院士团队与M6Pros,长江绝壁倾斜摄影测量实战!

发布时间:2021-06-08   相关标签:

张祖勋院士与M6Pros

为了保证长江航道的安全,长江两岸危岩体勘测是当地国土局每年都要进行的项目。据了解,此前勘测的主要方式是使用人工悬绳的方式下降到岩体附近进行勘测,具有极大的危险性,操作难度也很高。

在M6Pros上市之初,我司得知张祖勋院士团队每年也会使用无人机对长江两岸某些人工难以勘测的危岩体进行勘察,而M6Pros最主要的功能就是近景摄影测量,于是我们主动地联系了张祖勋院士,他对M6Pros表示出了一定的兴趣,希望了解它的实际应用价值。在一番协调之后,我们与张院士团队于8月27日,一起赶往项目点进行实地勘测。

张祖勋院士不仅是中国摄影测量学科领域的学术带头人,而且是中国摄影测量产业实现跨越式发展,并走向世界的开拓者之一。他在数字摄影测量方面有很深的造诣,受到国内外同行专家的高度评价。(以上评论来自“中国工程院”与“武汉大学新闻网”)

箭穿洞危岩体基座为泥质条带灰岩,在库水波动下,基座岩体劣化强烈,危岩体可能发生基座压裂滑移或倾倒破坏。本次项目勘测的箭穿洞危岩体壁立于三峡库区巫峡左岸,区内属神女峰风景旅游区,每天有大量的船舶从危岩体前方航道通过,这些潜在的危险威胁到长江航道安全。本次项目目的就是对这些危岩体进行地质监测,方便后期对危险性极大的危岩体进行必要的处理。

以前,监测危岩体需要人工下到危岩体上进行监测,作业危险性极高,而且部分地方由于地势原因,监测人员根本无法到达,监测工作难以正常进行。本次,应张祖勋院士团队之邀,睿铂技术人员携带近景测量相机——M6Pros,准备以无人机近景摄影测量的方式,完成本次危岩体监测项目。

项目实施难点

图中两处危岩体裂缝的宽度是本次项目的核心检测目标,在两次测量间隔之间,裂缝宽度的变化值是其危险性的重要参考标准。

而本次项目的难点在于:危岩体形状并不规则,凹凸不平的岩体周边还有凸出的树木,所以为了安全考虑,无人机必须要与测区保持相对安全的距离。

但是,为了能够较为准确地判断危岩体的情况,就需要清晰地看到岩体裂缝,要求保证模型相同的分辨率,相机离岩体的距离也不能太远。这就要求载荷相机的焦距和画幅必须能够支持相机获得足够清晰的航片。并且,由于江风不小,无人机的抗风性能,相机的稳定度等,都是影响成败的关键因素。

测区环境



本次项目测区位于重庆市巫山县,地势险峻,由于道路艰辛,设备无法携带,只能选择乘坐船只前往。到达测区后,因为地形原因无法找到合适的起飞场地,原计划在船上完成起飞工作,但由于长江上一直有货船通过,船体前行带起的波浪会使我们的船摇摆不定,不利于起飞和降落。

了保证无人机信号不被干扰和第一时间管控应急情况,最后只能以离被摄区域400米的长江对岸作为起飞场地。被摄区域对岸也是陡坡,团队又携带设备徒步走了一段距离,才找到较为合适的起飞场地。

项目地段由于地势原因,风比较大,降落只有通过人接飞机的方式完成降落。被摄区域属于垂直面,我们通过近景测量的方式规划航线进行飞行,后期以采集的航片为基础,生产出实景三维模型,能够方便、直观地观测危岩体。

项目设备

航飞当日,无人机作业时间为下午15点~16点,在该时间段内,测区内天气晴朗,光线适中,风力3~4级。使用设备为大疆M300rtk、近景摄影测量相机:M6Pros。

项目需求与实际测区环境的矛盾对无人机与相机的综合性能提出要求,如何在保证设备安全的情况下,获得高质量的航片是最核心的问题。本次睿铂技术人员使用的载机为M300rtk无人机,其抗风性能优异,M6Pros配备三轴增稳云台,稳定性非常好,可保证5mm分辨率的情况下离危岩体50m,在保证模型效果的情况下也保证了飞行安全。

M6Pros量测型相机是睿铂开发出的多用途产品,配备三轴增稳云台,既可以用来生产正射图像,也可以用于近景摄影测量建立高质量精细化模型。它可直接使用DJI pilot执行航点任务,具备实时参数设置、实时图像显示功能。在相机控制方面也非常方便,可直接使用M300遥控器控制相机录像。  

航飞概况及航线规划软件

M300rtk设计航线距危岩体50m,立体分辨率(GSD)为0.5cm,测区有效面积约0.1km²,按照常规测量航向/旁向重叠度80%/70%进行作业,累计飞行1.5个架次,包括手动飞行补拍,共获取300张影像,影像清晰、色彩均匀,满足项目使用要求。

飞行航线设计使用Waypoint Master完成,软件可提供十余种航线规划方案,包括环绕飞行、仿地飞行、带状飞行、雷达测绘、立面测绘等多种外业飞行作业模式,根据作业类型不同,提供适配作业方案。

由于测区岩体凹凸不平,且有横生树木,为了保证模型效果,无人机又不能离目标太远,且相对距离要保持在一定范围,项目实施具有较大的危险性。本款软件的使用,让无人机能根据测区环境调节飞行距离,保证了航片较为均匀的采集分辨率,为后期良好的模型效果提供了保障。

模型效果




从飞行情况来看,M6Pros距离岩体50m,采集分辨率5mm,飞行仅1.5个架次,采集航片仅300张。

在整体效果方面,M6Pros的参数设置融合了睿铂多年的作业经验,相机参数波动被约束在一个相对固定的范围,可在大部分环境下保证数据采集的质量。

细节上,M6Pros的COMS尺寸为35.7mm×23.8mm,像幅面积是精灵4rtk的7.3倍,更大的画幅可带来更好的宽容度和高感,航片采集的危岩体细节内容会更加丰富,其作业效率也会越高。