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大疆精灵4RTK免像控方案在铁路勘测中的应用——无人机地形测量
  • 时间: 2019-07-12 15:31:00
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  • 来源:纵横航测
  • 作者:无人机地形测量
[导读]: 此次勘测的初测需要1:5000的带状地形图,定测需要提供1:2000的DOM正射影像图和1:500纵横断面图。传统铁路勘测采用GPS RTK或全站仪进行测绘,难度太大,进度难以跟上;航飞和航测内业处理如果采用传统大固定翼无人机航飞加内业立测的方案,对人员要求高,且学习掌握的时间比较长,会导致工期延误。
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  川藏线是除青藏线之外的另外一条进藏的动车铁路线,设计时速160-200KM每小时。从成都南站出发,途径双流、新津、眉山等地,然后再从雅安与康定等地通过,接着跨过金沙江与滇藏铁路接轨,继续向西北走,经昌都、林芝等地,最后到达拉萨市。

  此线路由铁二院承接前期的勘测设计任务。由于项目途径路段大都处于多山高海拔地带,地形落差大,工期紧,任务重,使得勘察测量工作困难重重。此次勘测的初测需要1:5000的带状地形图,定测需要提供1:2000的DOM正射影像图和1:500纵横断面图。传统铁路勘测采用GPS RTK或全站仪进行测绘,难度太大,进度难以跟上;航飞和航测内业处理如果采用传统大固定翼无人机航飞加内业立测的方案,对人员要求高,且学习掌握的时间比较长,会导致工期延误。

  随着低空无人机航测技术的快速发展,现已具备全天时、低成本、高精度、操作简单等优势, 能够快捷的获取到所需的图像,有效的提升生产效率,降低工作人员的劳动强度,所以利用大疆精灵4RTK免像控方案来进行大比例尺测绘和绘制断面图已经成为了现实。我公司在积累了相关生产经验的基础上,针对铁路勘测项目打造了集数据采集及数据处理的整体解决方案。近期在川藏线经过的四川甘孜州泸定县,我司采用大疆精灵4RTK免像控方案来进行大比例尺测绘和绘制断面图工作,并检测其成果可以满足铁路勘测设计项目的高精度需求,为后续铁路勘测设计项目新技术的应用提供参考。

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  软硬件介绍

  1、飞行平台

  采用大疆精灵4RTK,是目前无人机航测领域内的明星产品,操控简单,一推出就受到行业用户的喜爱。

  2、内业软件介绍

  2.1 空三软件

  采用PIX4DMapper,这是目前最流行的一款空三软件,和传统的基于共线方程进行空三加密的软件不同,这款软件基于计算机图像识别原理来进行空三加密,软件操作简单,人工干预少,是刚进入航测行业用户的首选软件。这款软件不光可以进行空三加密,还可以输出DOM正射影像,DSM数字表面模型,及各种实景三维模型,包括后期处理使用最多的OSGB格式。DSM模型生成的速度快,但是DSM模型最大的缺点是缺少侧面纹理,导致房屋结构及层数等属性判读困难,所有推荐DLG线划图采集软件采用OSGB格式的三维模型。

  2.2 DLG线划图和断面高程采集软件

  采用DP-Mapper,是一款二三维联动的DLG采集软件,可以同时导入二维的DOM正射影像图和三维的OSGB模型,在二维的DOM可以采集房屋(不需要房檐改正时),道路,桥梁,地类界等地物要素,在OSGB模型上可以采集房屋(需要房檐改正时)、高程点、等高线、陡坎及断面上高程点等地形要素。

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  技术路线

  本次项目主要包括数据采集、数据处理、模型制作、开展测图、精度检核及成果提交等过程

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  项目实施

  1、外业航飞

  行高:150米,GSD 4.1cm,航片数量456张,共飞行了3个架次,其中2个架次为正射,为了更真实的重建房屋的三维模型,第3个架次飞了76张倾斜航片,在航飞前做了部分L型的检查点,并用根据附件的CPIII控制点计算出了现场的高程异常值。注意外业航飞是不能打开航片的畸变校正功能。

L型检查点

  2、Pix4Dmapper空三处理

  § 新建项目,导入正拍的和倾斜的航片,软件会自动从影像读入pos值和精度,确保每张照片的pos精度都是RTK固定解的精度,即平面2cm左右高程3cm左右。Pos值的高程是和千寻系统差分得到的CGCS2000大地高,需要加上现场的高程异常值,得到水准高。

  § 输入精灵4RTK相机的标定参数,注意此参数不是写入影像里面的出厂的默认参数,而是经过标定的更加精确的畸变参数。

  § 开始空三加密,导出dom,osgb。

  3、DP-mapper DLG线划图采集

  § 通过新建解决方案工具新建一个DP-mapper解决方案,扩展名为jas,导入osgb。打开DP-mapper,可以看到自由视图里面已经加载三维模型,再导入dom到二维视图里,就可以开始DLG采集。

  § 最终将DLG成果输出为dwg格式。

  § 如果需要绘制断面图,可以导入纵横断面的线位文件,然后使用DP-mapper的矢量自动贴地功能,让断面线紧贴模型,然后可以沿断面线采集高程点,并绘制断面图。

三维视图        二维视图

DP-mapper进行线划图采集

沿断面线采集特征点高程

根据断面上高程特征点绘制断面图

  4、免像控检查点精度对比表

  测图工作完成后,需对数字线划图的要素精度进行检验,检查采取人工实测的方式对比精度。根据中华人共和国国家标准GB/T 14912-2017《1:500 1:1000 1:2000外业数字测图规程》中对1:500地形测量的精度规定,平面误差限差是30cm,高程误差限差是1/3等高距,所以本项目免像控精度完全达到1:500地形测量的精度要求。

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  项目总结

  要实现免像控,必须实现3个条件:一是航片要具备高精度pos;二是高精度pos在空三软件里面具有很高的权重,即当成已知点参与空三;三是无人机相机畸变参数要精确标定。

  本项目采用的大疆精灵4RTK无人机进行测区影像数据获取,结合PIX4Dmapper和DP-Mapper两款软件,完全满足以上3个条件,能够在较短的时间生产高质量、高精度的数据成果,所以可以免像控实现大比例尺地形测量。此方式可大大减轻外业人员劳动强度,提升作业效率,外业采集更自主、更高效、更安全,可为铁路勘测设计、数据库建设等工作提供更加丰富、真实、时效性强的基础地理信息数据,整体效果远优于传统人工测绘方式。本项目测试结果铁二院非常满意,给予高度评价,一致认为精灵4RTK作为一个强大的生成工具能满足铁路勘测设计的航测需求。

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