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实测大疆智图(DJI Terra)与Pix4D,Smart3D正射三维成果对比

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大疆推出首款测绘内外业一体化PC端产品DJI Terra(PC GSPro升级版),一套软件可实现无人机航线规划、实时建图、二维测图、三维建模全部流程。

大疆从与哈苏联袂到去年6月份官方宣布精灵Phantom 4 RTK无人机正式发布,再看如今的内外业一体化PC端产品DJI Terra,我们可以看到大疆的野心。

不过,一家人毕竟要整整齐齐。

实测大疆智图(DJI Terra)与Pix4D,Smart3D正射三维成果对比

航线规划

不同应用场景对航线规划有不同的需求,大疆智图基于实际用户需求,提供三种任务规划模式。

航线规划功能不做评测只是简单介绍。

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航点飞行

在地图上设定一系列航点即可自动生成航线

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建图航拍

选定目标区域可自动生成航线

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倾斜摄影

选定目标区域可自动规划出5组航线

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正射与三维重建

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作业准备

DJI P4 RTK套装

无人机+电池+遥控器+千寻账号

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笔记本电脑(中等配置):

CPU: i7-6700HQ 2.6GHZ

显卡:GTX960M 4GB

内存:16 GB

硬盘:SSD固态硬盘

操作系统:win10 64位

台式电脑(中高配置):

CPU: i7-6700K 2.6GHZ

显卡:GTX1070

内存:64 GB

硬盘:SSD固态硬盘

操作系统:win7 64位

1.1 像控点布设

测区场景:工业园区房厂房,测区面积0.3平,天气晴朗

检查点布设:为测试Terra软件无控制建图精度,测区周边布设9个地面检查点

坐标系统:P4R连接千寻8002端口,坐标系统WGS84,实时差分定位(RTK)。

相机设置:默认关闭P4R自带的“畸变校正”选项。

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2

正射影像

2.1 航线设计

航线设计:Terra软件支持KML文件导入,根据测区范围自动生成智能航线。

飞行高度地面分辨率航向重叠度旁向重叠度飞行速度照片比例照片数飞行架次
80m2.2cm75758m/s4:3753张2
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2.2 实时建图

实时建图:在无人机飞行作业过程中,实时回传单张影像照片数据并进行纹理压缩影像快拼,无需等待,飞行区域效果一目了然。此功能在应急测绘及其他泛测绘行业应用非常广泛,提升了工作效率。

电脑配置中等,软件智能提示已回传照片数及未回传照片数,测试实时回传照片稍有延迟,但无漏片现象,拼图过程实时可见。

最终输出测区快拼DSM/DOM成果。

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2.3 二维建图(TDOM真正射影像)2.3.1 二维重建

二维重建:Terra地面站增加TDOM(真正射影像)的重建拼图,只需选择测区场景,无需专业设置。

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软件支持影像基础量测功能,可以输出标注点坐标进行精度验证,另外针对农业应用进行拓展,与大疆农业管理平台直联。

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2.3.2 质量报告输出

二维重建后输出测区DSM/TDOM数据及输出处理质量报告

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测区共计753张照片RTK解算状态全部固定解(FIX),定位精度非常高,可达到厘米级。

高精度原始影像拼图时间统计共计50分钟,包括空中三角测量计算、密集点云匹配、真正射影像纠正等步骤。

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测试报告对比FC6310R相机出厂初始化畸变参数与空三自检校计算畸变参数值,对比分析,变化差异值非常小,由此验证在第三方软件大场景影像数据处理,可直接应用精确的初始化相机参数进行计算,提高数据处理精度和效率。

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2.3.3 精度验证

测图精度是测绘行业客户最关心的问题,大疆P4RTK无人机PPK影像在第三方软件平台如Pix4d,Photoscan,Smart3d等均已验证过满足1:500大比例尺免像控高精度测量,此处不做重复验证。

本次测试共采集9个高精度检查点,以下坐标对比报告。

平面残差最大小于4cm,精度非常高。

平面实测坐标图上坐标坐标残差
点号XYXaYadxdydxy
1xxxx45.854xxxx988.320xxxx45.846xxxx988.3280.008-0.0080.011
2xxxx38.730xxxx006.598xxxx38.750xxxx006.588-0.020.010.022
3xxxx85.883xxxx990.966xxxx85.883xxxx990.969-0.001-0.0030.003
4xxxx26.652xxxx741.137停车遮挡停车遮挡停车遮挡停车遮挡停车遮挡
5xxxx89.861xxxx761.477xxxx89.877xxxx761.496-0.016-0.0190.025
6xxxx72.018xxxx750.089xxxx72.004xxxx750.0770.0140.0120.018
7xxxx38.690xxxx428.321xxxx38.657xxxx428.3120.0330.0090.034
8xxxx18.781xxxx404.612xxxx18.770xxxx404.5930.0110.0190.022
9xxxx62.571xxxx404.258xxxx62.592xxxx404.255-0.0210.0030.021

2.3.4 成图效果对比

本次测试应用pix4d软件进行了拼图,输出TDOM数据进行卷帘比对,两软件输出成果均满足较高的测绘精度,不作重复分析。

比对1:

Pix4d 道路、灯杆、树木处理效果较好

Terra 处理TDOM房屋边缘效果更好

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对比2:

Pix4d房屋拉划痕迹严重,房屋边缘处理稍差,有多余阴影像素。

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综合分析可见,两款软件均满足高精度1:500免像控作业需求,terra软件在处理TDOM影像房屋细节边缘处更加有优势一些。

以下为卷帘影像套合对比,两软件成图差异值在子像素级。

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3

三维重建(倾斜摄影模型)

3.1. 航线设计

航线设计:Terra软件支持KML文件导入,根据测区范围自动生成智能航线。倾斜摄影航飞为相机前后左右下视角分别数据采集,任务飞行面积0.15平方千米。

倾斜飞行高度地面分辨率航向重叠度旁向重叠度飞行速度照片比例照片数架次倾斜角度
下视80m2.2cm75758m/s4:31742张5-90°
侧视80m3.1cm75758m/s4:3-45°

3.2. 三维重建

三维重建:Terra地面站增加倾斜摄影三维重建拼图,只需选择测区场景,无需专业设置。计算过程中计算机不要运行其他图像计算工作,CPU使用率100%。

三维模型重建后,可根据模型点位反选照片,方便检查照片细节。

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3.3. 质量报告输出

三维重建后输出测区处理质量报告,因系统断电未统计建模时间,约6-7h左右,软件支持断点任务继续执行。

测试过程中

第一次测试精度较差,发现原因为飞手未正确设置网络RTK,照片全部为单点解(single)。

第二次测试精度较高,照片全部为固定解(FIX)。

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3.4. 精度验证

本次测试区域6个高精度检查点,以下坐标对比报告,模型成果质量好,具有较高的测绘精度。

注:图上坐标均为Terra软件自带坐标定位采集输出,人工选点因模型视角原因会有些许差异。

对比分析Terra模型平面坐标残差最大为7cm,最小为1cm,平面中误差计算值2.5cm。

平面实测坐标图上坐标坐标残差
点号XYXaYadxdydxy
1xxxx45.854xxxx988.320xxxx45.855xxxx988.353-0.001-0.0330.033015148
2xxxx38.730xxxx006.598xxxx38.795xxxx006.61-0.065-0.0120.066098411
3xxxx85.883xxxx990.966xxxx85.954xxxx990.963-0.0710.0030.071063352
4xxxx26.652xxxx741.137xxxx26.682xxxx741.179-0.03-0.0420.051613952
5xxxx89.861xxxx761.477xxxx89.9xxxx761.462-0.0390.0150.041785165
6xxxx72.018xxxx750.089xxxx72.019xxxx750.088-0.0010.0010.001414214

高程残差最大为5cm以内,中误差2.7cm。

高程123456
Z108.314108.927110.34110.582111.838112.759
Za108.28108.88110.34110.61111.82112.73
dz0.0340.0470-0.0280.0180.029

3.5. 成图效果对比

本次测试应用CC软件进行了三维建模,输出成果数据进行比对,两软件输出成果均满足较高的测绘精度,不作重复分析。

比对1:Terra处理门柱纹理贴图更优。

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对比2:Terra汽车建模细节更优,房屋边角无明显目视差异

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对比3:CC墙面出现几何破洞

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对比4:Terra软件建模门窗显示效果更好。

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综合分析可见,Terra软件目前在细节处优于CC建模成果。

测试总结建议

1、大疆精灵4rtk连接内置千寻账号实时差分状态下,Terra软件成图精度非常高,满足大比例尺1:500高精度测图要求。

2、DJI Terra软件实时拼图工具实用性高,影像数据回传对计算机配置要求较高,需配备高配置PC移动地面站。

3、Terra软件数据承载能力有待下一步大范围作业测试。现测试Terra软件自动建模效果好,更适合小范围高精度三维模型重建,如施工工地场景。

建议

1、完善国内测绘坐标系统(CGCS2000高斯克里格投影)和高程系统(1985国家高程基准)的支持。

2、增加控制点辅助平差建模功能,满足高精度测绘需求。

3、优化Terra三维模型浏览器漫游缩放操作交互体验,增加精度检查功能,直接输出精度检查报告。

4、三维模型成果增加支持格式,如测绘常用的fbx、obj、3dtile等格式。

5、增加有利于测绘航线规划特殊地形区变高飞行。

实测大疆智图(DJI Terra)与Pix4D,Smart3D正射三维成果对比认证作者,无人机行业知名站长,知乎无人机专栏创作者。
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