智能航测/遥感体系D200高精度地籍丈量办理方案


一、地籍丈量需求

  地籍丈量是地皮办理事情的紧张底子,是在权属观察的底子上运用测绘迷信技能测定界址线的地位、外形、数目、质量,盘算面积,绘制地籍图,为地皮注销、核发证书提供根据,为地籍办理办事。

  传统地籍丈量每每接纳人工跑点方法,利用全站仪+GPS RTK举行每个界址点的量测(如图1和图2所示),该丈量方法外业事情量极大,使得项目人力本钱高,作业周期长,服从低,且如今屋子越来越麋集,越来越庞大,许多衡宇界址点职员很难到达,也使得地籍量测难度加大。但是差别于大比例尺地形测图,地籍丈量精度要求较高,其界址点偏差要求在5cm以内,传统1:500航摄基本无法满意其精度需求,地籍丈量范畴亟待新技能的呈现,以冲破以后人海战术的低服从丈量方法。

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图1·GPS-RTK丈量界址点

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图2·全站仪丈量界址点

  随着、倾斜技能的开展,三维建模、倾斜测图等新技能的呈现及成熟,接纳倾斜丈量举行地籍丈量成为了一种大概。倾斜航空拍照丈量可全方位获取修建物纹理信息,经过三维重修技能可准确复原修建物近况,而高空无人机技能可获取优于1cm的影像数据,也使得三维模子精度大大进步。倾斜拍照的高冗余度的影像重叠,可极大进步影像婚配精度,而差别于传统平面测图的倾斜三维测图,其所见即所得的收罗方法可准确获取修建物角点信息,不受房檐遮挡影响,十分实用于地籍丈量衡宇的界址点获取。

  二、D200地籍丈量办理方案特点

  针对地籍丈量的使用需求,飞马推出了D200+D-OP300倾斜丈量办理方案,该方案具有以下上风:

  1、多旋翼平台,飞机复杂易用,便携牢靠

  基于D200多旋翼航行平台,不受起降园地限定,机动性高,模块化布局设计,飞机组装无需专门东西,可单人作业,携带利便;传感器接纳多路冗余设计,提供多重保证。

  2、高辨别率、高质量数据获取

  D-OP300 接纳索尼微单相机,总像素1.2亿,装备35mm镜头,可获取高辨别率、高质量影像数据,相机可经过无人机管家软件一致操纵,复杂牢靠。

  3、长航时、高服从的数据获取才能

  D200单架次海立体悬停工夫48min,接纳1.5cm举行地籍丈量航行时,单架次依照20km航程盘算,实践航行30分钟,可实践作业0.37平方,一天即可航行2.2平方公里。

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表1·D-OP300服从表

  4、RTK/PPK交融的免像控作业形式

  D200装备20Hz产业级高精度差分板卡,接纳RTK/PPK交融的作业形式,接纳逐相机打标的方法,可准确获取每个相机每张照片像主点的地位信息,满意稀疏控制点地籍测图、1:500的免像控地形测图需求。

  5、精准地形追随航行功效

  无人机管家专业版智航路模块可依据当地三维地形或依据导入颠末预扫获取的疾速高精度DSM天生精准地形追随航路;经过高精度的导航控制完成精准的变高航行,即可无效办理山区的高辨别率影像数据获取困难,同时也可包管测区空中辨别率的分歧性。

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图3·精准地形追随航行航路表示图

  三、飞马智能航测/遥感体系D200简介

  1、 D200体系简介

  D200是飞马着力推出的一款基于高功能旋翼平台的一体化高精度航测无人机体系,主打“高精度成图”。D200腾飞分量7.5kg,尺度载重1kg,单架次海立体悬停工夫48min,承袭飞马产品宁静牢靠的设计理念,航行器接纳了多路冗余传感器设计,保证航行作业宁静牢靠;可搭载两轴增稳云台的单相机正射载荷、五相机倾斜航摄载荷、LiDAR载荷及视频载荷,具有丰厚、高效的数据获取才能;装备高精度差分GNSS板卡,支持PPK、RTK及其交融作业形式,可完成稀疏外业控制点或肯定条件(地物特性丰厚)下无控制点的1:500成图,支持POS帮助空三,完成免像控使用。共同“无人机管家专业版”中精准地形追随航行功效,可包管所获取影像辨别率或LiDAR点云密度的分歧性。

  D200装备的“无人机管家专业版”丈量版软件,满意种种使用需求的航路形式,支持精准三维航路计划、三维及时航行监控,具有GPS交融解算、控制点量测、空三解算、一键成图、一键导出平面测图,提供DOM、DEM、DSM、TDOM、尺度LiDAR点云等多种数据效果及欣赏。

  2、 D200体系参数

  2.1、航行平台参数

  空机分量:6.5kg

  腾飞分量:7.5kg

  对称电机轴距:988mm

  形状尺寸:睁开830×732×378mm

  折叠:955×362×378mm

  续航工夫:48min(单架次海立体悬停工夫)

  巡航速率:36~54km/h

  最大爬升速率:10m/s

  最大降落速率:8m/s

  悬停精度RTK:程度1cm+1ppm;垂直2cm+1ppm

  适用升限高度:4500m(海拔)

  抗风才能:5级(正常作业)

  义务呼应工夫:睁开≤10min,撤收≤15min

  测控半径:5km

  起降方法:无遥控器垂直起降

  事情温度:-20~50°C

  外包装箱尺寸:1038×475×366.5mm

  2.2、双频GPS导航参数

  导航卫星:GPS:L1+L2

  BeiDou:B1+B2

  GLONASS:L1+L2

  采样频率:20Hz

  定位精度:5cm

  差分形式:PPK/RTK及其交融作业形式

  2.3、D-OP300倾斜模块参数

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  相机型号:SONY ILCE-6000

  相机数目:5

  传感器尺寸:APS-C(23.5×15.6mm)

  无效像素:1.2亿(2400万*5)

  镜头焦距:下视25mm,斜视35mm

  倾斜角度:45度

  作业服从表如下:

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表2·作业服从表

  四、D200高精度地籍丈量流程

  1、测区概略

  在举行作业前应明白义务目的,包罗精度要求、地区范畴及测区概略。比方2018年7月,应某单元地籍丈量需求,选定一个实验区举行D200地籍丈量精度验证,测区位于陕西省合阳县某村,测区面积为0.18km²,测区高差小且衡宇麋集,衡宇多为平房。

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图4·测区表示图

  D200高精度地籍丈量的作业流程如下图所示:

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图5·地籍丈量作业流程表示图

  2、测区踏勘

  踏勘的目标是为明晰解测区的状况行政地区散布,控制点保管状况,地形地貌,衡宇散布如衡宇麋集水平,路途能否通视、楼层高度能否遮挡GPS信号等,经过对测区的踏勘,理解测区的根本状况,以便布设图根点;同时,为包管地籍丈量精度,航行绝对高度较低,现场踏勘可以无效的掌握测区状况,保证航行宁静。

  3、航路设计

  为满意地籍丈量5cm精度需求,依据测区踏勘的状况,发起在条件容许的状况下依照空中辨别率优于2cm(留意这里说的因此倾斜相机获取的实践辨别率核算,D200均接纳倾斜相机像主点辨别率计划航路),航向重叠度≥80%,旁向重叠度≥65%获取倾斜原始影像。针对这次实验区,D200设计空中辨别率2cm,航高为128m,航向重叠度为80%,旁向重叠度为77%,估计航行工夫为28分钟。

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图6·航路设计参数

  4、像控点布设

  D200接纳RTK/PPK的交融作业形式,并具有逐相机独立打标才能,免像控精度可以满意1:500航摄标准要求,但要满意地籍丈量的精度要求仍旧必要布设大批控制点,通常状况下1km²发起布设不少于10个控制点,同时布设局部反省点。像控点可接纳空中喷绘油漆作为丈量标记,使用GPS-RTK接纳强迫对中杆丈量标靶中心坐标,每个点位举行2~3个测回操纵,取其均匀值作为真值,将控制点精度控制在2cm以内,如下图所示。

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图7·像控点丈量

  依据这次实验区实践状况,外业职员共布设13个像控点(核心6个作控制点,外部7个作反省点),像控点接纳西安80坐标系,高斯三度带投影,中间经线111度,高程体系为1985国度高程基准。像控点散布如下图所示。

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图8·像控点散布

  5、外业航行

  待像控点布测完成后即可举行航行数据收罗(如接纳地物作为控制点可则不用等候);D200接纳无遥控器全主动起降,零件模块化设计外业10分钟之内即可完成腾飞,整个历程无需任何人工干涉,即可保证数据收罗;航行完成后实时下载数据,包罗照片、机载POS、机载GPS数据、基站数据,并现场反省数据质量及完备性。

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图9·现场作业照片

  6、内业处置流程

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图10·内业处置流程图

  6.1差剖析算

  基于无人机管家的智理图模块举行交融差分GPS解算,失掉五个相机的准确曝光定位信息。

  A、选择GPS解算东西举行差剖析算。

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图11·GPS解算东西

  B、活动站观察文件必要指定飞机GPS原始数据

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图12·活动站文件加载

  C、勾选基准站,读取头文件,指定基站数据(*.GNS)转换后的*.18o文件,假如是D200机型,读取文件头即为相位中心坐标

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图13·基站加载

  D、单击下一步,进入到GPS解算界面,勾选交融,GNSS体系默许为GPS+BeiDou,利用D200的状况下垂高默许为0

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图14·差剖析算设置

  E、指定RTK轨迹文件

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图15·RTK轨迹数据加载

  F、指定解算后果保管途径,点击确定开端解算

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图16·交融差剖析算

  解算后果为5个POS及天线相位中心POS,此中cam1对应镜头1中的影像,以此类推。如下图 D200差剖析算后果。

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图17·交融差分POS解算后果

  6.2坐标转换

  坐标转换的目标在于将WGS84坐标转换为与控制点在统一坐标系下的立体坐标,因而此项目将WGS84坐标转为西安80、中间经线111度的高斯投影坐标。已知该地域的七参数,接纳无人机管家间接举行坐标转换,详细流程如下:

  A、翻开智理图模块下坐标转换功效,如图

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图18·坐标转换东西

  B、点击设置选项,设置源椭球,目的椭球,中间子午线。

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图19·源椭球与目的椭球设置

  C、输出转换参数,椭球转换下对应布尔莎七参数,立体转换下对应四参数,四参数一样平常共同高程拟合一同利用,依据必要填写。

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图20·七参数设置

  D、选择文件转换形式,导入解算出的5个POS,指定转换后的保管途径及称号,依据导入的文件款式选择对应的LBH,完成转换。

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图21·文件转换

  6.3空三预处置

  接纳飞马无人机管家空三,举行倾斜数据预处置,获取影像正确pos信息及相机信息,便于三维建模软件ContextCapture(前面简称CC)举行空三处置。详细流程如下:

  A、使用无人机管家“智拼图”模块,新建工程并导入影像和POS,完成工程创建。

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图22·创立工程

  B、勾选特性提取与婚配、空三盘算和PPK,并点击确定。

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图23·空三盘算

  C、空三完毕,在智拼图界面下导出CC的空三XML文件。

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图24·导出CC空三XML文件

  6.4空三处置

  接纳CC举行倾斜数据的处置,起首举行空三处置,为进步CC空三处置速率,基于管家预处置后的数据文件举行空三。

  A、翻开CC,新建工程,导入管家输入的XML文件,并在此底子上举行后续处置。

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图25·导入管家输入的CC XML文件

  B、第一遍空三设置,依照类似POS平差参数设置举行空三,若POS正确,则再依照正确POS平差参数举行空三提交,则可完成差分和大批控制点的团结平差。

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图26·空三参数设置

  C、刺点,并依照控制点平差参数提交空三。

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图27·导入控制点

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图28·控制点空三设置

  D、反省空三精度

  反省倾斜空三精度,由表3和表4可知,该数据控制点和反省点精度均在5cm以内,满意地籍丈量精度要求,则可进入三维重修操纵。

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表3·控制点空三精度统计

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表4:·反省点空三精度统计

  6.5三维重修

  接纳CC举行高精度三维模子的天生,模子输入款式选择OSGB,可用于三维测图软件利用。

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图29·OSGB款式输入

  三维重修完成后,须反省三维模子结果及精度。

  从图30的模子结果图上可以看出,三维模子可真实复原地物真实形状,且从模子上可明晰辨别每栋衡宇,且衡宇墙体平整,棱角明白,可准确收罗衡宇矢量。

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图30·模子结果展示

  接纳实测的反省点举行三维模子的精度核对,由表5可知,三维模子立体中偏差为0.029m,高程中偏差为0.034m,满意地籍丈量5cm精度要求,可用于测图收罗。

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表5·反省点模子偏差统计

  6.6三维测图

  将模子导入EPS举行裸眼测图,使用五点房收罗办法,完成衡宇的矢量收罗,关于遮挡地区则举行外业调绘与补测,完成地籍图的绘制。

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图31·EPS裸眼测图

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图32·地籍图效果

  6.7精度反省

  完成地籍图的绘制后,将其与实测的地籍图举行套合反省,并在测区匀称选取少量房角点举行偏差统计,由表4可知,使用三维测图形式收罗的地籍图中偏差为3.8cm,95%的房角点偏差在5cm以内,最大偏差不凌驾2倍中偏差(10cm),满意地籍丈量精度要求。此项目接纳D200举行地籍丈量,外业航行加内业处置仅用时3天,就完成了该测区地籍图绘制,而传统地籍丈量,异样职员构成下,则必要一周的事情量,由此可知新的地籍丈量方法不光可以满意地籍丈量高精度需求,还可以极大延长项目周期,且服从进步不止一倍。

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表6·偏差统计

  7、流程总结

  该技能道路与传统地籍丈量技能道路相比,将少量的外业事情量转换为内业事情,低落了田野事情强度,且内业基于三维模子举行衡宇的界址点丈量,精度高,服从快,可满意地籍丈量高精度需求。此种新型地籍丈量方法已失掉宽大飞马客户的承认,并在多个地籍丈量项目中失掉乐成使用。

  五、使用案例

  1、江苏泰州地籍丈量使用案例

  江苏泰州某测绘公司接地籍项目,由于项目工期告急,接纳传统地籍丈量办法无法定时提交效果,在实验区精度验证及格后先后推销2套飞马智能航测体系D200搭载D-OP300倾斜模块,在2个月的工夫内完成无效测图面积为34.5km²的数据收罗及消费,并满意地籍精度要求,累计航行230个架次。

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  图33·局部测区模子效果图

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  图34·局部测区模子效果细节(白模)

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  图35·局部测区模子效果细节

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  图36·局部测区地籍效果图

  2、福建南高山籍丈量使用案例

  2018年5月,福州某测绘公司接到地籍项目需求,接纳飞马智能航测体系D200在福建南平举行实行区精度验证,该测区由于衡宇麋集楼房较多影响GPS信号,无法大批量接纳GPS-RTK举行外业数据收罗;同时由于路途局促,遮挡物较多全站仪不克不及通视。因而接纳无人机倾斜拍照举行数据获取是刚性需求。

  实行测区面积为0.18km²,依据现场状况外业航行职员终极决议依照D200航行90m、航向重叠率80%,旁向重叠70%航行,获取辨别率1.4cm影像,航行工夫为29分钟,共获取7065张高辨别率影像。

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  图37·实验区航路表示图

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  图38·实验区模子结果

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  图39·实验区模子细节图

  模子导入EPS与测区已有效果图举行套合,套合结果如图所示。

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  图40·模子与线划图套合

  使用EPS在模子上选取房角点与测区已有点举行比拟,经统计,中偏差为4.1cm,满意地籍丈量精度要求。内业职员基于EPS大面积矢量化,联合外业补测,终极失掉地籍图效果,如下图所示。

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  图41·地籍图效果


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