無人機管家免費開放精靈4RTK機型的后差分解算功能

2018年6月大疆發(fā)布了新一代了精靈4 RTK，這款無人機在原機型的基礎(chǔ)上增加了RTK/PPK功能，使得精靈4 RTK在一定條件下具備了少像控或者免像控的能力。為了能給廣大用戶帶來更好的服務(wù)體驗，飛馬無人機管家將在今天上線的版本上，免費開放精靈4 RTK機型的后差分解算功能，用戶無需購買，下載更新軟件即可使用。

飛馬“無人機管家”是無人機數(shù)據(jù)獲取、處理、顯示、管理以及無人機維護的一站式智能GIS系統(tǒng)，支持固定翼、旋翼等種類豐富的飛行平臺，滿足各種應(yīng)用需求的航線模式，支持真三維地形數(shù)據(jù)的精準三維航線規(guī)劃、三維實時飛行監(jiān)控、快速飛行質(zhì)檢，具有豐富的數(shù)據(jù)預(yù)處理工具箱，支持穩(wěn)健的精度控制和自動成圖、豐富的4D和三維成果生產(chǎn)，具有可視化監(jiān)控中心，提供系統(tǒng)升級、智能維護、信息推送等云服務(wù)。

一、差分解算

這里以精靈4 RTK實際飛行數(shù)據(jù)為例，講述無人機管家針對精靈4 RTK數(shù)據(jù)的差分解算流程。

1、數(shù)據(jù)獲取

采用精靈4 RTK在天津?qū)氎鏌o人機綜合驗證場進行飛行測試，測區(qū)內(nèi)布設(shè)有固定靶標，可進行精度核查。此次飛行設(shè)計地面分辨率2cm，飛行高度73m，航向重疊度80%，旁向重疊度60%，架設(shè)飛馬配備的基站（可支持全部型號基站），飛機連接千尋CORS進行實時RTK數(shù)據(jù)獲取。

航線設(shè)計

測區(qū)情況圖及靶標分布圖

2、數(shù)據(jù)整理

飛行獲取數(shù)據(jù)如下：

? 原始影像數(shù)據(jù)：DCIM文件夾

? 基站GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)：_4722471.GNS文件

? 機載GPS觀測數(shù)據(jù)：包括GPS觀測原始數(shù)據(jù)、RTK軌跡、打標時間及偏心改正等信息文件。

原始數(shù)據(jù)

3、后差分解算

采用無人機管家“智理圖”模塊的GPS處理工具進行差分解算。

第一步：

采用”RT27轉(zhuǎn)RINEX”工具將基站.GNS格式轉(zhuǎn)換為.O文件（Rinex格式），若使用其它廠家基站，則導(dǎo)出Rinex格式即可。

RINEX格式轉(zhuǎn)換

第二步：

點擊“GPS解算”，進行以下設(shè)置：

1）流動站設(shè)置

觀測文件為飛機觀測GPS數(shù)據(jù)，精靈4 RTK數(shù)據(jù)格式為.obs格式

2）基準站設(shè)置

? 勾選基準站

? 單擊“用戶輸入”，填寫基站W(wǎng)GS84經(jīng)緯度橢球高坐標。

? 選擇基站觀測數(shù)據(jù)，須轉(zhuǎn)換為rinex格式文件。

? 導(dǎo)航文件默認為“流動站”

點擊“下一步”

差分解算參數(shù)設(shè)置1

第三步：

參數(shù)設(shè)置：

1）解算方式：勾選差分

2）GPS天線：直接輸入垂高即可，該數(shù)據(jù)由于直接量測的為相位中心坐標，因此垂高為0

3）GNSS系統(tǒng)：勾選GPS,BeiDou

4）保存路徑：設(shè)置輸出路徑

點擊“確定”，軟件進行差分解算。

差分解算參數(shù)設(shè)置2

第四步：

經(jīng)差分解算，輸出高精度差分結(jié)果，檢查其固定率為100%，表示每個曝光點的GPS值均為固定解，該高精度GPS數(shù)據(jù)即可用于后續(xù)數(shù)據(jù)處理。

GPS差分解算結(jié)果

二、無人機管家全流程處理

針對精靈4 RTK獲取的高精度后差分數(shù)據(jù)，無人機管家專業(yè)版支持免像控空三，及控制點和差分POS的聯(lián)合平差，還可進行點云、DSM、DOM/TDOM、2.5D及3D模型成果輸出，可以滿足客戶全方位的數(shù)據(jù)獲取及生產(chǎn)需求。

全成果輸出

1、免像控空三

采用無人機管家“智拼圖”模塊，基于高精度GPS和影像建立工程，一鍵式處理得到免像控的空三成果。

一鍵免像控空三

免像控點位預(yù)測

測區(qū)內(nèi)一共12個控制點，將其全部作為檢查點，軟件可輸出檢查點空三殘差報告，具體如下：

檢查點平面中誤差0.094m，可滿足1:500航測平面精度要求。

檢查點高程中誤差為1.330m，且高誤差為一個系統(tǒng)性誤差，推測其產(chǎn)生原因在于旋翼姿態(tài)過于平穩(wěn)，平差約束相對薄弱導(dǎo)致，其可通過飛構(gòu)架航線或者傾斜航線來提高高程精度。

無控空三精度報告

2、“控制點+高精度GPS”聯(lián)合平差

為提高精靈4 RTK高程精度，可采用“控制點+高精度GPS”聯(lián)合平差的模式，來實現(xiàn)高精度GPS下的稀少控制點成圖，滿足1：500測圖要求。這里分別對后差分PPK模式和實時差分RTK模式進行了數(shù)據(jù)處理精度驗證。

1）PPK模式空三處理

選取測區(qū)最外圍四個點當做控制點，其余點當做檢查點，進行“控制點+PPK”聯(lián)合平差處理，且軟件在空三的同時可進行相機的自檢校。

智拼圖刺點界面（黃色點為控制點，藍色為檢查點）

控制點+高精度GPS聯(lián)合平差

其空三精度統(tǒng)計如下：

控制點的平面中誤差為2.5cm；高程中誤差為4.3cm，

檢查點的平面中誤差為5.0cm；高程中誤差為4.4cm，

由此可知，基于少量控制點和高精度后差分GPS進行聯(lián)合平差處理，高程精度可大大提高，滿足1：500測圖要求。

空三精度報告（控制點和檢查點）

2）RTK模式空三處理

無人機管家還支持基于精靈4 RTK獲取的實時高精度GPS進行聯(lián)合平差處理，控制點設(shè)置和PPK模式相同，其空三帶控精度精度統(tǒng)計如下：

控制點的平面中誤差為2.0cm；高程中誤差為4.1cm，

檢查點的平面中誤差為4.6cm；高程中誤差為5.1cm，

其精度同樣滿足1：500測圖要求。

空三精度報告（控制點和檢查點）

3、全成果輸出

基于高精度空三結(jié)果無人機管家可一鍵輸出密集點云、DSM、DOM/TDOM成果。

密集點云

DSM成果

TDOM成果

4、結(jié)論

由此次測試可知，飛馬無人機管家可進行精靈4 RTK的后差分GPS解算，可獲取高固定率的高精度GPS數(shù)據(jù)。且基于高精度GPS成果，無人機管家還支持免像控或者稀少控制的空三處理，輸出點云、DSM、DOM等多種成果，滿足1：500大比例尺成圖測圖需求。其RTK模式和PPK模式均可滿足一定條件下的稀少控制點高精度成圖，而常規(guī)我們建議盡可能采用PPK模式進行數(shù)據(jù)處理，可避免飛行時候由于信號不好RTK中斷或者距離過大造成的精度不好的問題。

三、精靈4 RTK傾斜免像控案例

基于精靈4 RTK還可進行傾斜數(shù)據(jù)獲取，再基于無人機管家進行差分解算，可進入三維建模軟件ContextCapture進行空三及建模處理。經(jīng)實際飛行測試，精靈4 RTK可實現(xiàn)小范圍的免像控高精度三維模型的獲取。具體如下：

1、數(shù)據(jù)獲取

測區(qū)采用交叉傾斜航線，地面分辨率為3cm，飛行高度110m，航向重疊度為80%，旁向重疊度80%；結(jié)合精靈4 RTK的續(xù)航能力，飛行過程采用全程飛行，共計飛行2架次，采集影像795張。

航線示意圖

影像數(shù)據(jù)

2、差分解算

采用智理圖進行差分解算，解算流程與上一案例解算流程相同。

GPS差分解算

GPS差分解算結(jié)果

3、CC空三及建模處理

導(dǎo)入影像和高精度差分GPS，進行空三處理和刺點，并將所有點勾選為檢查點。由CC點位自動預(yù)測可知，空三后預(yù)測控制點位置與實際位置偏差2個像素以內(nèi)。

空三3D視圖

CC刺點界面預(yù)測點與實際點偏差統(tǒng)計

檢查點點位預(yù)測

提交模型生產(chǎn)，成果如下圖。模型紋理清晰，幾何結(jié)構(gòu)完整。

模型整體

模型局部

模型局部

4、精度檢查

將模型上檢查點坐標與實測坐標做對比，得到精靈4 RTK在用PPK模式下的傾斜免像控精度。

檢查點平面中誤差為7.1cm，高程中誤差為9cm，可滿足1：500測圖精度要求。

5、結(jié)論

由以上測試可知，將精靈4 RTK應(yīng)用于三維實景建模，基于無人機管家解算出的高精度GPS，可在三維建模軟件中進行傾斜免像控處理，滿足1：500測圖要求。這對于小場景三維建模來說可極大節(jié)省人工布設(shè)控制點的工作量，提高作業(yè)效率，且最終生成的模型幾何結(jié)構(gòu)完整，紋理清晰，可用于后期三維測圖需要。