(shù)據(jù)整理完成后，導(dǎo)入Smart3D軟件，將GPS信息與照片對應(yīng)，整體數(shù)據(jù)共計(jì)76890張，整體測區(qū)數(shù)據(jù)展示如下圖所示：
CC中顯示的數(shù)據(jù)航線示意圖
2、空三分塊
由于測區(qū)數(shù)據(jù)量比較大，基于瞰景科技自主研發(fā)的傾斜數(shù)據(jù)預(yù)處理高級工具集Smart3D Advance Toolkit將整體測區(qū)分為三塊，每塊照片數(shù)量為23000-30000張。運(yùn)算節(jié)點(diǎn)機(jī)器配置為：CPU：i7-7700K，內(nèi)存：64GB，顯卡：GTX 1080。耗時2天，完成了所有子區(qū)的空三計(jì)算?？杖\(yùn)算完成結(jié)果如下所示：
其中一塊空三完成狀態(tài)圖
本次數(shù)據(jù)的POS是基于RTK和PPK融合解算，且為逐相機(jī)獨(dú)立打標(biāo)的，具備精確的位置信息，因此每個子區(qū)只需要少量的控制點(diǎn)（每塊4-5個）即可滿足精度要求。在Smart3D中直接先刺點(diǎn)再跑空三，一次空三成功，且子區(qū)與子區(qū)之間基本無縫接邊。子區(qū)空三成功后將三個子區(qū)空三結(jié)果合并，空三后的整體測區(qū)如下：
Smart3D中合并空三示意圖
3、生產(chǎn)模型
空三處理結(jié)束后，提交模型生產(chǎn)。模型大小為100*100分塊，瓦片數(shù)量為1571塊。模型生產(chǎn)過程采用多節(jié)點(diǎn)并行運(yùn)算，30臺機(jī)器同時參與建模，耗時五天，即完成所有數(shù)據(jù)建模。整體模型效果如下圖所示：
整體模型展示圖
五、結(jié)論
整個項(xiàng)目外業(yè)飛行加內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，有效作業(yè)時間不足倆周，即獲取了分辨率一致的高精度三維模型，解決了大范圍大高差高精度數(shù)據(jù)獲取的難題，這在整個無人機(jī)航測應(yīng)用領(lǐng)域中都堪稱首例?？偨Y(jié)此次項(xiàng)目的高效、順利完成主要有以下幾點(diǎn)：
1 飛馬無人機(jī)智能、自動，可在惡劣環(huán)境中快速展開作業(yè)，外業(yè)數(shù)據(jù)獲取高效。
2無人機(jī)管家的自動分區(qū)功能和精準(zhǔn)地形跟隨飛行能力，保證區(qū)塊間的無縫接邊及一致的影像分辨率，從而保證三維建模效果。
3、D200的RTK/PPK融合作業(yè)模式及D-OP300逐相機(jī)獨(dú)立打標(biāo)的高精度POS獲取，可實(shí)現(xiàn)免像控或稀少像控的數(shù)據(jù)作業(yè)，對山區(qū)、林地等控制點(diǎn)布設(shè)困難區(qū)域，尤為適用。
4、大范圍測區(qū)常存在的數(shù)據(jù)接邊難題，也因D200高精度的GPS數(shù)據(jù)得到了有效的解決。該項(xiàng)目在接邊區(qū)域控制點(diǎn)稀少的狀況下，基于高精度GPS的空三聯(lián)合平差，接邊高差不超過5厘米，達(dá)到了數(shù)據(jù)接邊要求。
5、瞰景科技的數(shù)據(jù)預(yù)處理工具集Smart3DAdvance Toolkit提高了大數(shù)據(jù)量的處理效率。