DJI Mavic 3E 如何讓平民化航測更進一步?

DJI 大疆行業應用

很多日常作業場景,比如國土調查、施工規劃、電網精細化巡檢等,都是以獲取高精度的地理信息數據為前提的。獲取高精度地理信息數據的過程,就是“測繪”作業。傳統測繪行業非常艱苦,要使用全站儀、RTK 等設備,逐個打點,採集數據,風吹日曬,效率有限。

對於傳統測繪行業來說,利用通航飛機搭載航攝儀等設備進行航空攝影測量,是一次效率革新,通過空中視角,可以高效完成數據採集。但是,這套方案的成本過大、門檻過高,難以規模化應用。

傳統測繪作業

小型無人機的出現,再次改變了這個行業。

與直升機航測方案相比,大疆精靈4 RTK 、經緯M300 RTK 搭載禪思P1 /禪思L1 等方案的平民化優勢非常明顯:低成本、易操作、效率高。利用無人機的空中視野、厘米級定位、自動航線拍照等功能,還原真實世界的二維圖像或三維數據,可廣泛應用於地籍測量、土地確權、文物保護、工程基建等領域。

大疆精靈4 RTK

最近,大疆行業應用全新發布了DJI Mavic 3E 無人機。它小巧而強大,配備2000 萬像素4/3 CMOS 機械快門廣角相機,可實現最快0.7 秒間隔連拍,支持RTK 厘米級定位,支持大疆智圖,是大疆航測產品家族的又一款利器,將進一步推動平民化航測事業的發展。

DJI Mavic 3E

單架次可完成 2 平方公里範圍的測繪作業

測繪作業一般分為外業和內業兩個部分。所謂外業,顧名思義,就是攜帶測繪工具(如無人機、RTK 等),在戶外執行測繪作業。戶外環境複雜,有時需要翻山越嶺,越小巧便攜的無人機,對於測繪工作者來說越方便。

DJI Mavic 3E,首次實現了測繪無人機背包攜帶。它的折疊尺寸僅22 * 9.6 * 9 厘米 ,可一手掌握;裸機915 克,不到兩瓶礦泉水的重量;小巧輕便,可以快速部署,體驗友好。

Mavic 3E 小巧便攜,可背包攜帶

這麼小巧的飛機,續航表現卻很出眾。在裝備RTK 模塊的情況下,Mavic 3E 巡航時間長達42 分鐘,大幅提升單架次有效作業時間和作業半徑。

在GSD 5 厘米,飛行高度185 米,航向重疊率80%,旁向重疊率60%,速度15 米/秒 的參數設置下,它的空中有效作業時間長達30 分鐘,一個架次就可以完成2 平方公里範圍的測繪作業。配合100W 充電管家快充電池,或者88W 機身直充方案,更能支持高效輪轉作業。

單架次作業面積提升,對於測繪作業來說是非常利好的消息。總體作業架次減少、效率提高,項目週期也可相應縮短。

DJI Mavic 3E 

最快0.7 秒間隔連拍

厘米級免像控測繪精度

為了保證測繪精度,大疆從多個方面做出了努力。

首先是相機的基礎能力,4/3 CMOS 大傳感器,2000 萬有效像素,保證了基礎圖像清晰度和取景寬幅。考慮到無人機測繪作業常常要在空中高速連拍,一般電子捲簾快門容易產生果凍效應,從而導致圖像變形、模糊,相機採用了機械全局快門,最高快門速度1/2000 秒,可實現最快0.7 秒間隔連拍,避免果凍效應,保證圖像還原度。

左圖為電子捲簾快門拍攝效果

右圖為Mavic 3E 機械快門拍攝結果

通常,在清晨或近傍晚時分,由於太陽光線偏弱,無人機的測繪作業效果不佳,一天內的有效作業時間因為環境原因受限。DJI Mavic 3E 的單個像元尺寸高達3.3 微米大幅提升了低光環境表現,提高日間有效作業時長,適應更多作業場景。

對高精度測繪作業來說,RTK 模塊必不可少。DJI Mavic 3E 可選配RTK 模塊,可拆卸,僅重20 克,支持網絡RTK 、自定義網絡RTK 及D-RTK 2 移動站。

獲取圖像的過程,涉及到機身的多個模塊共同作用。為了提升建圖精度,需要保證多個模塊之間的時間信息一致,誤差越小越好。DJI Mavic 3E 的飛控、雲台、相機、RTK 採用微秒級時間同步,搭配RTK 模塊,可實現厘米級免像控測繪精度。

微秒級時間同步

此外,DJI Mavic 3E 的相機每張照片的XMP 信息中均會寫入準確內參,並提供用戶自標定方案。如果設備長時間存放或因為碰撞導致內參不准,還可通過大疆智圖自行開展相機標定,更新相機內參。

基於以上功能,DJI Mavic 3E 實現了免像控測繪作業。它的免像控精度約為GSD(地面採樣距離)的2 倍以內例如GSD 為3 厘米,則免像控精度約為6 厘米以內。

軟硬件體驗再升級

操作方面,有更多體驗升級。

DJI Mavic 3E 配備DJI RC PRO 行業版遙控器,高亮屏適應戶外強光作業環境。對於信號有乾擾的測繪作業區域,還支持選配DJI Cellular 模塊[1],實現4G 增強圖傳,保障信號穩定。DJI Mavic 3E 還配備了魚眼鏡頭,全向感知,支持高級智能返航、APAS 5.0 等,讓作業更安全。

支持APAS 5.0

軟件方面,DJI Mavic 3E 支持DJI Pilot 2,可選擇“航點飛行”、“建圖航拍”、“傾斜攝影”、“航帶飛行”等多種作業模式;支持多種航線類型;支持大疆智圖,可高效完成二維及三維建模。還支持大疆司空2 ,可以高效完成雲端建圖。

可以說,DJI Mavic 3E 集中了小巧便攜、長續航、高精度、軟硬件體驗升級等多種優勢,再加上非常高的性價比,對於大疆的平民化航測願景來說,是邁出了非常重要的一步。

應用案例:嘉峪關精細化建模

嘉峪關,被譽為“天下第一雄關”,城關兩側的城牆橫穿沙漠戈壁,北連黑山懸壁長城,南接天下第一墩,是古代“絲綢之路”的交通要塞,中國長城三大奇觀之一。應景區要求,為探索VR 虛擬瀏覽嘉峪關的旅遊新形式,製作嘉峪關高精度的數字化模型,還原嘉峪關樣貌,凸顯其險要地勢,重現雄關風姿。

“天下第一雄關”實景三維模型

 

作業面臨若干難點。一、結構複雜:三層斗拱塔樓,精細結構眾多;二、色彩豐富:紅綠反差配色,色彩還原困難;三、遮擋嚴重:斗拱下方要求完整建模,需要大量仰拍;四、遊客眾多,增大拍攝難度。

大疆合作夥伴南京韋博智控科技有限公司使用 Mavic 3E 很好地解決了這些難點。輕型無人機便於在景區飛行,最快0.7 秒間隔連拍,高效完成建模作業。

Mavic 3E 還具備全向感知功能,貼近5 米左右飛行也能保證飛行安全。此外,其靈活的機身保障採集到各角度毫米級分辨率模型成果,使用大疆智圖軟件,內外業全自動操作。

基於實景模型的“天下第一雄關” VR 場景製作

作業方使用自行研發的航線規劃軟件,基於粗模製作精細化航線,使用Mavic 3E 貼近城樓5 米進行拍攝,影像分辨率為1.5 毫米。將實景模型與虛擬化場景相結合,真實重現了“天下第一雄關”的風貌。

小、快、靈,高性價比,DJI Mavic 3E 的出現,是大疆行業應用貫徹“平民化航測”理念的又一作品。相信它的面世,會給測繪工作者帶來更多便利。

註釋:

[1] DJI Cellular 模塊,部分國家及地區不提供此服務,詳情請諮詢當地經銷商。