王長健

天寶無人機(jī)系統(tǒng)在地理信息數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

王長健

(鹽城市大豐區(qū)規(guī)劃測繪院，江蘇鹽城224100)

一、天寶無人機(jī)系統(tǒng)

天寶無人機(jī)系統(tǒng)不僅包含無人機(jī)本身，還包括后續(xù)的處理軟件和分析軟件，從而形成整體的解決方案。

天寶無人機(jī)主要有天寶UX5和UX5 HP固定翼無人機(jī)，以及天寶ZX5多旋翼無人機(jī)，還包括對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和其他附屬設(shè)備。整個(gè)天寶無人機(jī)系統(tǒng)性能優(yōu)越、堅(jiān)固耐用、易于維護(hù)，且能夠應(yīng)對(duì)各種地形和各種極端天氣條件，從而滿足各種測繪任務(wù)需求。

1．天寶UX5無人機(jī)

天寶UX5固定翼無人機(jī)通過強(qiáng)勁的設(shè)計(jì)，從根本上簡化了工作流程，提供反向推進(jìn)力及自動(dòng)故障安全程序等強(qiáng)大技術(shù)，從而形成了一個(gè)完整的系統(tǒng)，為快速和安全的航拍數(shù)據(jù)采集建立了標(biāo)準(zhǔn)，如圖1所示。

圖1

天寶UX5確保了在具備超高影像質(zhì)量的同時(shí)伴有很高的攝影測量精度。所采用的相機(jī)有一個(gè)大的影像傳感器，即使在較暗或多云天氣情況下，仍能拍攝非常清晰、色彩豐富的影像。2400萬像素的相機(jī)及其定制化的光學(xué)性能，使UX5的數(shù)據(jù)拍攝效果能夠達(dá)到2 cm的分辨率。天寶UX5的結(jié)構(gòu)以天寶專利生產(chǎn)方法為基礎(chǔ)，把耐沖擊塑膠泡沫結(jié)構(gòu)和內(nèi)外復(fù)合材料結(jié)合在一起，使UX5具有經(jīng)久耐用的堅(jiān)固性能。天寶UX5卓越的設(shè)計(jì)可以確保幾乎在任何位置和任何天氣條件下都能投入使用。無論是在陰雨條件下沿著多風(fēng)的海邊飛行，在炎熱的沙漠中飛行，還是在多雪的山區(qū)地形上方飛行，天寶UX5都可以采集高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。另外，天寶UX5無人機(jī)采用了一種先進(jìn)的控制方法，以反向推進(jìn)力為基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確和可預(yù)見的降落。

2．天寶UX5 HP無人機(jī)

天寶UX5 HP固定翼無人機(jī)系統(tǒng)集成了一個(gè)高性能的天寶GNSS接收機(jī)，以及全新的具有全相幅傳感器和3600萬像素Sony a7R相機(jī)，可以采用動(dòng)態(tài)后處理( PPK)技術(shù)進(jìn)行航空影像測繪作業(yè)，從而提供影像數(shù)據(jù)采集效率和最終數(shù)據(jù)成果精度，生成的正射影像能夠達(dá)到1 cm的分辨率，生成的3D模型可以達(dá)到1000點(diǎn)/m2，如圖2所示。

圖2

UX5 HP可以根據(jù)不同的任務(wù)需求選擇不同的相機(jī)和鏡頭配置，從而提高工作效率?？蛇x擇的相機(jī)有近紅外相機(jī)或RGB相機(jī)，可選擇不同焦距的鏡頭，包括35 mm、25 mm、15 mm。35 mm的鏡頭可以獲得很高的精度，15 mm的鏡頭可以獲得很廣的角度，25 mm的鏡頭可以兼顧影像的精度和覆蓋的范圍。此外，天寶UX5 HP無人機(jī)系統(tǒng)集成了高性能的天寶GNSS系統(tǒng)，采用PPK作業(yè)，減少了對(duì)地面控制點(diǎn)的需求，這不僅節(jié)約了外業(yè)布設(shè)控制點(diǎn)及內(nèi)業(yè)刺點(diǎn)的時(shí)間，還減少了外業(yè)在危險(xiǎn)區(qū)域工作的風(fēng)險(xiǎn)。與天寶UX5無人機(jī)系統(tǒng)一樣，可以在堅(jiān)固耐用型Trimble平板電腦上利用安裝的Trimble Access航空影像應(yīng)用程序來操作天寶UX5 HP無人機(jī)。在該航空影像應(yīng)用程序上可以進(jìn)行航拍任務(wù)規(guī)劃、執(zhí)行飛行前檢查和監(jiān)控飛行等。所有這些都采取直觀的工作流程，能夠確?？煽康慕Y(jié)果。

3．天寶ZX5無人機(jī)

如圖3所示，天寶ZX5多旋翼無人機(jī)設(shè)置快速，操作簡單，可以快速采集外業(yè)數(shù)據(jù)，并生成動(dòng)態(tài)的可交付成果。天寶ZX5多旋翼無人機(jī)在幾分鐘的時(shí)間內(nèi)就可以設(shè)置好，它配備了一種領(lǐng)先的飛行控制系統(tǒng)，具備良好的性能和精度。其垂直起飛和降落的能力使用戶能夠在狹窄的地方和阻塞不通的環(huán)境下工作，而這些工作環(huán)境對(duì)于固定翼解決方案來說是不太合適的。因此天寶ZX5多旋翼無人機(jī)可用于快速執(zhí)行棘手的任務(wù)或日常作業(yè)，甚至在狹小的空間內(nèi)也可以運(yùn)作。它無須發(fā)射器，可以應(yīng)用于各種航空測繪和勘測行業(yè)，還能提供簡單的外業(yè)到內(nèi)業(yè)工作流，可以非常輕松地與天寶的其他技術(shù)結(jié)合起來。天寶ZX5多旋翼無人機(jī)系統(tǒng)包含一臺(tái)16 MP Olympus相機(jī)，用戶可以采集高質(zhì)量的航空影像并將地面采樣間距( GSD)縮小至1 mm，獲得更優(yōu)的圖像品質(zhì)。

圖3

二、處理軟件

天寶無人機(jī)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)處理軟件主要有兩種: Trimble Business Center Aerial Photogrammetry模塊和Trimble Inpho UASMaster軟件。

Trimble Business Center Aerial Photogrammetry模塊可以與Trimble Business Center標(biāo)準(zhǔn)或高級(jí)的測量模塊無縫協(xié)同地工作，能夠處理完整的測繪項(xiàng)目，包括航空影像、Trimble VISION影像和全站儀觀測數(shù)據(jù)。此外，GNSS信息、基站數(shù)據(jù)和機(jī)載影像可以導(dǎo)入模塊，以產(chǎn)生飛越區(qū)域的點(diǎn)云、不規(guī)則三角網(wǎng)( TIN)模型和等高線圖。然后，它們可用于計(jì)算體積、制定開挖規(guī)劃、排水規(guī)劃及其他功能。

Trimble Inpho UASMaster模塊將易用性與攝影測量工作站全面強(qiáng)大的功能結(jié)合在一起，從無人機(jī)航空測繪和測量系統(tǒng)采集的影像中創(chuàng)建強(qiáng)大的交付成果?；谙冗M(jìn)的Trimble Inpho技術(shù)，該軟件在非攝影測量人員接近黑匣子的簡單工作流與攝影測量專家的工作流之間架起了橋梁，填補(bǔ)了他們之間的空缺。UASMaster包含先進(jìn)的技術(shù)，這種技術(shù)經(jīng)過定制，能從無人機(jī)的數(shù)據(jù)特性中給出高質(zhì)量的結(jié)果，并集成到Inpho軟件的攝影測量工作流和第三方工作流中。

三、成果分析軟件

影像成果分析軟件主要為eCognition軟件。eCognition是一種基于對(duì)象的影像分析軟件，它模擬人類大腦認(rèn)知原理并結(jié)合計(jì)算機(jī)超級(jí)處理能力，即計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類的速度+人工判讀解譯的精度。eCognition軟件可以集合航空、航天、雷達(dá)、點(diǎn)云、矢量等各種數(shù)據(jù)類型，采用自動(dòng)、監(jiān)督分類及人工編輯相結(jié)合的方式，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，制定標(biāo)準(zhǔn)工程化作業(yè)流程，規(guī)范作業(yè)生產(chǎn)，以更加方便、快捷、直觀的方式服務(wù)于地表解譯的實(shí)際工作，更可根據(jù)需要及自身?xiàng)l件批量化處理海量數(shù)據(jù)，以更智能、更精確、更高效的方式將對(duì)地觀測遙感影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為空間地理信息。

四、天寶無人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用

航空攝影測量數(shù)據(jù)采集曾經(jīng)只局限于大型攝影測量公司，現(xiàn)在無人機(jī)系統(tǒng)( UAS)可以作為一個(gè)革命性的工具用于測量人員及其他地理信息專業(yè)人士。天寶公司通過簡化曾經(jīng)復(fù)雜且耗時(shí)間的過程，制訂出一個(gè)航空影像測量解決方案新標(biāo)準(zhǔn)。航空影像測量解決方案采用一系列程序可以讓測量和地理信息專業(yè)人員從一個(gè)安全的地方在很短的時(shí)間內(nèi)(不超過1 h)收集到大量的數(shù)據(jù)(幾平方千米)。天寶無人機(jī)航空影像測量解決方案是一個(gè)理想的、革新的工具，可應(yīng)用于測量、露天礦山、石油天然氣、垃圾填埋和環(huán)境保護(hù)等方面，如地形調(diào)繪、站點(diǎn)及路線規(guī)劃、過程監(jiān)控、體積計(jì)算、災(zāi)害分析等。

(本專欄由天寶測量部和本刊編輯部共同主辦)

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