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