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无人机实例 | 老旧小区改造"万亿蛋糕",如何用无人机立面测量瓜分?

更新时间:2020-07-06 点击数:2430

2020年政府工作报告明确3.9万个老旧小区的改造目标,预计能拉动超1万亿的投资。而针对老旧小区改造,往往需要对建筑物的立面进行绘制立面图,这就需要对建筑立面进行测量。

传统立面测量面临问题:


■被测目标限制

复杂结构房屋无法完整获取其立面数据,并且里面精度难有保障。

■效率、安全问题
建筑物立面测量效率慢,工期长、容易受天气影响。人工用测距仪、全站仪的仪器操作安全性能低,难以对物体细致进行描述。


  

针对立面测量项目,可采用多旋翼无人机iFly D1 Pro搭载iCam Q50吊舱进行作业。这种方式在测量表面复杂的物体及其细节方面优势十分明显。




本项目的实施包括外业和内业两个部分。

首先进行测区踏勘与资料收集,在充分调研的基础上利用中海达“iFly 航测助手”软件进行航线规划设计,进而通过多旋翼无人机iFly D1 Pro搭载iCam Q50吊舱获取测区真彩色影像,外业像控布设完成后进行倾斜航空摄影。


其次,通过ContextCapture软件进行实景三维建模,基于三维模型通过HiData软件进行立面测图,完成立面图制作。


1
测区踏勘

为确保航飞安全与三维模型的精细化成果,需提前对测区进行踏勘工作。通过对测区的踏勘,了解现场测区的地物情况,并统计测区面积,对建筑物进行勘察,了解测区内建筑物最大高度,以便作业单位规划航线,制定飞行方案,保证飞行作业的安全,确保生产的三维模型能够达到最优。


2
像控点布设

针对立面测量项目的目标区域多数为沿街楼区,并且其道路狭长,故采用道路两侧交叉位置布设像控点的方式,每隔大约150~200米左右的交叉路口布设像控点,保证满足项目测图精度的同时,使整个测区控制网更加稳定。控制点图示如下:


3
设计航飞

设计航飞方案可借助“iFly航测助手”进行规划,其相对航高、地面分辨率及物理像元尺寸满足三角比例关系。在航线设计过程中,为了确保建筑物高区域与狭窄区域的三维模型精细化及飞行安全,通常需要将航向、旁向重叠提到更高。在立面测量项目上,常规建议地面分辨率1.5cm,航向80%、旁向75%。通过iFly D1 Pro飞行平台搭载倾斜相机iCam Q50相机进行作业,因其作业效率高、影像质量好,建模精度高,所以采用这款飞机来进行作业,保证立面测量精度。

▲ 免除繁琐航飞设置、一键智能航线生成


4
数据处理

数据预处理,首先通过“iFly 智能航测助手”进行质检分析,检测无人机影像的滚转角、俯仰角、偏航角以及航高保持等因素是否能够满足低空数字航空摄影规范的要求。其次,将“iFly 智能航测助手”软件一键生成的索引文件及影像数据导入ContextCapture软件中,这样减少了之前做pos表的繁琐流程。


最后建模软件进行空三处理、三维重建等系列操作,无需人工干预,最终输出OSGB格式的具有真实纹理的高分辨率的实景三维模型。

上图为数据整理模块。“iFly 智能航测助手”可对五相机数据进行统一拷贝并生成CC工程索引文件。并且其拥有删片功能,该功能能使不在建模范围内的照片不参与索引文件生成,从而优化内业建模空三的处理时间,还可以对照片进行姿态赋予,减少了内业工作量,加快了内业工作效率。


▲ 实景三维图


航拍影像处理生成的实景三维模型,具有真实、逼真的效果。并且其可以进行绝对坐标的获取、量取高程、长度、面积与土方等操作,还能获得多样化的数据成果,如:DOM、DEM、点云数据等等。


5
立面测量

三维模型完成后,利用立面测量软件进行测量工作。目前市面上有两款立面测量软件较为常用,分别为“HiData”和“DP-Mapper”。为较为全面的分享中海达无人机系统在立面测量的应用,通过两种测量软件来给大家进行方案分享。



HiData测图流程

1.新建测图工程,将待测模型导入HiData软件中,设置二、三维影像窗口。


2.确定立面方向,以待测立面为准。


3.正交法测立面,逐个绘制房屋立面构筑物。


4.完成立面绘制,将立面成果导入CAD中。



DP-Mapper测图流程


1.建立DP解决方案。基于osgb、obj格式模型、xml格式空三及无畸变影像建立解决方案,通过设置坐标偏移值解决由模型相对坐标与绝对坐标差异引起的偏移问题。通过DP-Mapper软件实现建筑物立面测图。


2.设置基准面并打开多像投影视图,点击筛选影像(软件调取空三后的未畸变影像)


3.在软件中进行立面测点,得到立面的立面点坐标。


4.打开投影视图进行立面建模。


5.打开模型展开视图,得到立面面积,得到矢量图幅并导出,DP导出的数据中含有立面截图,可一并导入CAD中。


总结

通过用无人机倾斜摄影方式进行立面测量可以大范围、多角度、高清晰地感知真实场景,其改变了传统测量的局限性,能准确、高效地制作建筑物立面图而且不会受地理环境的限制,大幅提升了立面测量的水平和质量,提高了作业效率,并且省去大量的人力物力,精度相比于全站仪测量的方法更高,采用无人机进行立面测量的方法,对工程的工期及建筑物的规划设计都有着重要的意义。



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