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什么无人机仿地飞行,为什么需要仿地飞行?

近年来,无人机的技术越来越先进,而“仿地飞行技术”因其适用于地形高差大的作业环境,也越来越受到人们的关注。下面让我们一起来看看,仿地飞行技术有什么过人之处吧!

Q

什么是仿地飞行?

A

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。

Q

为什么需要仿地飞行?

A

目前一般的无人机飞行都是采用定高飞行,这就导致了一些地形起伏较大测区由于无人机相对实际地面的高度不同,造成地面分辨率相差较大,高处与低处的重叠度不够,出现山顶漏洞、建筑物拉花、精度不够等情况。

对于经常在山区飞行的作业项目来说,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飞行重叠度都很难有保障。

系统构成

什么无人机仿地飞行,为什么需要仿地飞行?

系统优势

仿地飞行适用于地形高差大,为了保证山底分辨率与山顶重叠度的情况。

(注意:此处地形高差大指山地为缓坡的情形,对于陡坡、悬崖、落差大的地形建筑,不建议进行仿地飞行,可进行常规平飞方案)

✔ 解除由于地势起伏,造成相邻影像重叠度不够,空三失败现象

✔ 能够保持地面分辨率一致,保证模型精度

✔ 降低由于保证模型效果使飞机撞山的概率

仿地飞行作业方式

01

方式一:基于已有DEM数据规划航线

● 按常规方式进行规划航线,设置“相对高度”和“起飞点海拔”,选择“变高航线”。

(注意:相对高度最低不能低于120m,生成指令会根据基准面海拔规则进行计算)

02

方式二:预扫飞行并生成DSM文件获取高程数据

● 预扫飞行按照正射航线规划进行飞行。推荐航高:测区最高点海拔+150m。

(注意:预扫飞行的效率与分辨率相关,分辨率越大效率越高,但分辨率增大会影响DSM的精度,建议分辨率控制在5~10cm)

● 采用Pix4Dmapper软件按1米的分辨率生产DSM文件用作仿地飞行底图。

(注意:采用预扫数据DSM作为地图时,建议相对高度最低不能低于70m,以测区实际情况为准)

对于高程变化不频繁或者高程较为准确的区域,可以用软件自带的高程进行仿地飞行。对于高程误差较大或者频繁变化的区域(如:垃圾山、矿山),采用预飞一次得到DSM数据,再进行仿地飞行。

作业流程

仿地飞行作业方式

方式一:应用案例

测区位于安徽黄山,共0.4平方公里,地形起伏较大,采用仿地飞行模式,使用已有DEM数据规划航线。

01

现场勘测

确定测区,现场勘测,使用iFly智能航测助手查询并调出测区高程信息。

(需电脑上安装GoogleEarth Pro版本)

采用仿地飞行模式,使用已有DEM数据规划航线。

▲ iFly智能航测助手软件

 iFly智能航测助手软件

▲ 选中测区,调取高程

iFly智能航测助手软件联网打开后会自动把高程数据导入到软件目录下,其高程精度为30m。右下角显示经纬度及高程信息。

02

航线规划

制定航线,勾选仿地飞行,飞机可沿着坡向飞行或者垂直于坡向飞行,将飞机飞行至航线起始点。

航线规划

▲ 航线规划

03

无人机飞行作业

飞机到达起始点,沿航线方向飞行,下图黄色标点为GoogleEarth Pro中显示的变高点,飞机沿航线方向向前探测高度变化,根据变高点来确定变高高度,进行仿地变高飞行,完成测区数据采集。

无人机飞行作业

▲ 变高点分布图

04

内业数据处理

● 飞行数据情况●

什么无人机仿地飞行,为什么需要仿地飞行?插图13

备注:该测区一共飞行2个架次,两个架次在同一地点起降

▲ 空三情况

▲ 模型效果

● 精度验证

什么无人机仿地飞行,为什么需要仿地飞行?插图15

此次航飞外业预留5个检查点验证精度

方式二:应用案例

01

确定测区

确定测区,在测区以比较高的飞行高度执行一次航飞任务,进行预扫获取测区的高程信息。

什么无人机仿地飞行,为什么需要仿地飞行?插图17

▲ 规划测区

02

生成DSM

运用Pix4D将刚飞的原始数据及其pos信息导入,使用快速低分辨率功能处理数据,取消Pix4D中的第二步处理过程以及第三步的正射影像生成步骤,只生成DSM影像。

什么无人机仿地飞行,为什么需要仿地飞行?插图19

▲ 生成DSM

03

规划测区航线

将生成好的DSM中的tif文件导入iFly智能航测助手软件作为高程信息数据,用其进行航线规划。

勾选仿地功能的“变高航线”,选中变高航线后可生成kml文件。

勾选仿地功能的“变高航线”

▲ 变高点分布

04

上传航线

智能监控界面上传规划信息,上传完成则显示如图航点命令。(航线中的点为变高点)

什么无人机仿地飞行,为什么需要仿地飞行?插图23

▲ 上传规划信息

05

无人机飞行作业

进行仿地变高飞行,完成测区数据采集。

06

内业数据处理

● 飞行数据情况 ●

什么无人机仿地飞行,为什么需要仿地飞行?插图25
什么无人机仿地飞行,为什么需要仿地飞行?插图27

▲ 空三情况

▲ 模型效果

● 精度验证 ●

什么无人机仿地飞行,为什么需要仿地飞行?插图29

此次航飞外业预留5个检查点验证精度

总结

仿地飞行过程中飞机相对于地面高度恒定,保证了地面分辨率,保证了精度,提高了模型效果,对山地起伏地区作用很大。

什么无人机仿地飞行,为什么需要仿地飞行?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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