參與單位：

　　黑龍江精臻科技發展有限公司

　　參與人員：

　　高連鵬，張俊峰，安佰強，王永浩，李方超，孫凱

　　測試時間：

　　2019.04.25-2019.04.26

　　1 項目準備 1.1概述

　　精靈 Phantom 4 RTK是一款小型多旋翼高精度航測無人機，面向低空攝影測量應用，具備厘米級導航定位系統和高性能成像系統，便攜易用，全面提升航測效率 。其免像控模式，大幅度解決了外業測繪布設和測量大量像控點的麻煩，更加提高了外業測量的效率，是行業市場同類型無人機中的突出優點。

　　此外，推出的大疆智圖地面站系統，規劃航線更加快捷，同時還提供2D平面攝影、3D傾斜攝影（井字航線與五向航線）、航點飛行、航帶飛行等多種飛行規劃方式。增加的大疆配套D-RTK2移動基站讓航飛環境不再苛刻，數據獲取更加準确。

　　大疆智圖中含有實時建圖功能，讓成圖更便捷，應對緊急事态的項目更加遊刃有餘。本文讨論的是使用大疆Phantom4 RTK，并在架設D-RTK2基站的情況下，在地面站軟件上進行航線規劃，正射以及傾斜航飛模式外業數據采集，進行實時建圖，對獲取的影像進行處理，經過新推出的大疆智圖模型重建來生産真實景二維與三維模型，利用三維模型進行1:500比例尺線劃圖采集及精度評估。

　　△圖1.2 測區範圍

　　測試目标要求實景三維模型成果要能滿足精度較嚴格的城市測量規範中 1:500 測圖标準，即：平面中誤差±0.25m，高程注記點中誤差±0.15m，最大允許誤差不超過 2 倍中誤差。測量基準采用國家 2000 坐标系統，1985 國家高程基準。

　　1.3作業流程

　　△圖1.3 作業流程圖

　　1.4測試目的

　　通過實際生産，檢測大疆Phantom4 RTK無人機航測成果采集的地形圖精度，判定大疆Phantom 4 RTK作業能否滿足生産1:500比例尺地形圖的精度要求。

　　2 無人機航飛 2.1航線規劃

　　按照相關技術資料和要求，在遙控器中，導入測區KML格式範圍線，進行飛行航線的規劃和飛行參數的設置。

　　項目航線主要設計參數如下（建圖航拍與傾斜攝影通用此參數）：

　　（1）地面分辨率：2.74cm

　　（2）航向/旁向重疊度：80%；80%

　　（3）飛行速度：5m/s

　　（4）畸變修正：關閉

　　另外由于飛行器自檢無法檢測硬件條件，在航飛前需仔細檢查無人機的硬件設備，槳葉是否有殘留，安裝是否牢固，電池電量是否充足，遙控器是否正常工作，地面站是否正常工作等等。

　　檢查無誤後準備起飛。

　　△圖2.1 航線規劃

　　2.2二維實時建圖

　　本次項目中圖傳質量一般，但仍可看到實時建圖的高效性、實時性，實時建圖功能可應用于災害應對的解決方案，包括災前巡察監督、災時救援監控以及災後重建管理，但也不僅限于此，在各個領域内實時建圖功能都有其應用與價值。

　　3模型重建 3.1模型空三解算

　　本項目采用的建模軟件是大疆智圖軟件，此軟件自動化程度高，操作步驟較少且單機處理速度快。另外即便是不同航高的無人機飛行數據，大疆智圖可以很好完成空三解算，所有的照片都會成功參與計算。

　　△圖3.1.1 空三解算示意圖a

　　△圖3.1.2 空三解算示意圖b

　　3.2二維及三維模型重建

　　大疆智圖處理數據生成二維模型時間為1.5h，三維模型所用時間接近2.5h,用市場上通用的某款建模軟件處理生成二維模型所用時間為2.3h，三維模型為3.8h。

　　從節省時間、提高效率方面考慮，大疆智圖處理數據所花費的時間比市場上通用的某建模軟件軟件的時間更少，大疆智圖更有優勢；

　　從數據處理的操作簡便性方面考慮，大疆智圖隻需要進行簡單的操作，重建後即可生成模型，而市場上通用的某款建模軟件需要繁瑣的參數設置，進行空三解算，然後再提交生産項目生成模型，在這個過程中加入了大量的人工操作，而繁瑣的人工操作必然會形成誤差，甚至是系統誤差之外的偶然誤差，從操作性上來看，大疆智圖更具有優勢。

　　CPU Intel(R) Xeon(R) CPU E3-1505M v5 @ 2.80GHz

　　RAM 16GB

　　GPU NVIDIA Quadro M2000M,Intel(R) HD Graphics P530

　　Operating | System Windows7,64-bit

　　二維正攝模型重建的參數設置如下：

　　△圖3.2.1 二維重建設置

　　△圖3.2.2 二維重建結果

　　三維傾斜模型重建的參數設置如下：

　　△圖3.2.3 三維重建設置

　　△圖3.2.4 三維重建結果

　　4 基于三維模型的線劃圖采集 使用3DMapper三維測圖模塊與傳統CAD結合進行數字線劃圖的繪制和成圖。

　　（1）在3DMapper軟件中，按照大比例尺數據模闆建立項目；

　　（2）在三維視角下，内業人員按照本試驗要求對線劃圖數據進行采集和成圖，并直接生産符合數據庫質量要求的數據；

　　（3）在CAD中打開，仍能适用于傳統軟件編輯。

　　△圖4 三維重建結果

　　5 質量報告 5.1二維模型質量報告

　　RTK的實時差分情況良好，全部都是固定解（FIX）

　　△圖5.1.1 RTK固定情況

　　在質量報告中，可以得到相機照片的畸變校正參數，在使用第三方軟件進行模型重建前，空三解算時需要輸入K值與P值，進行畸變校正後提高模型精度。

　　△圖5.1.2 畸變參數值

　　常規結果數據包括地圖場景是城市或者農田、模型質量等級是否優良、以及是否為正确協調，除了以上這些常規數據，還可以得到DSM預覽圖以及場景重疊分析。

　　△圖5.1.3 DSM預覽圖

　　△圖5.1.4 場景疊加分析

　　5.2三維模型質量報告

　　三維模型的質量報告内指标與上述内容大緻相似，也可以作為模型質量檢測的一個标準參考。

　　△圖5.2 三維質量報告

　　6 精度驗證 6.1精度驗證準備

　　本次針對大疆智圖的成圖精度進行檢核，為了檢核精度，在測區布設了9個檢核點，使用購買大疆P4R贈送的一年網絡RTK服務，選擇CGCS2000坐标，進行坐标點采集，檢核點分布如圖：

　　△圖6.1 檢核點示意圖

　　6.2精度驗證方法

　　利用省CORS系統（CGCS2000國家坐标系），采用GNSS接收機RTK模式直接布設圖根控制點，使用全站儀采用極坐标方式測定明顯地物點的坐标，通過檢測坐标與成果圖獲取坐标的對比，檢測地形圖的平面精度。

　　6.3精度驗證計算方法

　　地物點平面精度及高程精度檢測後的數據采用高精度檢測公式計算，如下：

　　（6.2）

　　6.4檢測結果

　　把三維模型上量取的檢核點的坐标與實測的坐标進行比對，進行精度評定。

　　平面精度如下表：

　　△表6.3 平面精度表

　　經檢測表明，利用大疆Phantom4 RTK采用2.47cm分辨率進行平面攝影測量2D與攝影測量3D後，建模編輯生成1:500地形圖的方法滿足1:500地形圖成圖精度要求。

　　7 總結與展望 1 由以上檢測統計數據來看，最終成果精度完全達到了1:500地形圖規範要求。使用Phantom4 RTK無人機航測的方案，是完全可以滿足大比例尺測圖精度要求的。

　　經過計算，采用大疆Phantom 4 RTK 以及Terra方案，工程項目的外業踏勘、外業飛行、内業處理以及人員投入成本和管理成本方面，可以節約大量企業成本，提高了效益，不僅成果精度可以保證，而且工作效率是傳統測繪方式的數倍甚至更高。

　　2 大疆P4R以及大疆智圖Terra是一套一站式行業解決方案，包含多種自主航線規劃模式、實時二維建圖、二維模型與三維模型重建以及數據成果輸出，能夠全面提升測繪及泛測繪行業内外業效率。

　　3 目前大疆智圖支持精靈 Phantom 4 RTK、精靈 Phantom 4 Pro V2.0、精靈 Phantom 4 Pro V2.0、精靈 Phantom 4 Pro、精靈 Phantom 4 Advanced 及 精靈 Phantom 4。（其中精靈 Phantom 4 不支持實時二維建圖）

　　4 購買大疆智圖專業版，可永久使用，并且同一許可證下最多可累計綁定 3 台 Windows 系統電腦，可同時使用，更利于提高處理數據效率（目前不支持集群處理）。

　　5 經過實際航飛項目應用，大疆P4R以及Terra帶給了我們諸多驚喜，期望大疆更好的發展，帶給測繪行業新的變革。

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