王長健

天寶無人機系統(tǒng)在地理信息數(shù)據(jù)采集中的應用

王長健

(鹽城市大豐區(qū)規(guī)劃測繪院，江蘇鹽城224100)

一、天寶無人機系統(tǒng)

天寶無人機系統(tǒng)不僅包含無人機本身，還包括后續(xù)的處理軟件和分析軟件，從而形成整體的解決方案。

天寶無人機主要有天寶UX5和UX5 HP固定翼無人機，以及天寶ZX5多旋翼無人機，還包括對應的控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和其他附屬設備。整個天寶無人機系統(tǒng)性能優(yōu)越、堅固耐用、易于維護，且能夠應對各種地形和各種極端天氣條件，從而滿足各種測繪任務需求。

1．天寶UX5無人機

天寶UX5固定翼無人機通過強勁的設計，從根本上簡化了工作流程，提供反向推進力及自動故障安全程序等強大技術，從而形成了一個完整的系統(tǒng)，為快速和安全的航拍數(shù)據(jù)采集建立了標準，如圖1所示。

圖1

天寶UX5確保了在具備超高影像質(zhì)量的同時伴有很高的攝影測量精度。所采用的相機有一個大的影像傳感器，即使在較暗或多云天氣情況下，仍能拍攝非常清晰、色彩豐富的影像。2400萬像素的相機及其定制化的光學性能，使UX5的數(shù)據(jù)拍攝效果能夠達到2 cm的分辨率。天寶UX5的結構以天寶專利生產(chǎn)方法為基礎，把耐沖擊塑膠泡沫結構和內(nèi)外復合材料結合在一起，使UX5具有經(jīng)久耐用的堅固性能。天寶UX5卓越的設計可以確保幾乎在任何位置和任何天氣條件下都能投入使用。無論是在陰雨條件下沿著多風的海邊飛行，在炎熱的沙漠中飛行，還是在多雪的山區(qū)地形上方飛行，天寶UX5都可以采集高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。另外，天寶UX5無人機采用了一種先進的控制方法，以反向推進力為基礎，能夠?qū)崿F(xiàn)精確和可預見的降落。

2．天寶UX5 HP無人機

天寶UX5 HP固定翼無人機系統(tǒng)集成了一個高性能的天寶GNSS接收機，以及全新的具有全相幅傳感器和3600萬像素Sony a7R相機，可以采用動態(tài)后處理( PPK)技術進行航空影像測繪作業(yè)，從而提供影像數(shù)據(jù)采集效率和最終數(shù)據(jù)成果精度，生成的正射影像能夠達到1 cm的分辨率，生成的3D模型可以達到1000點/m2，如圖2所示。

圖2

UX5 HP可以根據(jù)不同的任務需求選擇不同的相機和鏡頭配置，從而提高工作效率?？蛇x擇的相機有近紅外相機或RGB相機，可選擇不同焦距的鏡頭，包括35 mm、25 mm、15 mm。35 mm的鏡頭可以獲得很高的精度，15 mm的鏡頭可以獲得很廣的角度，25 mm的鏡頭可以兼顧影像的精度和覆蓋的范圍。此外，天寶UX5 HP無人機系統(tǒng)集成了高性能的天寶GNSS系統(tǒng)，采用PPK作業(yè)，減少了對地面控制點的需求，這不僅節(jié)約了外業(yè)布設控制點及內(nèi)業(yè)刺點的時間，還減少了外業(yè)在危險區(qū)域工作的風險。與天寶UX5無人機系統(tǒng)一樣，可以在堅固耐用型Trimble平板電腦上利用安裝的Trimble Access航空影像應用程序來操作天寶UX5 HP無人機。在該航空影像應用程序上可以進行航拍任務規(guī)劃、執(zhí)行飛行前檢查和監(jiān)控飛行等。所有這些都采取直觀的工作流程，能夠確?？煽康慕Y果。

3．天寶ZX5無人機

如圖3所示，天寶ZX5多旋翼無人機設置快速，操作簡單，可以快速采集外業(yè)數(shù)據(jù)，并生成動態(tài)的可交付成果。天寶ZX5多旋翼無人機在幾分鐘的時間內(nèi)就可以設置好，它配備了一種領先的飛行控制系統(tǒng)，具備良好的性能和精度。其垂直起飛和降落的能力使用戶能夠在狹窄的地方和阻塞不通的環(huán)境下工作，而這些工作環(huán)境對于固定翼解決方案來說是不太合適的。因此天寶ZX5多旋翼無人機可用于快速執(zhí)行棘手的任務或日常作業(yè)，甚至在狹小的空間內(nèi)也可以運作。它無須發(fā)射器，可以應用于各種航空測繪和勘測行業(yè)，還能提供簡單的外業(yè)到內(nèi)業(yè)工作流，可以非常輕松地與天寶的其他技術結合起來。天寶ZX5多旋翼無人機系統(tǒng)包含一臺16 MP Olympus相機，用戶可以采集高質(zhì)量的航空影像并將地面采樣間距( GSD)縮小至1 mm，獲得更優(yōu)的圖像品質(zhì)。

圖3

二、處理軟件

天寶無人機系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)處理軟件主要有兩種: Trimble Business Center Aerial Photogrammetry模塊和Trimble Inpho UASMaster軟件。

Trimble Business Center Aerial Photogrammetry模塊可以與Trimble Business Center標準或高級的測量模塊無縫協(xié)同地工作，能夠處理完整的測繪項目，包括航空影像、Trimble VISION影像和全站儀觀測數(shù)據(jù)。此外，GNSS信息、基站數(shù)據(jù)和機載影像可以導入模塊，以產(chǎn)生飛越區(qū)域的點云、不規(guī)則三角網(wǎng)( TIN)模型和等高線圖。然后，它們可用于計算體積、制定開挖規(guī)劃、排水規(guī)劃及其他功能。

Trimble Inpho UASMaster模塊將易用性與攝影測量工作站全面強大的功能結合在一起，從無人機航空測繪和測量系統(tǒng)采集的影像中創(chuàng)建強大的交付成果。基于先進的Trimble Inpho技術，該軟件在非攝影測量人員接近黑匣子的簡單工作流與攝影測量專家的工作流之間架起了橋梁，填補了他們之間的空缺。UASMaster包含先進的技術，這種技術經(jīng)過定制，能從無人機的數(shù)據(jù)特性中給出高質(zhì)量的結果，并集成到Inpho軟件的攝影測量工作流和第三方工作流中。

三、成果分析軟件

影像成果分析軟件主要為eCognition軟件。eCognition是一種基于對象的影像分析軟件，它模擬人類大腦認知原理并結合計算機超級處理能力，即計算機自動分類的速度+人工判讀解譯的精度。eCognition軟件可以集合航空、航天、雷達、點云、矢量等各種數(shù)據(jù)類型，采用自動、監(jiān)督分類及人工編輯相結合的方式，根據(jù)實際生產(chǎn)情況，制定標準工程化作業(yè)流程，規(guī)范作業(yè)生產(chǎn)，以更加方便、快捷、直觀的方式服務于地表解譯的實際工作，更可根據(jù)需要及自身條件批量化處理海量數(shù)據(jù)，以更智能、更精確、更高效的方式將對地觀測遙感影像數(shù)據(jù)轉化為空間地理信息。

四、天寶無人機系統(tǒng)應用

航空攝影測量數(shù)據(jù)采集曾經(jīng)只局限于大型攝影測量公司，現(xiàn)在無人機系統(tǒng)( UAS)可以作為一個革命性的工具用于測量人員及其他地理信息專業(yè)人士。天寶公司通過簡化曾經(jīng)復雜且耗時間的過程，制訂出一個航空影像測量解決方案新標準。航空影像測量解決方案采用一系列程序可以讓測量和地理信息專業(yè)人員從一個安全的地方在很短的時間內(nèi)(不超過1 h)收集到大量的數(shù)據(jù)(幾平方千米)。天寶無人機航空影像測量解決方案是一個理想的、革新的工具，可應用于測量、露天礦山、石油天然氣、垃圾填埋和環(huán)境保護等方面，如地形調(diào)繪、站點及路線規(guī)劃、過程監(jiān)控、體積計算、災害分析等。

(本專欄由天寶測量部和本刊編輯部共同主辦)

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