【转载】 基于ZR-M66 & M3D的高精度高效率倾斜摄影建模技术案例



  • 基于ZR-M66 & M3D的高精度高效率倾斜摄影建模技术案例

            踏遍青山人未老,量天测地绘新图;天地之功不可仓卒,艰难之业当累日月,是每个测绘人的写照。自ZR-M66六旋翼无人机和Mirauge3D(简称M3D)正式面向市场以来,全国范围内已累计服务了诸多企事业单位,解决了广大用户项目上的难题。ZR-M66单兵作战+超长航时飞行,让测绘工作变得更加简单高效;Mirauge3D也用其强大的单工程大面积空三解算通过率,解决了无数的内业工作难题,两者的结合让航测人员不再因项目难度大、空三数据量大而苦恼,显著提高了倾斜摄影内外业数据处理的工作效率,缩短了项目资源变现周期。此次为大家带来基于ZR-M66和M3D联合生产实景三维模型和DSM、DOM成果的实际工程案例。

    1.项目概述

            该项目位于云贵高原1000米海拔的重庆山区,地势起伏较大、山高坡陡,飞行难度极大。

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    2.技术路线
            为了保证地面影像分辨率达到5公分要求,必须采用仿地飞行方式采集数据。本项目最终选择的是厦门致睿智控ZR-M66六旋翼无人机搭载五镜头倾斜相机进行倾斜影像的数据获取,利用Mirauge3D软件进行空三加密,再构建实景三维模型和真正射影像、DSM。技术路线如下图:

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    ▲图1 技术路线图

    3.实际生产作业实施流程

    3.1 外业概况

            (1)正式作业前,收集测区相关资料,制定无人机倾斜航飞技术方案,明确测区范围、地面分辨率、影像重叠度、飞行航高飞行架次等信息,进而实施航飞作业。像这种地势险峻的地方,得严谨地考量整个地形情况,在完美避开每个雷区的同时满足地面分辨率、影像重叠度等数据精度,它十分地考验飞手的心理素质和飞行技术。

            (2)飞行平台采用的是ZR-M66六旋翼无人机,这款产品方面具有多项非常显著的优势:空载续航60分钟,挂载相机续航55分钟,作业效率非常高。飞机起飞重量不足7KG,抗风达到7级,产品便携性好,无人机的机臂、螺旋桨、脚架、电池、挂载板、相机采用快拆结构,都可以拆卸下来,除了电池和相机、挂载板外的所有组件可以存放在一个24寸的登机箱包,使得做项目的时候可以带上设备上民航托运,如果是开车也可以轻易得放在绝大部分小轿车的后备箱;飞行系统是基于底层开发,可仿地飞行,不设定电子围栏,在限飞的应急航飞项目区域内可以随时起降,不像别家产品需要申请空域了才可以航飞,耽误宝贵作业时间。

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    ▲图2 ZR-M66六旋翼无人机搭载DM5Pro五镜头

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    ▲图3 ZR-M66快拆结构

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    ▲图4 航线规划图

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    ▲图5 DM5 Pro倾斜五镜头相机

            (3)像控点布设以及测量根据项目实际需求,参照谷歌地图,对测区内情况做分析,预选像控布控,尽量选取空旷无遮挡的地方布控。

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    ▲图6 像控点预选点分布图(现场情况特殊与实际有出入)

            (4)依照外业航空摄影测量规范及测区实际地形设计航飞范围和路线。按照技术要求,获取对应分辨率倾斜影像数据,其航线设计如下图所示:

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    ▲图7 航线设计图

    3.2内业详细流程

    3.2.1空中三角测量

            空中三角测量:将影像数据、POS数据以及控制点数据导入Mirague3D软件中进行空中三角测量,分别经过空中三角测量、刺像控点、区域网平差,再最后生成三维实景模型。

            M3D软件:采用自创的并行空三与递归式融合技术,将多块空三结果融合成一个整体,突破海量城市倾斜数据处理效率瓶颈,提高空三处理效率和精度,也避免了接边问题。仿地飞行的奇特数据(如图8),大面积的倾斜数据,不同高度的不同相机的多元数据,弱纹理数据等等,空三一遍通过,而且用时少,效率高。

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    ▲图8 仿地飞行航线

            对于海量无人机倾斜摄影数据,往往存在只有GPS而无IMU的情况,如果仅根据GPS坐标搜索相邻影像,对于斜片往往无法得到正确的邻近影像结果。对此,Mirauge3D采用机器学习的方法,在不需要影像姿态值的情况下自动为每张影像寻找邻近影像,进而极大地提高空三特征匹配效率,如图9、图10所示。

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    ▲图9 空三示意图

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    ▲图10 两层仿地飞行航带情况

    3.2.2刺像控点

            空三完成后,将控制点与影像进行人工关联操作,每一个控制点在刺8张及以上的影像较好,控制点一般要刺在东南西北四个角落以便控制整个区域,控制点在3个及以上的有效。

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    ▲图11 控制点量测示意图

    3.2.3区域网平差

            通过空三加密后的连接点和控制点坐标文件,实现多视角影像自检校区域网平差迭代计算,通过多次反复联合解算,最终得到符合精度要求的平差结果。

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    ▲图12 像控点分布图

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    ▲图13 部分控制点/检查点精度报告

    3.2.4生产实景三维模型

            在Mirauge3D软件中,平差后,控制点满足精度要求后,即可调整模型生产范围,提交三维重建,最后获得高精度的实景三维模型。

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    ▲图14 Mirauge3D建模切块图

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    ▲图15 三维模型效果图一

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    ▲图16 三维模型效果图二

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    ▲图17 三维模型效果图三

    3.2.5生产DOM和DSM

            在Mirauge3D软件中一键式自动生成DOM和DSM成果数据。

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    ▲图18 DOM和DSM生成图

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    ▲图19 DSM示意图

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    ▲图20 DOM示意图

    试用申请链接

            Mirauge3D 2.0试用预约申请请在“中测智绘”公众号回复“2.0”。
            申请链接:http://mirauge3d.mikecrm.com/4PGuP3j

            文章来源:“三维前沿”公众号
            https://mp.weixin.qq.com/s/eSE4Ys3MW_t9fnbv-Rmx6w