无人机摄影测量数据处理、三维建模及在土方量计算

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前沿

无人机摄影测量技术是传统航空摄影测量手段的有力补充,具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、生产周期短、影像获取空间分辨率高、高危地区探测等优势。无人机与航空摄影测量相结合使得“无人机数字低空遥感”成为航空遥感领域的一个崭新发展方向。无人机摄影测量技术凭借其可提供高精度、高空间分辨率的DOM、DSM、DEM以及DTM等数据产品,已在国家重大工程建设、灾害应急与处理、国土监察、矿产开发监测、新农村和小城镇建设、基础测绘、土地资源调查监测、土地利用动态监测、智慧城市建设等方面得到了广泛应用。

一:无人机摄影测量技术应用现状及其发展

1、无人机摄影测量技术
2、摄影测量系统的发展

3、无人机摄影测量技术应用分析

二:基本原理和关键技术

1、摄影测量基础

1)航空摄影

2)航摄像片的方位元素

3)共线方程

4)立体像对与立体测图

2、航摄技术参数及计算

1)航摄技术参数定义、物理涵义

①相对航高、基准面高、绝对航高

②旁向重叠率、航向重叠率

2)航测基本参数要求计算

3、解析空中三角测量

1)解析空中三角测量概述

2)航带法空中三角测量

3)独立模型法区域网空中三角测量

4)光束法区域网空中三角测量

5)GPS辅助空中三角测量

4、影像数据处理关键技术

1)自动空三

①连接点匹配

②构建自由网

③区域网平差

2)影像密集匹配

3)构建TIN三角网格

4)纹理映射

5、土方量计算的数据采集方法

6、土方量计算方法

1)方格网法

2)DTM法

3)断面法

4)等高线法

7、摄影测量软硬件

三:无人机影像外业数据获取

1、航摄分区

2、像控点布设与测量

3、航线规划及相关参数设置

4、外业数据检查及补测

5、无人机数据采集航迹规划和像空点测量
四:数据处理环境建立与 软件

1、Context capture/Pix4Dmapper安装(硬件环境要求:RAM 8GB以上(取决于数据量)。CPU:任何CPU(建议使用Intel i5 / i7 / Xeon)。GPU:任何与OpenGL 3.2兼容的GPU。(集成显卡Intel HD 4000或以上)操作系统;Windows 7,8,10,Server 2008,Server 2012,64位)

2、AutoCAD/CASS/EPS安装

3、Context capture /Pix4Dmapper/CASS等软件相关功能

五:GNSS数据土方量计算

1、方格网法计算土方量原理

1)绘制方格网

2)计算场地的平均高程(设计高程)

3)绘制填、挖边界线

4)计算填、挖高度

5)计算填、挖土方量

2、GNSS数据采集

3、CASS软件方格网法计算步骤

4、CASS软件DTM法计算步骤

利用CASS软件,采用方格网法计算某土地整治项目的土方量

利用CASS软件,采用DTM法计算某土地整治项目的土方量

5、采用CASS软件计算土方量

六:基于无人机影像数据的正射影像制作

1、正射影像制作数据处理

1)影像预处理后导入

2)POS数据导入

3)选择输出坐标系

4)导入控制点并刺点

5)空三处理

6)正射影像的生成

7)选择产品格式并导出

基于无人机影像,制作城镇地区的正射影像图

基于无人机影像,制作非城镇地区的正射影像图

2、采用Pix4Dmapper制作正射影像图

七:基于无人机影像数据的三维模型制作

1、三维建模数据处理

1)打开master和engine引擎

2)影像预处理后导入

3)导入相机参数和POS数据

4)进行空三处理

5)添加像控点坐标文件

6)对图像进行刺点

7)再次空三处理、检查空三精度

8)模型重建

9)选择产品格式并导出

利用大疆无人机获取的影像,建立某建筑的三维模型
利用大疆无人机获取的影像,生成某区域的三维地形。

2、采用Context capture建立三维模型

八:基于无人机影像数据的土方量计算

1、无人机土方量计算

1)无人机影像检查及预处理

2)影像参数及POS数据导入

3)影像数据空三计算

4)研究区域像控点选取(刺点)

5)二次空三计算及精度检验

6)研究区域三维模型重建

7)模型精度检验

8)土方量测算

利用航测影像数据对某工地进行土方量计算

利用航测影像数据对某露天矿区矿产储量估算

2、采用Context capture获取测区土方量信息

九:无人机影像与GNSS数据土方量计算对比

1、基于无人机影像生成三维模型

2、采用EPS提取计算区域的高程点信息

3、依据获得的高程点信息,采用CASS计算土方量

4、依据GNSS数据,采用CASS计算土方量

5、无人机影像与GNSS数据土方量计算对比分析

对某施工前期的商住综合体建设区分别采用无人机摄影测量与GNSS测量技术进行土方计算的数据采集,并基于两种数据源,采用相同的土方量计算法(方格网法、DTM法)进行计算,对比分析结果

6、采用Context capture/EPS/CASS软件,利用无人机影像与GNSS数据进行土方量计算

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