測區(qū)分析
測區(qū)位于福建省某地，屬東南沿海低山丘陵區(qū)，地勢東南高、西南低。四周為海拔500米以上的中、低山環(huán)繞，中西部是以建溪、松溪為主軸的河谷平原、丘陵與串珠狀的山間盆谷，形成以水侵蝕為主的地貌。
精度要求
此次攝影獲取的影像用于制作地面三維模型，沒有明確的成圖精度指標需求，實驗中采用的影像的地面分辨率（GSD）為10cm。
方案設(shè)計
測區(qū)面積約2.67km2，地形主要以丘陵為主，平均海拔約340m，最高約472m，最低約208m。根據(jù)甲方作業(yè)需求，本次飛行方案設(shè)計地面分辨率10cm，相對航高513m，航向重疊80%，旁向重疊70%，共設(shè)計1架次飛行作業(yè)。本次飛行任務(wù)采用大重疊度飛行方案，目的是后續(xù)建立三維建模。
測區(qū)平均飛行高度約為757m，根據(jù)測區(qū)內(nèi)最高點和最低點高程，計算可得實際獲取影像的GSD為5.6cm~10.7cm，滿足設(shè)計需求。
▲圖1測區(qū)航線規(guī)劃圖
▲圖2規(guī)劃航線立體顯示
飛行參數(shù)
采用飛馬智能航測系統(tǒng)F1000進行航攝。具體參數(shù)如下：
表1飛馬智能航測系統(tǒng)F1000航攝參數(shù)
飛馬智能航測系統(tǒng)F1000采用手拋自動起飛，由于作業(yè)區(qū)域地形環(huán)境復(fù)雜，采用傘降回收。全程自主飛行，姿態(tài)平穩(wěn)，飛行過程監(jiān)控各飛行參數(shù)均正常，巡航時速度基本穩(wěn)定在60km/h，三姿角度偏差<5°。飛行時間共計30分鐘，飛行里程31km，返航后剩余電量65%。
整個任務(wù)共完成394張原始影像拍攝，并現(xiàn)場通過無人機管家軟件智檢圖進行數(shù)據(jù)質(zhì)檢，共用時9分鐘，確認全部影像合格可用，整個飛行作業(yè)圓滿完成。
▲圖3現(xiàn)場工作照
飛行姿態(tài)
統(tǒng)計飛行姿態(tài)角，得到
表2飛行姿態(tài)統(tǒng)計
*注：考慮到飛行時航線的方向性，角度統(tǒng)計時均以絕對值計算。
▲圖4飛行姿態(tài)統(tǒng)計
CH/Z3005-2010《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》中指出，像片傾角一般不大于5°，最大不超過12°，出現(xiàn)超過8°的片數(shù)不多于總數(shù)的10%；像片旋角一般不大于15°，在確保像片航向和旁向重疊度滿足要求的前提下，個別最大旋角不超過30°，在同一條航線上旋角超過20°像片數(shù)不應(yīng)超過3片，超過15°旋角的像片數(shù)不得超過分區(qū)像片總數(shù)的10%?？梢?，飛馬智能航測系統(tǒng)F1000飛行姿態(tài)符合規(guī)范要求。
質(zhì)檢報告
▲圖5智檢圖工程
▲圖6質(zhì)檢報告
▲圖7原始影像
空三加密
采用無人機管家智拼圖進行空三加密處理，直接導(dǎo)入智檢圖工程，經(jīng)過測區(qū)構(gòu)建、自動匹配連接點、空三加密、影像勻光勻色、正射糾正、影像鑲嵌等處理，完成點云、DEM、DOM數(shù)據(jù)提取。
▲圖8DEM成果
▲圖9DOM成果
精度檢核
本次實驗?zāi)康臑闇y試飛馬智能航測系統(tǒng)F1000快速獲取地面三維模型的能力，實驗過程中未專門布設(shè)地面控制點，將智拼圖中生成的DOM影像疊加到Google衛(wèi)星影像上，可見影像不存在扭曲變形，與衛(wèi)星影像接邊處道路等特征地物基本對齊，反映了自由網(wǎng)平差結(jié)果一致性較好。
▲圖10DOM疊加Google衛(wèi)星影像顯示
數(shù)據(jù)預(yù)處理
將原始影像和POS數(shù)據(jù)導(dǎo)入無人機管家后，在智理圖模塊中對影像進行畸變差糾正和勻光勻色處理，在智拼圖模塊中進行空三處理并輸出精化后的POS數(shù)據(jù)。經(jīng)過預(yù)處理后的影像色彩一致性好且消除了畸變差，有助于后續(xù)步驟中生成定位準確、紋理特征更好的三維模型數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)導(dǎo)入建模軟件
三維建模采用Smart3D軟件進行，將空三后得到的外方位元素、相機參數(shù)以及糾正后的影像導(dǎo)入Smart3D進行三維建模。
▲圖11三維模型疊加紋理顯示
▲圖12三維模型、疊加紋理及點云效果圖
▲圖13建筑密集區(qū)三維模型
效率分析
應(yīng)客戶要求，作業(yè)員攜帶飛馬智能航測系統(tǒng)F1000前往福建某林業(yè)采育場進行飛行測試。上午6:10左右出發(fā)，7:40左右到達現(xiàn)場；根據(jù)現(xiàn)場情況及測區(qū)范圍信息規(guī)劃航線，8:00飛機起飛，8:30降落；共計獲取原始影像394張；覆蓋面積4.85km2。
飛馬智能航測系統(tǒng)F1000飛行時間30分鐘即獲取4.85km2的三維影像原始數(shù)據(jù)，對于其它類型無人機搭載的傾斜相機，獲取同樣面積的數(shù)據(jù)往往需要花費更多的時間。高效的數(shù)據(jù)獲取能力體現(xiàn)出F1000在快速三維建模領(lǐng)域的巨大潛力。
實驗結(jié)論
此次作業(yè)區(qū)域為典型山區(qū)地形，植被覆蓋茂盛，傳統(tǒng)人工調(diào)查難度較大，利用無人機極大的提高了作業(yè)率，與此同時無人機獲得的高分辨率影像數(shù)據(jù)能夠更加直觀的體現(xiàn)測區(qū)的真實現(xiàn)狀。
測區(qū)地處山區(qū)，地形起伏大、光照條件差異明顯，經(jīng)過無人機管家勻光勻色處理后的DOM影像色彩均勻、不存在明顯接縫，且DOM內(nèi)部一致性好，不存在扭曲、地物重影、拉花的現(xiàn)象。
經(jīng)無人機管家預(yù)處理后，得到勻光勻色且無畸變的影像數(shù)據(jù)和精化后的POS數(shù)據(jù)，為后續(xù)快速三維建模處理提供了高質(zhì)量的輸入數(shù)據(jù)。
實驗采用航向80%、旁向70%的大重疊度飛行，數(shù)據(jù)經(jīng)Smart3D處理后得到測區(qū)高精度三維模型。雖然本次實驗未采用傾斜成像的方式獲取數(shù)據(jù)，但依靠大重疊度覆蓋的數(shù)據(jù)，建立了測區(qū)三維模型，在建筑密集區(qū)也獲得了較好的成像效果，證明了飛馬智能航測系統(tǒng)F1000在快速三維建模領(lǐng)域的應(yīng)用能力。
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