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无人机测绘PK传统测绘哪家强?140公里铁路廊道测绘见真章!

导语:两家供应商采用传统测绘技术测绘分配给他们的铁路廊道,但第三家供应商却选择使用senseFly测绘无人机eBee从天空获取数据。


与土耳其政府签订了第一个无人机测绘合同之后,Artu Harita公司使用senseFly公司的测绘无人机eBee为一条长达140千米的铁路走廊进行了测绘制图。公司提供数据产品的高质量与高效率给了客户深刻印象,并在与传统测绘的竞争中完全胜出。


当时土耳其国家铁路局需要测绘一条铁路走廊——连接首都Ankara与Izmir城市之间的走廊——其工程部门将此条路线划分为三个大致相等的路段,并与三家不同的供应商签订了测绘合同,以降低项目风险,遵守土耳其的招标法律,并比较三家的结果。 


两家供应商计划采用传统的地形测绘技术,比如使用GPS基站与全站仪测绘分配给他们的铁路走廊。但第三家供应商却选择了不同的办法,雇佣工程服务公司Artu Harita使用senseFly测绘无人机eBee来从天空获取数据。


“以往,客户的航空摄影测量数据都是使用直升飞机收集的,但这次项目,铁路局指定使用无人机来完成,”Artu Harita公司Diner Yilmaz先生说明,“此次测绘要求的精度为15cm/像素(我们以往做过要求10cm/像素精度的项目),而且他们的10位工程师还想去实地进行布点测量,这样可以用于检查我们的数据。”


连接ManisaUsak,长140公里的铁路走廊途经多种地形。


此次Yilmaz团队签约测量的铁路走廊连接ManisaUsak,共长140公里,宽600米,测绘总面积为11000公顷。


“我们在过去的两个月里,在各种天气条件下,对平原、山丘与城市地区进行了测绘,”Yilmaz先生说。“如果使用传统测绘技术是不可能像我们这样对所有的这些地区进行测绘的。例如,我们这里东部的山区人们就很难进入,无论是驾车还是徒步都很难进入这块区域。但使用eBee就可以对这个区域进行航拍,在eBee捕捉图像后,我们的工程师就可以处理这些图像,生成这块区域的数据。 ”


客户需要的是矢量数据。Yilmaz先生的团队生成的点云可以让客户轻松识别和测量建筑物、道路、路灯、电力线、植被、铁路等。“在土耳其,矢量数据是最重要的,”Yilmaz先生强调说,“因为在土耳其我们没有国家地理信息系统,无法整合或添加至之前的数据。”



铁路局要求的矢量数据示例,等高线以1米为间隔——此图使用Bentley公司的MicroStation V8软件浏览。


无人机测绘的优势

Yilmaz先生与他的团队对使用无人机获取点云并不陌生。 他们仅仅在过去的15个月里就使用eBee服务了22个项目, 90次飞行,共计200小时的飞行时间。“我们使用无人机服务了多个不同项目,包括测绘公路、铁路, 电力线,水坝与建筑项目,还有新能源等其他项目。 对我们而言,使用无人机测绘生成的数据就是用户友好,质量保证,价格实惠最好的呈现。”


“无人机测绘的另一大优势则是可在低空飞行,”Yilmaz先生说,“无人机飞行高度比直升机低很多,我们可以不必顾虑通常高1千米的云层对飞行的影响。 以这次铁路走廊测绘项目为例,我们仅仅在300多米的高度飞行。无人机飞行的灵活度非常重要,因为有时我们在气候的影响下只有一小块天空可供飞行。  


无人机测绘VS传统测绘


Yilmaz先生说到,此次测绘项目中无人机收集到的大量可用数据很明确地将无人机测绘技术与传统测绘技术区分开来。

“两种测绘方式最主要的区别在于所需人力的多少——传统测绘中您大概需要1012位工作人员——而且您还需要各种GPS仪器。”他说到,“使用传统测绘您可能会得到5米,10米,或20米的精度,但使用eBee我们可以得到平均为20cm/像素的精度。对于100公顷的地方而言,如果使用传统的测绘方法,您也许能得到30000个点;但如果使用eBee,我们测到的点可以达到2500万个。 因此使用无人机测绘我们能让您看到更清晰的地形与地面——包括树木,石头。”


使用无人机快速生成数据也是无人机测绘的优势之一,Yilmaz先生说:“传统的测绘方式需要不少人力,时间,以及测绘工具。使用eBee,我们只需要工作人员标画和设置地面控制点,飞手操控无人机。 整个工作我们只需要4位工作人员, 再加上45位兼职人员帮助设置地面控制点。”


“传统的测绘方式需要不少人力,时间,以及测绘工具。使用eBee,我们只需要工作人员标画和设置地面控制点,飞手操控无人机。”



Diner Yilmaz先生,土耳其测绘工程公司Artu Harita Bilişim GIS Mühendislik的技术总监。


无人机测绘方法


Yilmaz先生使用eBeeeMotion软件进行飞行规划,将长140公里的走廊划分为多个长16公里的路段,并且在每条路段的中间选择起飞点。 无人机操控手到达起飞点后,首先将eBee朝一个方向飞行(在每个路段先向一个方向飞行8公里然后返回。),然后向路段相反的另一端启动“飞行&返回”。

“这个项目的飞行规划比较特殊,也比较复杂,因为不像以往那样在eMotion软件中设置矩形或多边形飞行区域,相反的我们需要手动设置飞行路线,这让我们在飞行规划上花费的时间比以往长。”Yilmaz先生说。



eMotion飞行规划横跨每个16公里路段的西半部分。 黄线表示”飞行8公里,返回8公里”的飞行路线,绿线标明的是道路的边界,而中间的浅灰色线条为项目建议的铁路路线。


Yilmaz先生在eMotion软件中将地面精度设置为10cm/像素。这是基于对eBee能力的了解而设置的精度,实际上超过了客户15cm/像素的精度要求。设置精度后,eMotion自动计算出eBee需在起飞点320米高处飞行,每次飞行将平均捕捉300张图像(整个项目30此飞行总共捕捉9000张图像)。


当一位(有时是两位)无人机操控手在规划和飞行无人机时,Yilmaz先生团队的另外三位地勤工程师和几位当地的临时协助人员被分成两个小组,负责设置地面控制点(GCPs)。一个四人小组在无人机前2030公里处设置地面控制点,而另外一个由当地协助人员组成的小组则在更前面的20-30处进行布点工作。 但项目开始后不久,Yilmaz先生就意识到这种仅沿项目建议的铁路路线布地面控制点是不够的。


“我们在eMotion软件中设置图像的横向重叠率至少为50%, 航向重叠率至少为80%,但正确拼接图像仍然是一个挑战。这种情况下图像很难按照道路的宽度来拼接,所以我们设置了额外的两条地面控制点路线:两条线路都设置在测绘区域的边缘,”Yilmaz先生说明,“这样无论无人机是在铁路路线的哪侧飞行,我们都可以使用中央铁路路线的一个地面控制点,与无人机飞行路线上的另一个地面控制点,将图像控制在正确位置。



测绘团队一共设置了三条地面控制点(GCPs)路线,一条沿项目建议的铁路路线(上图中间的绿色线),另外两条在两侧,这样可以将无人机图像控制在正确的位置。


“这种情况下图像很难按照道路的宽度来拼接,所以我们设置了额外的两条地面控制点路线将每张无人机图像控制在正确的位置。“


此次项目总共设置了约900个地面控制点。其中500个我们告诉了客户,余下的400个我们用于提高结果质量。


Artu Harita公司的4人团队一共在外作业了60天,其中20天是用于eBee飞行。


eBee捕捉的图像连续传送至公司进行数据处理。公司10位工程师接手了数据处理工作。


“他们处理了所有的后期工作,包括图像处理,点云分类(该工作为手动与自动方式兼用),将地面数据转化为数字模型与不同类型额图像,”Yilmaz先生说到“后期信息处理额工作共用了40天。”


项目结果


从开始到结束此项目共用了三个月的时间。“另外两家采用传统测绘方式的公司完成此项目各用了近1年的时间。 并且因为采用的是人工检测GPS的方式,他们最终无法向客户提供正射影像图,而且他们的点云与矢量数据也达不到我们的精度,”Yilmaz先生说,“使用eBee测绘,我们的平均精度达到1015cm/像素,”他补充说我们不仅提供给客户13次的地面采样间隔(GSD,而且提供了超过项目预期的20cm/像素的精度。“铁路局工作人员后来告诉我,三家供应商提交的数据比较而言他们更青睐我们公司提供的。 他们后悔没有使用我们的无人机来做整个项目。”:


“铁路局后来告诉我,三家供应商提交的数据比较而言他们更青睐我们公司提供的。他们甚至希望一开始是用我们的无人机做整个项目。”:



Global Mapper软件中浏览项目的正射影像。


项目点云数据过滤后只显示建筑物的结果图。


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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