DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解

    前言 免像控技术正在迈向成熟,逐渐从理论走向了实际应用。本期,我们详细讨论DG4 Pros相机配合北京中测智绘科技有限公司的Mirauge 3D软件在1:500地籍精度的免像控作业中的可行性及具体项目流程。 DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解DG4 Pros倾斜摄影相机

    实验背景 无人机航空摄影测量是具有高分辨率、高机动、低成本、少气候条件限制的实时测量手段,但其影像需求是传统航空摄影测量的数倍,也会成倍增加像控联测的野外测量工作量。采用GPS辅助空中三角测量的方法,利用载波相位差分技术,获取站点坐标,作为附加观测值引入区域网平差,可以大量减少外业测量成本,提高工作效率。

    传统的GPS辅助空三往往采用低精度的GPS数据,因而只能起到辅助的作用,缩小软件求真值的过程中真值的搜索范围,RTK辅助下的AT,本质上是基本锁定了影像线元素的真值在极其小的范围之内,因而变化量减少,精度极大增加,减少了对外部控制信息的依赖,可以实现真正的免像控。

    免像控技术不仅可以让航测工期缩短,将工期从月缩短至天,使生产工期变为可控,外业工作减少不再“靠天吃饭”。同时也能减少内业刺点操作,提高生产效率。

    下面以四川省成都市某大学为例,介绍免像控技术的实施过程,通过对比免像控与少控制点检查点三维坐标之差和房屋点像方观测多片交会三维坐标、倾斜模型房屋点量测三维坐标与房屋点实测三维坐标之差,验证免像控技术在1:500地籍测量中的应用精度。

    航飞参数设计 实验场地在四川省成都市某大学内,区域总面积为0.25km²,地势较为平坦,多为4-6米的低矮建筑物,最高建筑物高约25米。

    沿东西方向布设21条航线,航向重叠度80%,旁向重叠度70%。无人机相对地面航高100米,地面采样间距(GSD)为1.4厘米,共获取影像3130张,影像清晰曝光均匀,满足本次实验要求。

    设备选用 实验当天,利用DJI M600 Pro无人机搭载Riy-DG4 Pros倾斜相机,在场地光线较强、无风适合飞行的时间段进行航摄作业。场地内使用中海达V90型RTK布设18个地面检查点(实际只用到14个)以及海兴达ATS320型全站仪布设12个房屋检查点。 DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解

    三维建模软件介绍 Mirauge 3D是一款国产自主研发的二三维一体化影像智能建模系统,具备强大的空三解算能力,可有效地支持弱纹理、不同航高、色彩差异大、窄条带、测区高程差异大等各种复杂地形数据。

    同时配合睿铂相机获取的改善了色差、畸变的航片,可处理海量数据影像,亲测单个工程可处理16万张影像,且通过率稳定 DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解

    地面控制点布设与测量 DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解图1 检查点分布图 如图所示,在测区内布设了18个地面检查点(红色为地面检查点,绿色为房屋检查点,地面检查点实际只用到14个),检查点均布设在明显地物拐角处,地面检查点的三维坐标通过中海达V90型RTK设备测量,房屋检查点的三维坐标由海兴达ATS320型全站仪设备测量。

    免像控的GNSS辅助空中三角测量 本次项目获取的有效航片数量共3135张(已使用Sky-filter剔除冗余航片),使用单节点Mirauge 3D进行自由网空三,耗时2.5小时;使用3个节点对目标区域生成三维模型,耗时近48小时。机器配置为:内存64G,显卡RTX2070,处理器为i 7。 空三结果如图2所示。为达到1:500免像控的精度要求,在对检查点进行平差设置时,应选择使用GPS辅助平差,修正常数条带误差,修正线性条带误差。在软件中根据数据实际情况将GPS的权重提高,最后进行检查点平差。 DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解图2 空三结果

    DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解平差参数设置

    精度评定 本次实验将所有地面点设置为检查点,以免像控与少控制点检查点三维坐标之差;房屋点像方观测多片交会三维坐标、倾斜模型房屋点量测坐标与房屋点实测坐标之差,作为评定免像控空三测量成果几何精度的指标进行精度评定。精度对比表由软件直接生成。 1▪ 免像控精度结果表 DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解图4 免像控地面检查点点位分布图

    DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解表1 免像控地面检查点多片交会三维坐标误差分布表 从表1中可以看出,控制点多片交会的平面中误差分别为0.014m,0.013m,高程为0.025m,满足《规范》对1:500比例尺检查点误差最大限制的要求。

    2▪ 稀少控制点精度结果表 DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解图5 稀少控制点位分布图

    以下两表为分别使用5个、9个控制点时,模型的精度验证结果。 DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解表2 稀少控制多片交会三维坐标误差分布表

    3▪ 房屋检查点精度验证 DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解

    部分模型效果展示 采用Mirauge3D软件对目标区域进行三维模型重建,效果如下: DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解DG4Pros结合M3D,1:500地籍免像控实践详解

    实验结论 在DG4 Pros倾斜相机、M600 Pro无人机和Mirauge 3D的结合的情况下,完全可以满足免像控1:500地籍测量的精度要求。

    要实现免像控,除满足航片带有高精度POS和合理的相机畸变参数外,提升高精度GPS在空三处理部分的权重也是至关重要的一步。

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