飞马D2000免像控应用解密之航摄规划篇

在上一篇文章中,我们重点介绍了飞马机器人D2000免像控应用的平台与载荷设计理念、镜头选型、载荷参数与检定结果。基于无人机低空航测的免像控应用是一个综合生产过程,从产品支持、航空摄影、数据处理等各环节均需得到有效支持。本文将介绍飞马D2000免像控应用的航线设计理念,并着眼农房一体化等项目特点及其航摄场景重点介绍超低空倾斜摄影作业时的航摄规划功能。

一、区块拆分与航线生成

在进行倾斜数据获取时,为了保证测区内的模型效果最佳,通常需要进行较大范围的航线外扩。当测区边长距离较长、面积较大时,通常需要将测区进行拆分,实现飞机平台在可控范围内的飞行作业。拆分的后区块通常是相互邻接的,如果处理不当,将会导致过多的外扩区域重叠情况,极大降低作业效率。

飞马无人机管家专业版的智航线针对D2000飞行平台的飞行特性,制定了科学的区块划分策略,允许用户将大测区划分为指定边长的矩形区块,用户可以通过界面平移或旋转拆分格网,实现区块的均衡分布。

无人机管家智航线科学规划了测区内的航线和外扩标准,保障在各种作业环境中,既不会出现测区边缘漏片,又尽可能缩小外扩范围。同时,为避免相邻区块飞行获取倾斜数据时产生较多冗余数据,智航线允许用户自主适需减少冗余飞行——支持对倾斜模块取消【航线需要外扩】(生成航线时,默认勾选【航线需要外扩】),进一步提高飞行效率。

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选择需要航线外扩重叠较多
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不需要航线外扩重叠度较少

二、航线编辑

在科学外扩计算的基础上,无人机管家智航线支持用户进一步根据自身作业需要调整外扩,提供了强大可靠的航线编辑功能,允许用户拖拽航点、删除航线、修改航点高程等功能。

目前航线编辑功能适用的航线类型有:飞马V系列(V100、V200、V300)和V1000的常规测区(矩形和多边形)航线、飞马D系列(D200/D200s、D300)和D2000的常规测区(矩形和多边形)等高航线。暂不支持带状测区、视频测区和电力测区航线。

2.1 拖动航点编辑航线

该航线编辑功能通过拖动航点实现编辑:鼠标左键点击并长按需要编辑的航点,沿着航线/航线延长线将航点拖动到目标位置即可。除了第一个和最后一个航点,其他航点的移动是成对移动的;航点间最小间隔距离是50m。

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航线编辑过程

2.2 首尾删除航点编辑航线

航线首尾航点通常被标注为ABCD四个点,双击其即可显示航点信息。点击“删除”按钮并“确定”后即可删除该点所在的整条航线,支持连续删除。

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通过删除首尾航点编辑航线

2.3 注意事项

1、D系列(D200/D200s、D300L)生成航线默认是“无控模式”航线,此类航线是不允许编辑航点的,如果需要编辑航点,则需取消参数列表中的“无控模式”勾选;

2、航线有ABCD四个进入点,选择不同的进入点调整的航线都是不同的,因此在智飞行中选择不同的进入点,显示的航线也不相同;有些进入点没有调整航线的,按照默认航线显示;

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进入点不同导致航线编辑不同

3、航线编辑过程对外扩的调整可能影响数据处理成果,谨慎移动;

4、不建议在地形高差较大的区域自行往外拖动航点,如果航点会穿过地形或者禁飞区,会给出提示。

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航线编辑应规避飞行风险

三、联合航线(即将上线)

在农房一体化项目中,飞马行业用户关心航摄效率的进一步提升,即村与村之间的接连飞行,实现不降落的联合村落影像获取。目前,飞马无人机管家的联合航线功能已进入最后的密集内测阶段,不日上线。联合航线支持用户一次选中多个区块,整体生成航线。目前,组成联合航线的区块需为多边形区块和矩形区块,且暂只适用于地势平坦的小区块等高航线上。

首先绘制需要进行联合飞行的测区(图1),鼠标点选一个测区,按照“ctrl”键,鼠标左键点选多个要生成航线的测区(图2),并生成航线(图3)。

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四、变高航线

飞马机器人是行业内最早支持仿地飞行并得到大量用户端应用的厂商。这一产品特色从飞马D系列沿用至D2000平台。通过变高航线规划,D2000允许用户在地形落差大的区域,相对地面进行同等航高飞行,既保障了飞行安全,又可以获取到具有一致高分辨率的原始影像数据。

变高航线设计的基准为DSM,针对该应用,飞马无人机管家提供了基于单相机正摄影像的快速DSM构图算法,用户只需使用D2000平台挂载D-CAM2000或D-CAM3000航测模块获取一个略大于待仿地飞行的测区原始影像,即可在外业直接快速生成DSM。无人机管家智航线将在快速DSM的基础上进行变高航线设计。同时,无人机管家也支持用户通过其他途径所获的符合精度要求和高程基准的DSM进行航线设计。若用户不加载高精度DSM,飞马充分考虑默认高程服务器的数据精度不完全可知性,所允许生成的变高航线相对航高较大,从安全角度对一些超低空飞行作业有所限制。

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变高航线与等高航线的对比

D2000最广泛的行业应用场景为大比例尺、满足地籍测量规范要求的航测工程项目。针对此类超低空作业,飞行安全应是用户的首要关注点和保障点。在上述航摄规划的基础上,D2000也支持对建筑物高度进行设置,同时支持毫米波雷达前向避障功能,尽所能保障用户的安全作业。

后续,变高航线还将支持航点高度编辑功能,不日上线,敬请期待。

五、建筑物高度设置

在航空摄影过程中,航线设计时主要采用的是地表高程信息,未引入人为构建的独立地物、建筑物等高度,若测区出现高度高于相对航高的独立地物或建筑物,则容易出现撞机事故,引发飞机坠毁,严重情况下引起人身财产损失。所以将建筑物的高度引入航线设计中很有必要。

若开展航测模块作业,在测区航线设计中,无人机管家会对用户输入的建筑物高度复核,以避免撞机事故发生。

在开展倾斜摄影过程中,当测区建筑较高的时候,建筑屋顶会在影像中形成较大的投影差,如下图所示。此时,单纯考虑地面物体的重叠度,则很可能导致建筑屋顶出现漏洞。无人机管家综合相对航高、重叠度以及建筑高度等方面的相关因素,自动生成贴合测区环境的倾斜航线。

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建筑高度与重叠度的关系

飞马无人机管家针对D2000及其配套的D-CAM2000、D-CAM3000、D-OP3000三款载荷,对建筑物高度设置了合理的逻辑公式,可以在保证安全的情况下,为客户提供更加完整的原始数据。

诚然,全面强大的航线规划仍无法脱离谨慎有效的现场踏勘。航摄经验丰富的行业用户一定对高楼、电力线、电塔、山坡高大植被这类拦路虎颇为熟悉,D2000在上述航线规划的基础上,还新增了毫米波雷达避障功能,在保障用户超低空航摄作业的同时,进一步为飞行安全保驾护航。

此外,在超低空航摄作业中,D2000的航线规划也耦合了自动降速功能。伴随越高的GSD,同载荷在同样的航向重叠度设置下,其摄影基线也逐渐变短,为了保障最短曝光间隔所决定的航线稳定连拍,航线作业时的巡航速度也随之自动变慢。同时,飞马无人机管家专业版也支持用户进行人工干预的降速设置。

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