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智航SF700A搭載S24在石油管道測量中的應用
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來源: 南方衛星導航
2021-11-30
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1.項目概述


1.1項目背景

東方宏業在甘肅省西峰區承接的石油管線測量任務,要求成果為測區內17條石油輸送管道以及管道左右500米范圍內的正射影像以及地形圖。


1.2測區基本情況

測區位于甘肅省西峰區,測區高差大,最高處和最低處約300米高差。氣候條件比較惡劣,山區風速較大且風向不定,中午過后風速最大可到12m/s。


1.3成果要求

最終生成的成果為正攝影像圖(包含總圖和分幅圖)、數字線畫圖



2.技術路線

針對實際測區情況,以高精度得成果要求為標準,項目基于智航SF700A旋翼無人平臺搭載S24單鏡頭相機,借助相配套的南方航測數據處理軟件體系,設計總體技術路線如下圖所示:

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圖1:技術路線


(1)像控點布設。為滿足項目中多個環節得處理及檢查要求,需要在測區內選取和實測一定數量的像控點。

(2)航測影像數據獲取。利用旋翼無人機飛行平臺,搭載鏡頭設備,進行航測影像數據獲取。

(3)照片數據預處理。無人機外業作業完成后,需要對差分數據和照片進行整理,包括POS和照片分組對齊、相片重命名等操作。

(4)影像空三。航測影像數據預處理完成后,依據影像POS信息、控制點信息,進行空中三角測量。

(5)成果數據生產。數字正射影像。

(6)數字線劃圖生產。在三維數據采集軟件中,基于礦山三維實景模型采集地物屬性信息和空間要素信息,生成礦山的數字線劃圖。



3.方案實施:

3.1像控點布設采集

借助南方航次一體化處理軟件,提前規劃好像控點,在滿足要求的前提下,盡量在礦區固定標識物。同時,將規劃好的像控分布通過云端服務器上傳至云端服務器,為實際像控采集提供依據。

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圖2:像控點規劃

通過像控之星軟件,連接云端服務器,下載規劃好的像控分布圖,在現場布設采集像控。

圖3:像控點

 

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圖4:像控點采集

 

3.2 無人機外業數據采集

項目實施采用智航SF700A作為無人機飛行作業的平臺,智航SF700A是目前市面上最為小巧得工業級智能無人機航空測量系統之一。具有上手塊、精度高、航程長等優勢。具備仿地飛行、PPK定位、毫米波雷達避障、下視激光雷達測距等功能配置。


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圖7:智航SF700A無人機

南方無人機S24傾斜相機,是一款具備增穩得小巧云臺,能夠提高正射影像采集的精度與效率。像素2400,完全滿足此次項目精度要求。

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圖8:S24傾斜相機

智航SF700A搭載S24相機進行航空影像采集。作業得飛行高度為200米,80%和70%得航向和旁向重疊度。在天氣及空域條件滿足時,項目組實施飛行作業。項目組使用了中國移動CORS系統,通過試用實時RTK和后差分PPK結合得方式,獲取高精度POS信息,為影像空三及建模提供高質量數據。


3.3照片數據預整理

無人機外業作業完成后,需要對差分數據和照片進行整理?;谀戏胶綔y一體化處理軟件SouthUAV 2.0,可以實現實時差分解析、后差分數據處理、POS和照片分組對齊、相片重命名等操作。

南方航測一體化處理軟件,通過設備連接功能,直接從鏡頭讀取影像數據,也支持從磁盤內讀取照片數據,處理完成后將數據組織下載到指定位置,支持多線程同時下載5鏡頭數據,并且提供兩種數據下載方式。支持自動對齊架次照片分組,自動識別地面點及廢片,一鍵清除地面點和多有鏡頭的廢片,也支持處理丟片、丟點等情況,提供插值和標記跳片工具,全方位處理所有數據異常情況。

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圖10:照片數據整理

3.4影像空三

影像空三平差是傾斜攝影技術中的關鍵步驟,影響到精度。項目組使用PIX4D軟件完成影像空三處理。在處理過程中,刺點原則為:每個像控點刺點數量不能小于10張,每個像控點每個鏡頭的刺點數量不少于3張,且每個鏡頭不能在同一條航線上。

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圖11:影像空三


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圖12:像控刺點

3.5 成果數據生成

數字正射影像(DOM)生產是時間最長的環節。項目組使用Pix4D軟件完成相關成果數據生產。正射影像得效果及精度是后續測圖的基礎數據,成果需要保證紋理清晰、精度準確。

 

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圖13:正射影像

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圖14:正射影像

 

3.6數字線劃圖生產

基于礦山三維實景模型采集地物要素,需要借助專門的數字線劃圖軟件。項目組采用南方航測三維測圖軟件進行數字線劃圖生產。南方航測三維測圖軟件,簡稱:uFeature3D,是一款集成測繪、CAD、GIS三個領域實用技術的桌面信息化測繪系統,系統提供空間和屬性數據的瀏覽、查詢、采集、編輯、管理、分析、制圖輸出等與測繪和GIS的核心功能,包括三維采集模塊,支持用戶在實景三維模型上進行地物采集并成圖等工作,可以提供多種多樣的量測和繪圖工具,滿足用戶多樣化的繪圖要求。

 

 

4.結果分析

4.1精度分析

使用ContextCapture軟件進行影像空三操作,生成精度報告。在空三報告中查看所有控制點與檢查點誤差,如果精度達到規范要求,可以進行模型重建。如果空三精度未能達到要求,查找對應的原因,解決相關問題,重新進行影像空三,查看精度報告,直至檢查點精度達到相關規范要求。

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5.總結

在實際項目實施過程中,項目組得出如下總結及展望:

(1)此次項目的順利完成,離不開智航SF700A的精度高、航程長、平臺穩,S24相機提供的高像素、高效率、高品質,以及覆蓋航測全流程的系統性軟件體系,包括智能化得南方航測一體化處理軟件SouthUAV2.0,簡便式像控采集的像控之星,滿足多樣化繪圖的南方航測三維測圖軟件uFeature3D,云端互聯得無人機管控平臺系統。


(2)基于智航SF700A旋翼無人平臺搭載S24相機,進行輸油管線攝影測量,獲取高精度正射影像,以此為基礎數據,應用到礦山勘查得全過程,包括野外踏勘的路線設計?;谡溆跋袂捌谝巹?,可以大大降低野外工作人員的勞動強度,降低踏勘成本,節省外業工作時間,提高外業生產效率。

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