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直接地理配准与传统的空中三角测量系统

今年早些时候,YellowScan的应用工程师PierreChaponnière谈到了直接地理配准对于同步LiDAR /摄影测量与传统航空三角测量系统的好处,并举例说明了它在法国一个采石场的案例研究中的应用。这个主题回顾了我们在一篇关于如何使用无人机进行航空测量的文章中讨论过的一些信息,而不是争论摄影测量与LiDAR。

为了开始演讲,皮埃尔讨论了空中三角测量和直接地理配准之间的主要区别。正如皮埃尔所说,“空中三角测量(AT)是一种向上的工作流程”。简而言之,这个过程通过识别地面控制点(GCP)或收集图像上的连接点(可以是图像或LiDAR点云)来定位和定位您的平台,然后生成结果,例如正射影像。

在另一方面,直接解(DG)包括使用高档的IMU - YellowScan提到Applanix APX 15 -造成“一个centidegree精度轧制,俯仰和航向”。这意味着可以获得平台位置和方向的完全精确度,并准确定位LiDAR或摄影测量像素的每个点。“这使您能够快速地对任何点进行地理配准,因为您已经进行了地理配准,您可以只定位数据”。

付诸实践

在介绍和比较两种方法后,皮埃尔进入了一个占地25公顷(ha)采石场的案例研究,该场地位于法国南部,有140米深的坑和高陡的墙壁。案例研究包括收集不同的数据,如季度地图和体积计算,在同一天使用三种不同的调查方法,具有相同的天气条件和小时位。其中一种方法是地面激光雷达系统(TLS) - 安装在三脚架上的Trimble TX5,频率高达976kHz,最远可达120米。

然后,有DJI Inspire,用作传统空中三角测量系统的摄影测量传感器,配备1600万像素摄像头。

与此同时,YellowScan在无人机上使用配备Applanix APX15的LiDAR扫描仪测量仪,安装在一台配有24MP摄像头的组合中。

设置

设置TLS并非易事。最初,网络设置相当棘手,因为您需要设置棋盘以实际定位三脚架并实现对扫描仪的绝对定位参考。然后,您需要使用一些反射球体来移动您的站点从一个到另一个。皮尔补充说:“因此,地面激光雷达扫描中有很多运动和大量活动部件”。

“那么,就DJI Inspire和摄影测量过程而言,在飞行计划方面的操作限制相当简单,”皮埃尔继续说道,“你在飞行前唯一需要做的就是拥有一个地面控制网络点和目标,以实际从无人机射击他们,然后能够在你的收购可视化他们。因此,这需要花费一些时间和精力来部署“。

关于YellowScan Surveyor Combo,您只需要一个在PPK模式下工作的GNSS基站。这意味着您可以使用无人机距离它5公里,您仍然可以获得良好的校正结果。但是,由于扫描仪的射程有限,您需要根据地形调整飞行高度。

时间和结果

在计算并将每个方法的结果并排放置之后,显而易见的是真正的差异,优点和缺点彼此之间的区别。

在6小时内,TLS覆盖了22个站点,1公顷,并产生了2Gb的数据,而具有DJI Inspire的AT过程覆盖了25ha,花费了相同的时间(10x10分钟的飞行和准备),并生成了6Gb的数据。但是,由于光度的变化,DJI Inspire需要两天时间才能完成整个过程(在特定时段每天3小时)。

最重要的是,配备DG系统的YellowScan Surveyor Combo在2小时内完成了25公顷的飞行,只需要4x10分钟的飞行和准备,因为它只需要在采石场的特定部分上进行一次通过以捕获必要的点。结果是来自LiDAR扫描仪的4.1Gb数据和来自24MP相机的6.7Gb数据。

此外,您需要考虑手动处理的时间(您需要干预流程以实现所需结果)和机器处理(您可以让计算机单独处理数据)。

因此,TLS花了+3个小时来完成这个过程:+2小时移动球体并对齐棋盘,以及+1小时将数据导出到计算机。

DJI Inspire在手动处理阶段没有任何时间,因为它是一个自动化过程。但是,计算机处理空中三角测量,检测GCP并创建密集云需要+12小时。此外,YellowScan还决定对从高分辨率24MP相机拍摄的6.7Gb数据执行AT处理,最终耗时+40小时。

最后,YellowScan Surveyor花了+ 3.5h来执行PPK过程,分类和匹配线,处理DG图像以及正射生成。此外,计算机花了+ 2小时来执行匹配和分类过程。

覆盖率生产率

最后,所有这些步骤都转化为每个流程的单个产品:

TLS生成一个未分类的2Gb LAS文件,地面采样距离(GSD)为1cm,这意味着它的生产率为0.1ha / h;

DJI Inspire 16MP摄像机AT处理产生了一个未分类的0.6Gb LAS文件,GSD为10cm,最终生产率为1.4ha / h,而YellowScan 24MP摄像机AT处理完成了一个未分类的10Gb LAS文件, GSD为2cm,生产率较低,为0.5ha / h。

这里占主导地位的是YellowScan Surveyor,它生成了一个分类的2.7Gb LAS文件,带有彩色DG,GSD为5cm。生产率是四个中最高的,为3.3ha / h。

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