1.多旋翼无人机倾斜摄影系统
1.1配置清单
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序号
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产品名称
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数量
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备注
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1
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大疆(DJI M600pro)工业级多旋翼无人机
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1套
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搭载D2倾斜相机的续航时间可达32min
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2
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Riy-D2五镜头相机
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1套
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Aps-c画幅中目前市面zui轻倾斜摄影相机，可搭载在多旋翼上
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3
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Context Capture
自动建模软件
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1套
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高精度自动化建模
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备注：
1. 大疆无人机加五镜头相机价格25-30万。无人机也可选用华测P550无人机。
2. Context Capture自动建模软件价格约为26万左右。
1.2方案优势
1、无人机优势：大疆无人机全球销量zui高，性能稳定飞控安全性zui佳；其六旋翼设计能在1-2个螺旋桨故障情况下安全落地保护搭载设备安全；抗风性能优越；作业方便快捷单人便可外出作业，是市面上综合效率zui佳的工业级无人机；同时具有后期维修成本低、维修备件充足、返修速度快等一系列优势。
2、倾斜相机优势：
（1）睿铂倾斜相机全球销量第—品牌，市场份额占70%以上，仅2018年销量就有400多台。
其与大疆联合开发的触发模块，在不外加GPS下读取大疆飞控API数据使用大疆高精度GPS实现等距拍照模式相比等时拍照模式，照片数量更少，重叠率精确度更高。
（2）睿铂专门针对context capture建模的一款预处理软件，拥有一键导入数据，自动生成context capture的工程索引等功能，zui大程度减少数据处理人工干预程度；
（3）“Rainpoo orientation tool”是纠正相机影像自动旋转的图像坐标处理工具，使得5个相机所拍摄的影像坐标完全统一，能有效解决使用context capture空三后再进行匀色处理造成的建模报错问题；
（4）光学镜头采用复消色差技术，能够大幅提高镜头的锐度值、降低色散，提高同名点匹配精度，大幅度降低空三建模分层概率；
（5）目前市面重量zui轻APS-C画幅倾斜相机，并且内置扇热导热通道，和静电除尘系统，即使夏天在固定翼机身内部也能正常作业，兼容市面绝大部分多旋翼无人机和固定翼无人机；
（6）全国无人机倾斜相机唯—一款具有相机同步性反馈厂家，记录每一个相机曝光时间，动态补偿每一个相机采样，并且把相机曝光均值发送给差分接口；
（7）相机机身、控制单元、数据拷贝单元独立模块化设计，易于更换和维修；
（8）兼容安卓系统和苹果系统手机通过蓝牙测试和控制相机，提高使用效率；
（9）开发的下载模块能对五个镜头数据统一拷贝，平均拷贝速度：70M/S；
3、公司资质齐全：华测公司具有民用无人驾驶航空器经营许可证，资质完善。华测旗下子公司武汉智能鸟具备无人机AOPA培训服务资质。
4、售后力量雄厚：福建当地有子公司负责售后，且上海华测总部及成都睿铂公司都可以提供技术支持。
5、方案配套完整：包含无人机及相机的一年保险费用。其中相机光学部件zui多可以进行一次镜头维修或更换，成像部件zui多可以进行三次维修或更换，其他部件不限次数。
2.大疆M600pro工业级多旋翼无人机
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对称电机轴距
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1133 mm
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外形尺寸
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1668 mm×1518 mm×727 mm（螺旋桨、机臂、GPS 支架均展开，带起落架）
437 mm×402 mm×553 mm（机臂、GPS 支架均折叠，不带起落架）
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外包装箱尺寸
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525 mm×480 mm×640 mm
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重量（含 6 块 TB48S 电池）
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10 kg
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推荐zui大起飞重量
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15.5 kg
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悬停精度（P-GPS）
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垂直：±0.5 m，水平：±1.5 m
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zui大旋转角速度
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俯仰轴：300°/s，航向轴：150°/s
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zui大俯仰角度
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25°
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zui大上升速度
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5 m/s
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zui大下降速度
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3 m/s
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zui大可承受风速
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8 m/s
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zui大水平飞行速度
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65 km/h（无风环境）
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作业效率（ TB48S 电池）
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负载睿铂Riy-D2倾斜5目相机：32 min（预留20%安全电压情况下）；作业航线14km。
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zui大飞行海拔高度
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2170R 桨：2500 m 2195 桨： 4500 m
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飞控系统
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A3 Pro
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可收放起落架
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标配
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工作环境温度
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-10℃ 至 40℃
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标配电池
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型号：TB47S；可选配高容量TB48S
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容 量
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4500 mAh
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电 压
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22.2 V
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电池整体重量
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595 g
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工作环境温度
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-10 ℃至 40℃
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zui大充电功率
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180 W
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3.倾斜相机技术参数
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项目
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Riy-D2
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配图
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预处理软件
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skyscanner
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重量
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0.84kg
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尺寸
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198*198*95mm
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CCD数量
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5
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CCD尺寸
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aps-c
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总像素
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1.2亿
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曝光间隔
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1.2s
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焦距
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20/35mm
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角度
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45°
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供电
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统一供电
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作业效率
2cm分辨率
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挂载平台：建议挂载大疆M600pro六旋翼
2cm分辨率作业效率：0.35km2
一天可作业4-5架次
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特点
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˙曝光时间1.2s
˙Aps-c画幅中目前市面zui轻倾斜摄影相机；
˙集成独立GPS系统
˙CCD尺寸：23.5×15.6
˙定点、定距、手动触发
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☆注：睿铂公司的全系列倾斜云台为外业机组配备了自主研发的“sky scanner”软件；sky scanner是专门针对smart 3D建模的一款预处理软件，拥有一键导入数据，自动生成smart 3D的工程索引等功能，zui大程度减少数据处理人工干预程度。
RIY-D2 五镜头倾斜相机特点：
1、 自带 GPS 模块，无需飞控触发；同步曝光一致绝无漏片；
2、 能够达到 1:500 精度所需要的采集的分辨率；
3、 配备专门针对 smart 3D 建模的一款预处理软件 sky scanner，拥有一键导入数据，自动生成 smart 3D 的工程索引等功能，zui大程度减少数据处理人工干预程度；
4、同步曝光一致绝无漏片；
5、市面唯—具有俯仰稳定器倾斜摄影相机。
4.技术流程
参照相关的技术规范标准，完成测区范围内航空影像数据获取工作，具体实施流程如图所示，踏勘，主要为：前期踏勘收集测区的基本地理情况、数据采集、数据处理三个步骤进行。
无人机正射影像数据数据采集流程图
4.1 航拍前期准备
前期了解航飞区域的基本因素影响，对于航飞起飞点、航线规划、航飞架次、及航飞高度等的确定起关键性作用。
4.2 三维数据采集
参照《1：500、1：1000、1：2000地形图航空摄影规范》（GB/T15661-2008）对测区航线进行合理设计，通常情况下航线应按东西向或南北向直线飞行（图4.3、4.4、4.5）；特定条件下亦可根据地形走向与专业测绘的需要，按南北向或沿线路、 河流、 海岸、境界等任意方向飞行，平行于摄区边界线的首末航线一般敷设在摄区边界线上或者边界外，旁向覆盖超出摄区边界线，一般不少于像幅的30%，确保目标摄区完全覆盖，航高依据周边建筑高度而定。后期如果照片存在质量问题，将对各种原因获取的不合格航片（航摄漏洞）要及时补飞，漏洞补摄按原设计航迹进行。
4.2.1 航摄基本要求及技术指标
根据测图需要提出的航摄要求，向主管部门申请，经批准后，制定航摄计划。根据实地勘察测区的地形特征和本公司摄影平台的特点，参照《1：500、1：1000、1：2000地形图航空摄影规范》（GB/T15661-2008）对测区航线进行合理设计，基本要求及技术指标如下：
（1）所获取影像为真彩色数字影像。
（2）像片的重叠度，航向重叠度75%；旁向重叠度75%。
（3）影像质量，获取的测区像片应影像清晰、反差适中，彩色色调柔和、鲜艳。
（4）漏洞补摄，对各种原因获取的不合格航片（航摄漏洞）要及时补飞，漏洞补摄按原设计航迹进行。
（5）后期人工处理：重/点处理飞地、飞楼等突出异常模型，后期路灯、篮球架等模型统一替换。
4.2.2 航高确定
数码航空摄影的地面分辨率（GSD）取决于飞行高度，如图所示：
航高与地面分辨率关系图
式中：h—相对飞行高度；f—镜头焦距（90mm）；a—像元尺寸（6.1μm）；GSD—地面分辨率
4.2.3 航摄时间要求
航空影像的质量对航摄飞行的时间有—定的要求，航摄时间受天气条件的制约。具体要求如下：
（1）水平能见度≥1500m，垂直能见度≥1000m；
（2）多云、阴天为佳，晴天次之，雨天、暴雨天气均不适合飞行作业；
（3）在风速小于3级时进行作业，风速超过3级时，获取的影像照片将会不利于建模；
（4）稳定的气流，每天的正午气流相对稳定，适合飞行；
（5）选择航摄时间，既要保证具有充足的光照度，又要避免过大的阴影，一般对于摄区的太阳高度和阴影倍数要求如表所示
太阳高度角和阴影倍数
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地形类别
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太阳高度/(°)
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阴影倍数/(倍)
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平地
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＞20
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＜3
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丘陵地和小城镇
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＞30
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＜2
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山地和中等城市
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≥45
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≤1
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高差特大的陡峭山区和高层建筑物密集的大城市
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限在当地正午前后1h内摄影
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＜1
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注：特殊情况根据测区地形和季节天气条件，航飞时间具体设定。
4.2.4 航线设计
通常情况下航线应按东西向或南北向直线飞行；特定条件下亦可根据地形走向与专业测绘的需要，按南北向或沿线路、 河流、 海岸、境界等任意方向飞行；平行于摄区边界线的首末航线一般敷设在摄区边界线上或者边界外；旁向覆盖超出摄区边界线，一般不少于像幅的30%，确保目标摄区完全覆盖。
5. 软件功能介绍
5.1三维建模软件优势
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序号
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名称
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技术指标
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1
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三维建模软件
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一、数据数据准备：
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支持的数据量达到3000亿像素，支持的激光点云达到5亿。
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支持激光点云格式e57，las和ptx，进行三维建模。
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▲支持机载lidar，车载lidar等移动扫描数据，进行三维建模，生成带有真实纹理的3D mesh模型。
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支持导出zui新的Esri的i3s格式的3D mesh模型文件，支持ESRI移动端、Web端和桌面端产品。
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软件可以接受多种硬件采集的原始数据，包括各种有人驾驶飞机+专业倾斜摄影航摄仪、大中小型无人机、街景车、手持式数码相机，手机等，支持鱼眼镜头，并直接把这些数据还原成连续真实的三维模型；
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软件支持由各种拍摄设备获取的视频进行自动化三维建模；
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▲支持外部点云直接建模和支持外部点云与照片融合建模；
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支持并不限于以下常见数字影像输入格式（JPEG，TIFF），及以下各种品牌数码相机原生RAW格式（松下RW2、佳能CRW/CR2、尼康NEF、索尼ARW、哈苏3FR、Adobe DNG）；
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支持以下常见数字视频文件输入格式（AVI、MPG、MP4、WMV、MOV）
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支持导入掩膜数据，对照片局部损坏数据进行屏蔽；
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EXIF元信息自动读取（GPS标签信息、焦距、像素尺寸、传感器类型等信息自动读取）；控制点编辑（控制点点位预测支持，支持全球EPSG标准坐标系统：包括地理坐标系统、投影坐标系统、笛卡尔坐标系统）；
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支持将控制点（包括平高、高程类型）坐标信息进行批量编辑导入，以提升工作效率；
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支持检查点的设置用于精度检查；
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支持以xml/xls/xlsx/txt格式导入外部定位信息（包括INS系统数据或者第三方软件的空三计算成果）；
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▲支持基于GPS位置信息进行可视化的分块功能，分块支持将选择的数据进行裁剪、删除、存储等功能，存储的的格式为软件本身支持的XML文件。
二、数据处理过程：
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基于Windows操作系统、基于图形用户界面，进行数据输入输出和完整处理流程的管理，任务管理包括创建任务、提交任务、任务处理进度监控、处理结果可视化等；
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软件计算过程无需人工干预，所输出的三维格网模型能够准确、精细地复原出建模主体的真实细节构成，能输出高分辨率的带有真实纹理的三角网格模型；
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软件能良好地支持无GPS、完整/非完整GPS轨迹数据、完整GPS/姿态角数据，以及地面控制点数据等结合处理；
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软件支持空中、地面数据一体化融合处理，得到空中地面一体化三维模型；
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支持输出OBJ格式模型至第三方工具进行人工修饰，并可将人工修饰后的模型导入软件再进行自动纹理映射；
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▲支持DGN格式的三维模型的重建约束和模型修饰；
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任务序列管理与监控（支持任务序列调度管理，支持任务处理进度实时监控）；
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支持三维模型自动平面拟合功能，可以自由定义将区域内若干像素或距离内非平整面自动拟合成纯平面的精简模型；
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支持设置不同分辨率输出模型。
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▲提供基于模型的7参数坐标转换工具，支持脱离工程文件直接将OSGB模型转换为其他坐标系的功能。
三、互操作性：
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▲生成带有多细节层次和分页优化的三维模型数据，能够输出包括DGN、3sm、3mx、s3c、osgb、fbx、STL、dae、GoogleKML等通用兼容三维模型格式，支持方便地导入包括超图SuperMap、 BentleyMicroStation、 ESRI ARCGIS、伟景行Citymaker、SpacEye3D等多种主流三维GIS应用平台；（招标要求：软件支持至少以上8种格式。）
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支持生成三维场景自动（二维/三维）瓦片化及多重LOD结构的三维数据成果，模型的坐标成果支持全球EPSG标准坐标系和本地加密自定义坐标系；
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支持开源3维GIS平台Cesium格式；
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支持输出基于Html5可直接通过IIS等通用HTTP网络服务器发布的数据成果包，并可实现在支持Html5协议的通用网络浏览器无需安装任何插件网络直接浏览。
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▲支持POD格式的稠密三维点云成果输出；
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支持输出TDOM（真正射影像）成果，TIFF/GeoTIFF、JPEG、KML super-overlay等格式；
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支持输出DSM（数字表面模型）成果，TIFF/GeoTIFF、ESRI ASCII raster/ASC、XYZ等格式；
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支持输出空三加密运算后的成果数据，并支持导出对应的修正畸变差后的无畸变原始影像。
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5.2三维数据处理
无人机倾斜摄影后期是应用Smart3D软件对采集的数据进行三维建模。倾斜摄影建模采用高精度、高效率、一体化的自动建模技术，建立测区三维模型，该技术集倾斜摄影、空中精密定位和基于密集匹配的自动建模技术于一体。
5.2.1影像预处理
倾斜摄影完成后，我们对获取的测区影像进行质量检查，确定影像没有变形、扭曲等现象，影像质量不符合要求的进行修复，对影像进行统一编号（图4.6），并与pos信息对应制作pos表（图4.7）用于影像的加载。
图4.6 影像统一编号
图4.7 Pos表信息
5.2.2自动空三加密
在自动建模软件上加载测区影像，人工给定—定数量的控制点，软件采用光束法区域网整体平差，以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元，以中心投影的共线方程作为平差单元的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线实现zui佳交会，将整体区域zui佳地加入到控制点坐标系中，从而得到加密点成果，即从已知特征点推算出未知特征点，并自动抽取所有特征点，构成整个目标地区的特征点云（图4.8）。
图4.8空三结果
5.2.3影像密集匹配
软件根据高精度的影像匹配算法，自动匹配出所有影像中的同名点，并从影像中抽取更多的特征点，从而更精确地表达地物的细节（图4.9）。
图4.9 点云示意图
5.2.4纹理映射
由空三建立的影像之间的三角关系构成TIN，再由TIN构成白模（图4.10），软件从影像中计算对应的纹理，并自动将纹理映射到对应的白模上，zui终形成真实三维场景。
4.10白模模型
5.2.5 OSG表达
整个测区的模型一般分块计算输出，可根据需要设置输出模型分块的大小，模型分块的大小不同，模型密集匹配计算所需的时间长短也不相同，一般情况下，分块越大，需要的计算时间则越长，相同大小的模型块，密集匹配计算时间长短也会有所差别，甚至差别较大，因为地物的种类和数量的不同，导致点云的密集程度差别很大，相应的计算时间长短则差别较大。一般情况下，点云越密集，计算时间则越长。3D Modeling factory快速建模技术，不仅模型生产效率高，而且模型精度也很高，可以精细的表达地物的真实细节（图4.11）。在模型的基础上，可以对正摄影像出图（图4.12）。
图4.11三维模型
图4.12正射图
5.3成果
三维模型
三维模型不仅可以反映真实地表，同时可通过三维模型获得如下内容：
1）了解地形地貌
在三维模型的基础上，可读取每个点位的经纬度及高程信息，同时可进行简单测量计算，不仅可查明测区的地形地貌，对施工方案规划起到很大的作用。
2）查明地质构造
施工区会有断层、裂缝等的发育，存在安全隐患，部分可见，对于延伸较远的构造可在模型中较完整的呈现。
3）变化对比
确定固定周期对测区进行三维建模，几个周期的模型进行对比，查看测区变化，对于工程可考察施工进度和效率。
4）计算土方量，预计工程规模
利用无人机倾斜摄影的建模，模型中可以量测开挖地点的距离、宽度及厚度，可以估算土方量的大小，预算工程的规模和难度。
利用SMART3D测量工具可对三维模型进行体积测量，体积测量精度误差值在5％-10％之间，可满足常规测量需求。 |
