精灵4RTK仿地飞行最全使用流程

1.什么是仿地飞行

仿地飞行是指无人机在作业过程中,通过设定与已知三维地形的固定高度,使得飞机与目标地物保持恒定高差。借助仿地飞行功能,无人机能够适应不同的地形,根据测区地形自动生成变高航线,保持地面分辨率一致从而获取更好的数据效果。

仿地飞行作业流程图

仿地飞行流程图

最近大疆精灵4RTK版本更新支持了“仿地飞行”模块,这对于经常在山区飞行的小伙伴来说无疑是极好的,动辄几百米的高差如果仅能在一定的高度飞行,无论是成像质量还是重叠度都很难有保障。

大疆精灵4RTK版本更新支持了“仿地飞行”模块

无人机在山区飞行

无人机在山区飞行

仿地飞行

无人机在作业过程中,通过设定与已知三维地形的固定高度,

使得飞机与目标地物保持恒定高差。

飞行器如果能根据地面起伏以相对恒定的高度飞行,不仅能够保障飞行器的安全而且成像质量也会有极大提升。但对于此功能官方并未给出详细的操作教程,网上各种信息说的也是含糊不清,给很多用户造成了极大的困扰,故写下此文与各位飞手分享,希望能有所帮助。

2.实现方法

目前,该功能主要有两个实现途径:

2.1 自制DSM数据

一是自制数字表面模型(DSM)数据,首先在研究区内采用正射的方法飞行一遍,然后利用Pix4d等空三软件,生成研究区的DSM,然后将DSM(包括tif和tfw)两个文件导入遥控器中。该种方法生成的DSM相对较为精细,可以实现更好的仿地效果,但工作量较大,且对于山区高差较大的区域,首次飞行时安全问题难以保证。

2.2 借用现有DEM替代DSM

二是直接使用已有的数字高程模型(DEM)来替代DSM,DEM数据相对DSM数据来说缺少植被、建筑等高程信息,因此在采用DEM替代DSM进行仿地飞行时要注意飞行区内的植被、建筑物及高压电线塔等构筑物的高度。目前覆盖全国的公开DEM数据有空间分辨率为SRTM90m、ASTER GDEM30m、ALOS12.5m的可供下载。较为方便的下载地址有:

  • 地理空间数据云: http://www.gscloud.cn/(90/30m免费,需要注册账号)
  • 百度网盘:链接:https://pan.baidu.com/s/1waqY2VNNz8Q6FlJZenvk0A 提取码:2wnp(30m,GIS前沿公众号提供)
  • LocaSpace:在LocaSpace Viewer软件中点击下载工具,圈定下载区域,选择地形下载即可得到一个裁剪好的TIF格式的DEM数据,该数据精度为90m。此种方法经常失效,大区域慎重采用。此外该公司提供原始DEM数据下载服务,需收取一定费用:30m 12.5m速度相对快,目前仅部分省份有数据)
  • Alaska Satellite Facility: https://www.bilibili.com/video/av19558468/ (12.5m官方下载教程)

3. 使用方法

以ALOS12.5m精度的汉中市固城县DEM作为案例详细讲解。

仿地飞行DEM下载

3.1 数据转换

3.1.1 UAV软件转换

由于DJI对于数据格式的要求,首先需要对下载得到的DEM(tif格式,WGS84地理坐标)进行转换,为方便起见,目前有两种较为便捷的途径可以实现:
windows平台下载UAV Mate软件,使用其DSM TIFF工具,进行转换并生成TFW文件。(可申请试用,试用期过后需要购买软件才可继续试用。)

仿地数据转换
精灵4RTK仿地飞行最全使用流程

3.1.2 在线转换

将下载好的DEM上传到大疆仿地飞行数据在线转换工具(https://dji.cuger.cn)网站上,稍等片刻点击数据下载,即可得到两个文件一个为转换好的tif,另一个为tfw文件。由于在线操作,因此最好将tif文件大小限制在100MB以下。(该网站对于大文件需要收取少量的服务费)。

仿地飞行在线转换

通过以上工作,我们已经获得了可供DJI识别的tif和tfw两个文件

3.2 数据导入

将无人机遥控器右下角的内存卡拔出,连接到电脑上,创建文件夹DJI→DSM(此处务必按要求来,否则程序无法识别)在DSM文件夹下创建研究区文件夹(固城县),将上面转好的两个文件放入固城县文件夹下(该文件夹内只能放以上两个文件.tif和.tfw)。

精灵4RTK仿地飞行最全使用流程

将内存卡插回遥控器,打开电源(支持热插拔开机状态下亦可),屏幕会弹出导入DSM选项,若没有弹出可手动点击屏幕左下角内存卡选项,导入上面做好的DSM文件。

点击规划→仿地飞行,屏幕右侧选择区域(固城县),待数据读取完毕,手动将屏幕区域移到固城县(数据量较小时,程序会自动将有DSM数据的区域以阴影的方式凸显出来,区域较大时则无特殊标识),点击右下角规划航点,在屏幕上编辑区域即可看到屏幕下方有无人机相应节点的飞行高度。

精灵4RTK仿地飞行最全使用流程

点击规划→仿地飞行,屏幕右侧选择区域(固城县),待数据读取完毕,手动将屏幕区域移到固城县(数据量较小时,程序会自动将有DSM数据的区域以阴影的方式凸显出来,区域较大时则无特殊标识),点击右下角规划航点,在屏幕上编辑区域即可看到屏幕下方有无人机相应节点的飞行高度。

注意:由于遥控器数据处理的限制,尽量使tif文件的大小在100MB以内,以保证软件的流畅运行,文件压缩会造成地形精度的下降,飞行高度设置较低时要注意安全问题。

效果展示:

精灵4RTK仿地飞行最全使用流程


该区域前后缘高差约200m,规划用DEM精度为12.5m,仿地精度10m,飞行高度80m,无人机能够按照设定方式稳定的飞行,获得了良好的测量结果。

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