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智航SF700A搭载T53P在露天矿山勘查中的综合应用
编辑: admin
来源: 南方卫星导航
2022-06-10
浏览量: 996

1.项目概述


1.1项目背景

应某市某矿区要求,核实矿业权开采范围的客观地质地形现状,核准采矿权人实际开采位置,利用智航SF700A旋翼无人平台搭载T53P倾斜相机,进行矿上倾斜摄影测量,获取高精度矿山矿山三维实景模型数据和正射影像。基于矿山三维实景模型数据得精度高、实时性、真实性等优势,动态监测矿区储量,为矿区系统政治管理提供基础数据,不断提升矿区的信息化水平。同时,还能够通过矿山三维实景模型运用相关软件进行实景三维要素采集。在三维数据采集软件中,基于矿山三维实景模型采集地物属性信息和空间要素信息,生成矿区范围的数字线划图,为矿区的进一步开采工作提供基础数据,为主管部门的决策提供丰富高效得数据。


1.2测区基本情况

该矿区所需测量区域东西长约4.8公里,南北宽约3.7公里,总面积约为15平方公里,高低起伏范围较大,需要开启仿地飞行。


1.3成果要求

最终生成的成果包括正摄影像图(包含总图和分幅图)、等高线图(包含250cm等高线和500cm等高线)、三维模型、矿区范围线划图。


2.技术路线

针对实际测区情况,以高精度得成果要求为标准,项目基于智航SF700A旋翼无人平台搭载T53P倾斜相机,借助相配套的南方航测数据处理软件体系,设计总体技术路线如下图所示:

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图1:技术路线

(1)像控点布设。为满足项目中多个环节得处理及检查要求,需要在测区内选取和实测一定数量的像控点。

(2)航测影像数据获取。利用旋翼无人机飞行平台,搭载五镜头设备,进行航测影像数据获取。

(3)照片数据预处理。无人机外业作业完成后,需要对差分数据和照片进行整理,包括POS和照片分组对齐、相片重命名等操作。

(4)影像空三。航测影像数据预处理完成后,依据影像POS信息、控制点信息,进行空中三角测量。

(5)成果数据生产。矿山三维实景模型、数字正射影像、数字表面模型生产是倾斜摄影技术中心时间最长的环节。借助专业软件,生成高精度矿山三维实景模型。

(6)数字线划图生产。在三维数据采集软件中,基于矿山三维实景模型采集地物属性信息和空间要素信息,生成矿山的数字线划图。


3.方案实施

3.1像控点布设采集

借助南方航次一体化处理软件,提前规划好像控点,在满足要求的前提下,尽量在矿区固定标识物。同时,将规划好的像控分布通过云端服务器上传至云端服务器,为实际像控采集提供依据。

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图2:像控点规划

通过像控之星软件,连接云端服务器,下载规划好的像控分布图,在现场布设采集像控。

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图3:像控点

 

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图4:像控点采集

像控点采集完成以后,使用南方航次一体化处理软件一键生成像控点点之记报告,并将像控点资料整理记录。

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图5:像控点点之记

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图6:像控点点之记

3.2 无人机外业数据采集

项目实施采用智航SF700A作为无人机飞行作业的平台,智航SF700A是目前市面上最为小巧得工业级智能无人机航空测量系统之一。具有上手块、精度高、航程长等优势。具备仿地飞行、PPK定位、毫米波雷达避障、下视激光雷达测距等功能配置。

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图7:智航SF700A无人机

南方无人机T53P倾斜相机,是一款具备增稳得小巧云台,能够提高正射影像采集的精度与效率。T53P倾斜5镜头相机具有全自动修复,总像素1.2个亿,完全满足此次项目精度要求。

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图8:T53P倾斜相机

智航SF700A搭载T53P倾斜相机进行航空影像采集。为满足成果精度要求,航线设计时采用了较高得数据采样率。倾斜摄影作业得飞行高度为96米,80%和70%得航向和旁向重叠度,1.5cm/像素。在天气及空域条件满足时,项目组实施飞行作业。项目组使用了中国移动CORS系统,通过试用实时RTK和后差分PPK结合得方式,获取高精度POS信息,为影像空三及建模提供高质量数据。

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图9:航线规划

3.3照片数据预整理

无人机外业作业完成后,需要对差分数据和照片进行整理。基于南方航测一体化处理软件SouthUAV 2.0,可以实现实时差分解析、后差分数据处理、POS和照片分组对齐、相片重命名等操作。

南方航测一体化处理软件,通过设备连接功能,直接从镜头读取影像数据,也支持从磁盘内读取照片数据,处理完成后将数据组织下载到指定位置,支持多线程同时下载5镜头数据,并且提供两种数据下载方式。支持自动对齐架次照片分组,自动识别地面点及废片,一键清除地面点和多有镜头的废片,也支持处理丢片、丢点等情况,提供插值和标记跳片工具,全方位处理所有数据异常情况。

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图10:照片数据整理

3.4影像空三

影像空三平差是倾斜摄影技术中的关键步骤,影响到矿山三维实景模型的精度。项目组使用ContextCapture软件完成影像空三处理。在处理过程中,刺点原则为:每个像控点刺点数量不能小于18张,每个像控点每个镜头的刺点数量不少于3张,且每个镜头不能在同一条航线上。

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图11:影像空三

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图12:像控刺点

3.5 成果数据生成

矿山三维实景模型生产、数字表面模型(DSM)生产及数字正射影像(DOM)数生产是倾斜摄影技术中的时间最长的环节。项目组使用ContextCapture软件完成相关成果数据生产。矿山三维实景模型得效果及精度是后续测图及矿山综合应用的基础数据,矿山三维实景模型成果需要保证纹理清晰、精度准确。

 

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图13:正射影像

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图14:正射影像

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图15:矿山三维实景模型

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图16:矿山三维实景模型


3.6数字线划图生产

基于矿山三维实景模型采集地物要素,需要借助专门的数字线划图软件。项目组采用南方航测三维测图软件进行数字线划图生产。南方航测三维测图软件,简称:uFeature3D,是一款集成测绘、CAD、GIS三个领域实用技术的桌面信息化测绘系统,系统提供空间和属性数据的浏览、查询、采集、编辑、管理、分析、制图输出等与测绘和GIS的核心功能,包括三维采集模块,支持用户在实景三维模型上进行地物采集并成图等工作,可以提供多种多样的量测和绘图工具,满足用户多样化的绘图要求。

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图17:数字线划图生产

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图18:等高线图

4.结果分析

4.1精度分析

使用ContextCapture软件进行影像空三操作,生成精度报告。在空三报告中查看所有控制点与检查点误差,如果精度达到规范要求,可以进行模型重建。如果空三精度未能达到要求,查找对应的原因,解决相关问题,重新进行影像空三,查看精度报告,直至检查点精度达到相关规范要求。

表1:检查点精度结果

点号

x差值(单位:m)

y差值(单位:m)

高程差值(单位:m)

1

-0.037

-0.045

-0.034

2

-0.039

0.025

-0.05

3

-0.021

0.013

-0.04

4

-0.045

-0.045

-0.039

5

-0.041

-0.029

-0.05

 

4.2模型效果图分析

查看生成的矿山三维实景模型数据和数字正射影像数据。矿山三维实景模型直观显示了矿山开采范围的客观地质地形现状,为主管部门得决策、矿上得规划,提供丰富高效的基础数据。

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图19:模型效果细节图

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图20:模型效果细节图

5.总结

在实际项目实施过程中,项目组得出如下总结及展望:

(1)此次项目的顺利完成,离不开智航SF700A的精度高、航程长、平台稳,T53P倾斜相机提供的高像素、高效率、高品质,以及覆盖航测全流程的系统性软件体系,包括智能化得南方航测一体化处理软件SouthUAV2.0,简便式像控采集的像控之星,满足多样化绘图的南方航测三维测图软件uFeature3D,云端互联得无人机管控平台系统。

(2)通过露天矿山勘查项目,验证了基于智航SF700A平台的倾斜摄影技术的精度可以达到露天矿山中得各项应用。

(3)基于智航SF700A旋翼无人平台搭载T53P倾斜相机,进行矿上倾斜摄影测量,获取高精度矿山矿山三维实景模型数据和正射影像,以此为基础数据,应用到矿山勘查得全过程,包括野外踏勘的路线设计、地址钻孔得三维施放,矿区道路得三维设计等。基于矿山矿山三维实景模型数据的前期规划,可以大大降低野外工作人员的劳动强度,降低踏勘成本,节省外业工作时间,提高外业生产效率。


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