基于ZR-M66 & M3D的高精度高效率倾斜摄影建模技术案例

地形探索者 · 发表于 2020-3-17 16:53

踏遍青山人未老，量天测地绘新图；天地之功不可仓卒，艰难之业当累日月，是每个测绘人的写照。自ZR-M66六旋翼无人机和Mirauge3D（简称M3D）正式面向市场以来，全国范围内已累计服务诸多企事业单位。ZR-M66让测绘工作变得更加简单，M3D也用其强大的空三解算能力征服了广大内业工作用户项目上的难题，两者的结合让航测人员不再因项目难度大、空三数据量大而苦恼，大大提高了倾斜摄影内外业数据处理工作效率，此次为大家带来基于ZR-M66和Mirauge3D产品生产实景三维模型和DSM、DOM成果的实际工程案例。

1 项目概述

该项目位于云贵高原1000米海拔的重庆山区，地势起伏较大、山高坡陡，飞行难度极大。

2 技术路线

为了保证地面影像分辨率达到2公分要求，必须采用仿地飞行方式采集数据。本项目最终选择的是致睿智控ZR-M66六旋翼无人机搭载五镜头倾斜相机进行倾斜影像的数据获取，利用Mirauge3D软件进行空三加密，再构建实景三维模型和DOM、DSM，技术路线如下图所示。

3 生产作业流程实施方案3.1 外业实施概况

（1）资料收集和准备工作正式作业前，收集测区相关资料，制定无人机倾斜航飞技术方案，明确测区范围、地面分辨率、影像重叠度、飞行航高飞行架次等信息，进而实施航飞作业。像这种地势险峻的地方，得严谨地考量整个地形情况，在完美避开每个雷区的同时满足地面分辨率、影像重叠度等数据精度，它十分地考验飞手的心理素质和飞行技术。

（2）飞行平台采用的是ZR-M66六旋翼无人机，这款产品方面具有多项非常显著的优势：空载续航60分钟，挂载相机续航50分钟，作业效率非常高。飞机起飞重量不足7KG，抗风达到6级，产品便携性好，无人机的机臂、螺旋桨、脚架、电池、挂载板、相机采用快拆结构，都可以拆卸下来，除了电池和相机、挂载板外的所有组件可以存放在一个23寸的登机箱包，使得做项目的时候可以带上设备上民航托运，如果是开车也可以轻易得放在绝大部分小轿车的后备箱；飞行系统是基于底层开发，可仿地飞行，不设定电子围栏，在限飞的应急航飞项目区域内可以随时起降，不像别家产品需要申请空域了才可以航飞，耽误宝贵作业时间。

（3）像控点布设以及测量根据项目实际需求，参照谷歌地图，对测区内情况做分析，预选像控布控，尽量选取空旷无遮挡的地方布控。

（4）依照外业航空摄影测量规范及测区实际地形设计航飞范围和路线。按照技术要求，获取对应分辨率倾斜影像数据，其航线设计如下图所示：

3.2 内业详细流程3.2.1 空中三角测量

空中三角测量：将影像数据、POS数据以及控制点数据导入Mirague3D软件中进行空中三角测量，分别经过空中三角测量、刺像控点、区域网平差，再最后生成三维实景模型。

M3D软件优势：采用自创的并行空三与递归式融合技术，将多块空三结果融合成一个整体，突破海量城市倾斜数据处理效率瓶颈，提高空三处理效率和精度，也避免了接边问题。仿地飞行的奇特数据（如图8），大面积的倾斜数据，不同高度的不同相机的多元数据，弱纹理数据等等，空三一遍通过，而且用时少，效率高。

对于海量无人机倾斜摄影数据，往往存在只有GPS而无IMU的情况，如果仅根据GPS坐标搜索相邻影像，对于斜片往往无法得到正确的邻近影像结果。对此，Mirauge3D采用机器学习的方法，在不需要影像姿态值的情况下自动为每张影像寻找邻近影像，进而极大地提高空三特征匹配效率，如图9、图10所示。

3.2.2 刺像控点

空三完成后，将控制点与影像进行人工关联操作,每一个控制点在刺8张及以上的影像较好，控制点一般要刺在东南西北四个角落以便控制整个区域，控制点在3个及以上的有效。

3.2.3 区域网平差

通过空三加密后的连接点和控制点坐标文件，实现多视角影像自检校区域网平差迭代计算，通过多次反复联合解算，最终得到符合精度要求的平差结果。

3.2.4 模型生产

在Mirauge3D软件中，平差后，控制点满足精度要求后，即可调整模型生产范围，提交三维重建，最后获得高精度的实景三维模型。