大疆航測解決方案輔助高校工程建設

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原創： Enterprise DJI大疆行業應用

大疆精靈 Phantom 4 RTK 是一款小型多旋翼高精度航測無人機，面向低空攝影測量應用，具備厘米級導航定位系統和高性能成像系統，便攜易用。與之配套使用的大疆智圖航測軟件則可提供高精度的二維正射影像與三維模型。二者組成的軟硬件一體航測解決方案幫助用戶全面提升作業效率。DJI 大疆行業應用合作夥伴濟南賽爾無人機一直致力於航空攝影技術的研究與應用，最近濟南賽爾無人機在一次高校工程中使用了大疆航測解決方案，測量結果得到用戶充分肯定，並為後期工程規劃提供有效指導。

工程概況

測區是位於濟南市東部的高校公寓，佔地面積60 畝，屬於典型的小面積測繪場景。測量任務分為兩個部分：
1. 對已竣工的一期工程進行驗收測量，檢查綠化施工是否與設計規劃一致；
2. 對即將展開的二期工程進行測量，便於後期規劃。

作業流程

區別於傳統正射航空攝影方式，無人機傾斜攝影需要採集前後左右視角方位的原始照片，根據實時差分或後拆分得到的POS 數據進行空中三角測量解算，最後輸出高精度的精細三維模型，以輔助完成大比例尺的數字線劃圖（DLG）。

作業設備

1. 大疆精靈Phantom 4 RTK 無人機：傾斜攝影航飛；
2. 大疆智圖應用軟件：傾斜攝影航線規劃、傾斜攝影自動三維建模；
3. 賽爾SHAREGIS 軟件：傾斜攝影測圖DLG 採集；
4. RTK 基站：像控點採集；
5. 全站儀：全外業實測。

航線規劃與飛行設置

只需設置一次有效區域，大疆智圖即可通過傾斜攝影航線規劃功能自動生成5 組不同視角的航線，包括1 組正射航線和4 組不同朝向的傾斜航線。
飛行參數設置如下：

精靈Phantom 4 RTK支持斷點航飛，更換電池後，無人機可從上次斷點位置繼續拍照，無漏拍、多拍照片等現象發生。精靈Phantom 4 RTK連接網絡RTK實時定位，將獲取POS信息保留在照片EXIF文件內。

自動正射鑲嵌與傾斜三維實景建模

大疆智圖支持一鍵導入原始照片進行二維重建，自動快速輸出鑲嵌DOM 影像成果。
大疆智圖支持一鍵導入原始照片三維重建，可自動完成空三加密計算、TIN 構建及紋理映射等，最終獲取測圖用OSGB 格式傾斜三維模型。
內業人員在竣工核實報告製作過程中可以參考三維傾斜模型與甲方溝通併計算規劃核實所需面積數據，避免多次前往現場進行實地量測。同時，質檢部門可對比規劃核實報告與三維傾斜模型數據並進行實地測量評估項目完成情況。

DLG 數據採集

賽爾SHAREGIS 軟件可同時基於正射影像，傾斜攝影，採集出來的數據和OSGB 格式模型進行DLG 測圖，採集道路、綠化、圍牆等次要地物點平面位置。全站儀重點採集房屋坐標信息，從而與航測DLG 數據整合。

精度驗證

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二維精度驗證如下：
三維精度驗證如下：

實測證明，精靈Phantom 4 RTK 無人機的航測精度非常高：二維正射影像中，水平最大殘差為3.4 cm，中誤差為1.243 cm；垂直最大誤差為3.6 cm，中誤差為1.47 cm。三維模型中，水平最大誤差為4.7 cm，水平中誤差為1.891 cm；垂直最大誤差為2.8 cm，垂直中誤差為1.502 cm；高程最大誤差為9.3 cm，高程中誤差為3.102 cm，符合測量精度要求。

 

總結

 

大疆精靈 Phantom 4 RTK 為項目工程應用提供二維影像底圖和三維實景模型，數據成果更加直觀，工作效率顯著提高，技術應用方案的推廣非常有價值。濟南賽爾無人機表示，大疆精靈4 RTK 是一款性價比非常高的無人機產品，不僅符合城市航空測量體積小、重量輕的安全需求，其1英寸2000萬像素的相機也能在滿足一定地面分辨率的情況下進行免像控高精度航測。

為滿足竣工規劃核實的行政時限需求，更快更及時地交付規劃核實報告，大幅減少外業測量和內業質量審查時間，引進無人機進行傾斜建模已成為優選方案之一。

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無人機告訴你，如何用航測“重建”古建築？

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在歷史的長流裡

「文物」與「古建築」

承載著人類文明的發展

但隨著時代的變遷這些“寶藏”

也經歷著風吹雨打與人為損壞

在久經磨難後它們如何被修繕重建？

而對於古建築的保護又有什麼更有效的方式呢？

DJI大疆行業應用給出了專業的答案

今年3月，DJI大疆行業應用與武漢大學張祖勳院士團隊合作，為山西大同懸空寺建立高精度實景三維模型，為文物古蹟數字化提供技術支持，進而推動文物的研究、分析及保護。

 

– 懸空寺簡介 – 

懸空寺位於山西省大同市渾源縣恆山金龍峽西側翠屏峰的峭壁間，以如臨深淵的險峻而著稱。其原名為“玄空閣”，“玄”取自於中國傳統宗教道教教理，“空”則來源於佛教的教理，後因整座寺院就像懸掛在懸崖之上而改名為“懸空寺” 。金庸先生稱其：“於松不能生，猿不能攀之處，發偌大願力，憑空建寺”。2010 年，懸空寺入選《時代周刊》世界岌岌可危十大建築。

點擊觀看懸空寺三維模型 

影像採集的挑戰

懸空寺主體利用峭壁的凹凸部分巧妙地依勢而建，素有“懸空寺，半天高，三根馬尾空中吊”的俚語。驚險的地理位置對寺廟的三維建模是一個巨大的挑戰。 

傳統的近景攝影測量方式一般是人工手持或者安裝腳架進行拍攝、測量，這樣具有極大的作業風險，並且無法拍攝到高空的立面場景。如果採用固定翼航測方式，險峻的峭壁環境無法為固定翼飛機提供足夠的起降空間；即便從遠處起飛，固定翼飛機因無法懸停，同樣難以採集到立面影像。

 

而對於可在空中自由懸停的多旋翼無人機而言，這些挑戰迎刃而解。本次採集數據使用的是精靈Phantom 4 RTK ，它的軸距僅有350毫米，重量1391克，可由單人攜帶並且可在狹窄的空間自由起飛。 懸空寺所在的金龍峽是一個南北通透的峽谷，精靈Phantom 4 RTK克服了穿堂風的阻礙成功起飛。在沒有地面控制點的情況下，精靈Phantom 4 RTK仍可通過RTK提供的精准定位信息和高精度成像系統實現高達3厘米的平面精度和5厘米的高程精度

三維建模精準還原

為了更高效完成 3D 測繪的工作，本次作業採用由張祖勳院士團隊提出的“由粗到細”的影像採集策略：

1.  精靈 Phantom 4 RTK 拍攝少量影像

2.  大疆Terra 智圖建立測量區域的粗略模型

3.  在粗略模型上進行三維航線規劃

4.  精靈 Phantom 4 RTK 自動貼近飛行拍攝

5.  將細拍的 730 張照片導入大疆Terra智圖進行三維重建

 

整座寺廟呈“一院兩樓”般佈局，總長約32米，樓閣殿宇40間，構件變化繁多，建模工作量巨大。大疆智圖在6個小時內就完成了730張影像的高精度三維重建。整個建模過程全自動，無需人為再進行參數調整。

懸空寺佈局極為緊湊，六座殿閣相互交叉，棧道飛架，虛實相生，空間層次豐富。大疆智圖重建的高精度三維模型精準還原了建築內的錯落變化，大到滑坡，小至建築內的一根木頭斷裂，皆可清晰重現。

 

距離測量  

 

工作人員在三維模型上點擊目標部位，可以輕鬆測量出對應的坐標、距離、面積和體積，將原本只能由人工定性描述的問題數據化。在模型上發現受破壞或腐蝕的部位，還可進行標註並導出，為針對性的修復提供依據。

 

張祖勳院士團隊對該解決方案給予了高度肯定：

相對於傳統航測，大疆精靈4 RTK 無人機大大降低了數據採集成本，並提供了高精度的影像位置信息，簡化了數據處理流程。另外，大疆智圖軟件的建模效果很驚艷，是一款優秀的三維實景建模軟件。軟硬件之間無縫銜接，形成了一套高效率、高精度的攝影測量解決方案。“

文物數位化已成趨勢

文物古蹟是人類不可再生、不可永生的寶貴資源，是人類文明發展的見證。文物古蹟測繪不僅是一種保存文物數據的方法，也是展示人類文明的有效途徑。國家文物局已專門發文要求全國各級文物行政部門和文物收藏單位要高度重視預防性保護和數位化保護利用有關標準、技術的研究、應用和推廣，加強組織管理，加大人員、經費的支持保障力度。

 

大疆精靈 Phantom 4 RTK 和大疆智圖組成的高精度、高效率、低成本、低門檻的航測解決方案，將大力推動文物古蹟的數位化進程，為保護文化遺產貢獻科技力量。

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電力無人機巡檢中的RTK 技術

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Enterprise DJI大疆行業應用

近幾年，作為新興的巡檢工具，無人機已憑藉其機動靈活、成本低、環境要求低、便於攜帶和運輸、可帶電作業、不受地形限制等諸多優勢，在輸電線路的日常巡檢與精細化巡檢作業中得到了廣泛應用。

在以往各類輸電線路的巡檢中，特高壓輸電線路的巡檢一直是一個“老大難“問題（特高壓是指1000 kV及以上交流電網或±800 kV及以上直流電網，如浙北-福州的1000 kV特高壓交流輸變電、昌吉-古泉的1100 kV特高壓直流輸變電）。電力線路電壓等級越高，在其附近作業的無人機受到的電磁干擾就越大，越容易發生地磁信號、遙控、圖傳信號丟失等現象。 

那麼，無人機是如何克服強電磁干擾，實現高壓線路巡線的呢？這就不得不提我們今天的主角——RTK 定位技術。

觀看視頻，了解無人機RTK 定位技術

什麼是RTK 技術？

在認識RTK 定位技術之前，我們需要先了解衛星定位技術，又稱GNSS（GlobalNavigation Satellite System）技術。該技術通過測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，綜合多顆衛星數據，從而運算出接收機的具體位置。因為需要計算三維位置及偏差，所以需要至少4 顆衛星。  

GNSS 技術的優勢是：觀測時間短、提供三維坐標、操作簡便、全天候工作、功能多、成本低。

目前主流的GNSS 系統有北斗衛星導航系統（中國）、GPS（美國）、Glonass（俄羅斯）、Galileo（歐洲）等。但 GNSS 技術也有它的弊端，它可能因為各種原因產生定位誤差。

 

例如：衛星星載時鐘和接收機上的時鐘並不能始終保持同步，這就會造成時間上的偏差信號；如果在傳播過程中受到大氣層和各種障礙物的反射，信號傳播路徑就可能變長，造成測距誤差等。

這類定位誤差可達米級，甚至可能超過10 米。這樣的誤差，導致GNSS 系統無法滿足對定位精度要求高的行業及場景。

不過，聰明的科學家根據GNSS 定位技術的特點，研究出RTK 定位技術。

RTK是Real- time kinematic的縮寫，即實時動態，又稱載波相位差分技術。RTK是一種能夠提高GNSS系統定位精度的技術，它能夠將GNSS系統的定位誤差縮減到厘米級。

什麼是大疆D-RTK 技術？

DJI 大疆創新將RTK 定位技術應用到無人機中，並推出D-RTK 技術。D-RTK 技術的應用使得無人機具有高精度的定位及抗磁干擾能力。

經緯M210 RTK V2 使用的D-RTK 使用頻點：GPS：L1/L2；GLONASS：L1/L2；BeiDou：B1/B2；Galileo：E1/E5。

首次定位時間：< 50 s，定位精度：垂直1.5 cm + 1 ppm（RMS）；水平1 cm + 1 ppm（RMS）。

*1 ppm 是指飛行器每移動1 km 誤差增加1 mm。

當無人機進入變電站、鐵礦等強干擾的飛行區域時，即使無人機使用RTK 定位技術，強大的磁場依然會干擾無人機的電子羅盤，使其無法準確判斷航向，導致懸停位置發生偏移，增加飛行危險性。

針對此種情況，DJI 大疆創新首創將雙天線測向技術應用到無人機RTK 定位技術上，創造性地推出了D-RTK 高精度導航定位技術。

原有的無人機RTK 定位技術只有一根天線，僅能獲得流動站與基準站的精準位置關係，無法提供準確的流動站航向信息。而雙天線測向技術在流動站一根天線的基礎上另外又增一根天線，流動站分別將兩路信號接收解算後，以其中一路接收天線的數據做基準，向另一路接收天線發送解算修正信息，完成天線2 跟天線1 的相對精准定位，從而獲得兩根天線之間的相對矢量。

該矢量經過數據處理後可為無人機提供航向信息，使無人機獲得高精度的二維信息，即位置與航向信息。天線之間的相對距離越遠，定向精度越高。

 

D-RTK 技術在電力巡檢中的應用，為無人機帶來了更強大的抗磁干擾能力與精准定位能力，即使在特高壓輸電線路等磁場干擾較強的區域，也依然能靠近電力設施，在電子羅盤受擾後提供精準航向信息，保證定位精度，降低飛行風險、提高作業效率。

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