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應用!解密大疆創新免像控航測解決方案,測繪人必看!
作者:    發布于:2020-06-27 08:33:02    文字:【】【】【
什么是攝影測量?
攝影測量是通過攝影,將三維的物理世界轉變為二維影像,再由二維影像獲取三維空間數據的技術。
攝影測量技術應用廣泛,例如,災害現場的實時二維建模、數字城市三維模型、基于三維模型的土方量計算等等,這些場景模型都是通過攝影測量技術實現的。
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作業流程


首先,外業采集數據。通過攝影采集測區的多視角照片及空間數據;

其次,內業數據重建工作。將采集到的照片數據重建為所需要的模型;

所以,獲取高分辨率多視角照片及高精度空間數據,是重建模型的關鍵。那二者是如何獲取的呢?

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獲取高分辨率多視角照片及高精度空間數據


一個簡單的道理,相同的照相機距離被攝物體越近,獲取的照片分辨率越高,圖像越精細。大疆創新生產的多旋翼無人機能夠實現基本的懸停功能,并且配備了智能避障模塊,這就讓大疆多旋翼無人機相對于其它類型的無人機具有一個天然的優勢,可近距離獲取被攝物體的高精度影像數據。同時通過高精度三軸云臺控制相機朝向,獲取被攝物體的多視角照片。就目前的技術而言,一架合格的航測多旋翼無人機,智能避障模塊及高精度三軸云臺是標配。
知道了如何獲取高分辨率多視角照片,高精度空間數據又是如何獲取的呢?

無人機通過搭載GNSS全球導航系統可以獲取位置信息,在拍攝的過程當中將拍攝點的位置信息寫入到照片中,這樣拍攝的照片就具有了空間位置信息。

為什么需要像控?

因為無人機搭載GNSS全球導航系統獲取位置信息的精度只能達到米級,但是攝影測量需要高精度的位置信息,所以需要對位置信息進行糾正以達到使用要求。傳統的做法是通過像控來糾正。

其實這里的像控是一個動詞,包含外業的打像控點及內業刺像控點,如下圖所示。這里的像控點又稱地面控制點(簡稱GCP),打像控是用一個特殊的形狀標記出一個在地面已知精確位置的點,如經緯度及高度。用特殊形狀標記的目的是方便我們在拍攝的照片中能準確地找到它。刺像控是在內業數據重建中,通過在照片中找到這些控制點,并把這些點的精確位置信息輸入到重建軟件中,重建軟件會根據這些信息糾正并得出重建物體精確的空間數據。
打像控點需要作業人員一個點一個點的去找去打,這類工作大部分由人工完成,占用了大量的外業工作時間。此外內業刺像控也很占用時間,那能不能有一個辦法減少這個工作量,甚至不用像控呢?

免像控技術


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厘米級導航定位系統


我們知道像控點的主要作用是為了獲取準確的位置信息,那無人機能提供精準的位置信息嗎?答案是肯定的,大疆創新將高精度導航定位系統引入無人機,如精靈 Phantom 4 RTK 集成RTK 模塊,通過RTK 模塊可為無人機提供實時厘米級定位數據。
那無人機可以提供高精度的定位信息是不是就可以做到免像控?答案是否定的,想做到免像控僅提供高精度的位置信息是不夠的。市面上有很多搭載RTK模塊的無人機,但是它們做不到免像控,這是因為RTK模塊得到的精準定位數據是模塊本身的。而我們需要的是照片的數據,還要進行數據同步。數據同步要考慮到飛機當時的姿態及RTK模塊與相機模塊的位置關系。除此之外,還要考慮到照片記錄的定位數據是拍照瞬間的數據。


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TimeSync 精準數據采集系統


大疆創新為此研發了TimeSync 精準數據采集系統,該系統實現飛控、相機與 RTK 的時鐘系統微秒級同步,并對相機鏡頭光心位置和 RTK 天線中心點位置進行了補償,減少位置信息與相機的時間誤差,為影像提供更精確的位置信息。

只有打通RTK模塊、飛控模塊及相機云臺模塊之間的通訊,并且具有同步系統,才能獲取影像的精確位置信息。市面上很多搭載RTK模塊的無人機做不到數據同步,這就是它們做不到免像控的原因。

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大疆智圖智能優化


除了外業能夠采集到精確位置信息的照片外,內業模型重建軟件能高效準確地處理采集到的照片,也是能做到免像控的重要原因。大疆創新自主研發了大疆智圖模型重建軟件,該軟件采用自主研發的模型重建算法,在模型重建效率及精度方面都優于國外同類型軟件,打破了國外在該領域的壟斷,真正的做到了行業領先。
在算法上大疆智圖針對大疆精靈PHANTOM 4系列無人機進行了專門的優化,用戶可以做到一鍵生成模型,大大簡化了操作難度,降低了學習成本。硬件與軟件相結合的解決方案讓大疆智圖在模型重建的效率上大幅提升,可以做到實時二維建模、實時三維點云重建,遙遙領先國外同類型軟件。

同時在免像控方面,大疆智圖可以對大疆精靈 PHANTOM 4 RTK采集的照片,進行智能化處理,自動校正照片畸變,剔除導入錯誤照片,降低較低精度圖片合成權重,從而提升免像控的精度。

高精度RTK模塊、TimeSync 精準數據采集系統、高精度三軸云臺及大疆智圖的優化算法是大疆創新能夠完成免像控航測解決方案關鍵核心。只有能滿足上述要求的解決方案,才能稱得上免像控航測解決方案。
 
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