无人机

改用无人机测绘铁路线,费用减半,时间节约3/4!

今天的案例向您展示的是交通工程公司JLP如何使用eBee RTK对48公里长的铁路廊道进行测绘。JLP公司使用eBee RTK不仅获取了高精度的测绘数据,而且所花费的时间是传统测绘的1/4,费用仅占载人机航测服务的一半!


加利福尼亚高速铁路局负责美国高速铁路的规划、设计、建设与运作。按照计划,到2029年,JLP参与的这个交通项目将连接美国的“大区域圈”:人们可以以时速超过320千米的速度穿梭在旧金山与加利福尼亚之间,两地之间只需不到3小时即可到达。


2015年初,铁路局就选择了联合企业对铁路线路实施了初期环境工程的工作。作为被选中的联合企业一员,JLP公司的主要负责工程设计的工作,即申请美国 “环境评审同意书”的准备工作。此项工作截止日期为2017年11月,这意味着JLP公司必须在2016年初完成初期的工程工作。


项目挑战


从洛杉矶至阿纳海姆市的铁路廊道没有可用的测绘数据。而且这段廊道线路存在许多问题,如果使用地面测绘技术不仅耗时而且会遭遇很多麻烦。需要测绘的这段铁路廊道长48公里,宽457米,处于活跃的铁路廊道区,这里每天都会有100辆火车经过。


“传统测绘需要花很长的时间才能获准接近通行的铁路进行工作,而且不断通行的火车也会对地面测绘工作造成干扰,”JLP副总裁Marc Cañas先生说到。“因此我们最初的计划是使用载人机进行传统的空中测量,但载人机测绘服务公司说他们需要8至10周来飞行和处理数据”。因为我们的项目时间并不充裕,所以我们后来决定使用eBee RTK来工作。


 “最初的计划是使用载人机进行传统的空中测量,但载人机测绘服务公司说他们需要8至10周来飞行和处理数据”。


 “我们选择eBee RTK是因为它能提供高质量勘测级精度的数据,这是我们项目必需的。 另外,eBee RTK小巧轻便,易于携带——我们因此可以在实地轻松飞行,不需要任何发射系统来辅助起飞。此外,测绘工具的安全性对我们也至关重要,因此软件的地理区域限制性能也是我们项目必须的。使用eBee RTK的eMotion软件,我们可以提前进行任务规划,也可以做模拟飞行,这让我们在实际作业中充满信心,减少担忧。”


试飞、任务规划、实际作业


 


“我们开始用eBee RTK做了几次试验飞行,” Cañas先生说,“试验之后我们决定规划一个1500英尺乘5200英尺的多边形飞行区域,重叠区域约300英尺,这里我们设置了控制点。试验飞行证明这种方法不仅适合铁路廊道测绘,而且能让我们在实地飞行时大量节约时间。”


JLP团队在eBee RTK的eMotion软件中将地面精度设置为3.6厘米/像素。这个参数能够保证无人机在低于400英尺(美国FAA限定的无人机最高飞行高度)的高度飞行时可获取高质量的正射影像图。“我们将图像重叠率设置为69%。这个重叠率不仅可满足我们在城市环境中的测绘要求,也将无人机的飞行时间控制在电池的安全供应范围。” Cañas先生补充说。


“我们将图像重叠率设置为69%,不仅满足了我们在城市环境中的测绘要求,也将无人机的飞行时间控制在电池的安全供应范围。”


JLP团队使用eMotion软件进行飞行规划时也考虑了高程数据,以保证无人机与地面保持稳定的高度飞行。“我们在规划任务时使用了航天飞机雷达地形测绘(SRTM)数据,因为我们放弃了无人机组队飞行,而选择了进行一系列的单架无人机飞行,然后将数据进行覆盖。我们认为这种方式可以给我们最好的结果,让我们观察项目期地面标高的变化。” Cañas先生说。


 

eMotion2软件截屏,显示项目中(共41航次)某次无人机航行正在处理中。


“对我们而言最大的挑战来自寻找合适的起飞与降落点,” Cañas先生介绍说。“我们先是在办公室里做好航行规划。软件里看在办公室里规划好的起飞降落点堪称完美,但当我们到达现场时却发现这些地点的空中布满电线或路灯,或存在谷歌地图中也没有显示的建筑物。 我们的项目测绘区域100%都是城市环境,这本身就是一个挑战。我们后来学会了在某些您绝对想象不到的地方降落。测绘环境让我们不得不选择这些地方,我们也很自豪我们成功克服了这些困难!”


项目重叠的飞行区域共设有82个地面控制点。为什么飞行eBee RTK无人机时还需要设置这些控制点呢? Cañas先生解释说:“在我们项目的测绘环境中,我们不能完全倚靠虚拟的RTK网络,因为有些地区RTK信号可能中断导致问题。另外,我们了解到RTK无人机技术以往并没有用于如此大规模的测绘,因此设置地面控制点可以给我们更多的保证。后来,随着我们使用eBee RTK无人机进行测绘的次数增加,我们对eBee的RTK网络越来越有信心,现在我们的项目都不再需要额外设置地面控制点了。”


为测绘48公里的铁路廊道——61平方英里的区域——JLP的三位无人机驾驶员共使用eBee RTK飞行了41个架次,捕捉图像11800张,每航次的平均飞行时间为28分钟,平均飞行高度为200英尺。JLP的无人机工作人员使用Pix4Dmapper Pro软件来处理数据,处理一个航次捕捉到的图像平均需要2至3小时。


项目工作流程


  1. 使用谷歌地图定位铁路廊道
  2. 创建飞行边界
  3. 规划地面控制点位置
  4. 向土地拥有者提交飞行规划&项目边界申请许可
  5. 设置地面控制点
  6. 联系地方航空管制塔协商飞行限制区的飞行计划
  7. 首先在关键区域飞行eBee RTK(如近机场&其他限制区域的区域)
  8. 继续进行一系列的飞行
  9. 使用Pix4Dmapper Pro软件处理数据
  10. 创建数字地面模型
  11. 向客户提交数字地面模型(DTM)与正射影像图



项目结果


JLP首次大规模无人机项目的高效率超出了他们的期待。Cañas先生解释说:“我们用了不到1个月的时间对人口密集的城市廊道进行了测绘。如果我们当初使用传统的测绘技术将需要18个星期,是使用无人机测绘的4倍时间。而且如果我们采用载人机航测的方式,那么项目费用将会是现在的两倍。”
传统测绘需要花费的时间是使用无人机进行测绘的4倍。


更不用说我们使用无人机测绘生成数据在质量和效率方面都十分“优秀”,Cañas先生说到。“我们获取了精度为3.8厘米/像素的正射影像图——远远超出载人机航测获取的精度效果——我们生成的数据模型在水平精度和高程精度上都达到2.5至5厘米/像素——这样的精度是传统测绘完全无法做到的。”


“我们的项目是21世纪的新项目,将运用的也是21世纪的新技术,所以我们希望确保我们能将每一件工作做到更好,更快,更经济。我们需要在很短的时间内对这段铁路廊道进行细节测绘,eBee RTK正好满足了我们所有的要求!” Cañas’先生满意地说到。 


 
Postflight Terra 3D (Pix4D)软件的截图,显示项目某区域密集的点云。


 
部分等高图展示,图中为坐落在铁路项目区域的Rio Hondo河。


自使用eBee RTK测绘了第一条铁路廊道之后,JLP紧接着使用无人机测绘方式完成了好几个项目,都获得了令人印象深刻的优秀成果。“例如,我们为美国CSX铁路公司测绘了两个铁路站点,为南加州通勤铁路系统测绘了8公里长的海岸线铁路通行线路,” Cañas先生介绍道。“我们使用无人机完成的这些项目都获得了项目想要的精度,并且费用只占了使用传统测绘方法的一部分。”


作为全球销量最高的微小型工业级无人机,senseFly公司的eBee系列无人机在世界各地多个行业得到应用,并被评价为提供高效低成本测绘方案的理想测绘工具。


大佥国际有限公司为senseFly公司中国区官方代理,将陆续为中国客户分享这些应用案例,希望给中国客户带来启发,更好地管理自己的资产。


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