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Una historia de éxito de la fotografía oblicua

Un caso de éxito de la fotografía oblicua

——Utilice un modelo 3D para realizar un levantamiento catastral en áreas de gran altura

1. Información general

Después de varios años de desarrollo, ahora en China, la fotografía oblicua se ha utilizado ampliamente en proyectos de levantamiento catastral rural. Sin embargo, debido a la restricción de las condiciones técnicas del equipo, la fotografía oblicua sigue siendo débil para la medición catastral de escenas de gran caída, principalmente porque la longitud focal y el formato de imagen de la lente de la cámara oblicua no cumplen con los estándares. Después de muchos años de experiencia en proyectos, descubrimos que la precisión del mapa debe estar dentro de los 5 cm, luego el GSD debe estar dentro de los 2 cm y el modelo 3D debe ser muy bueno, los bordes del edificio deben ser rectos y claros.

 

Generalmente, la distancia focal de la cámara utilizada para proyectos de medición catastral rural es de 25 mm en vertical y 35 mm oblicua. Para lograr la precisión de 1: 500, el GSD debe estar dentro de los 2 cm. Y para asegurarse de que, la altitud de vuelo de los drones esté generalmente entre 70 y 100 m. De acuerdo con esta altitud de vuelo, no hay forma de completar la recolección de datos de los edificios a 100 m de altura, incluso si realiza un vuelo de todos modos, no puede garantizar la superposición de los techos, lo que resulta en una mala calidad del modelo. Y debido a que la altura de combate es demasiado baja, es extremadamente peligroso para los UAV.

Para solucionar este problema, en mayo de 2019 realizamos la prueba de verificación de precisión de Fotografía Oblicua para rascacielos urbanos. El propósito de esta prueba es verificar si la precisión de mapeo final del modelo 3D construido por la cámara oblicua RIY-DG4pros puede cumplir con el requisito de 5 cm RMSE.

2. Proceso de prueba

Equipo

En esta prueba, elegimos el DJI M600PRO, equipado con la cámara oblicua Rainpoo RIY-DG4pros de cinco lentes.

Planificación de áreas de topografía y puntos de control

En respuesta a los problemas anteriores, y para aumentar la dificultad, seleccionamos especialmente dos celdas con una altura promedio de construcción de 100 metros para las pruebas.

Los puntos de control están preestablecidos de acuerdo con el mapa de GOOGLE, y el entorno circundante debe estar lo más abierto y despejado posible. La distancia entre los puntos está en el rango de 150-200M.

El punto de control es de 80 * 80 cuadrados, dividido en rojo y amarillo según la diagonal, para garantizar que el centro del punto se pueda identificar claramente cuando el reflejo es demasiado fuerte o la iluminación es insuficiente, para mejorar la precisión.

Planificación de rutas UAV

Para garantizar la seguridad de la operación, reservamos una altitud segura de 60 metros y el UAV voló a 160 metros. Para garantizar la superposición del techo, también aumentamos la tasa de superposición. La tasa de superposición longitudinal es del 85% y la tasa de superposición transversal es del 80%, y el UAV voló a una velocidad de 9,8 m / s.

Informe de triangulación aérea (AT)

Utilice el software “Sky-Scanner” (desarrollado por Rainpoo) para descargar y preprocesar las fotos originales, luego impórtelas al software de modelado ContextCapture 3D con una tecla.

  • 15h.

    A las 15h.

     

  • 23h.

    modelado 3D

    hora: 23h.

Informe de distorsión de la lente

En el diagrama de cuadrícula de distorsión, se puede ver que la distorsión de la lente de RIY-DG4pros es extremadamente pequeña y la circunferencia coincide casi por completo con el cuadrado estándar;

Error de reproyección RMS

Gracias a la tecnología óptica de Rainpoo, podemos controlar el valor RMS dentro de 0.55, que es un parámetro importante para la precisión del modelo 3D.

Sincronización de cinco lentes

Se puede ver que la distancia entre el punto principal de la lente vertical central y el punto principal de las lentes oblicuas son: 1,63 cm, 4,02 cm, 4,68 cm, 7,99 cm, menos la diferencia de posición real, los valores de error son: - 4,37 cm, -1,98 cm, -1,32 cm, 1,99 cm, la diferencia máxima de posición es de 4,37 cm, la sincronización de la cámara se puede controlar en 5 ms;

Error de localización

El valor eficaz de los puntos de control previstos y reales varía de 0,12 a 0,47 píxeles.

3. Modelado 3D

Visualización del modelo
Demostración detallada

Podemos ver que debido a que el RIY-DG4pros usa lentes de larga distancia focal, la casa en la parte inferior del modelo 3D es muy clara de ver. El intervalo de tiempo de exposición mínimo de la cámara puede llegar a 0,6 s, por lo que incluso si la tasa de superposición longitudinal aumenta al 85%, no se producen fugas de fotos.
Las pisadas de los edificios de gran altura son muy claras y básicamente rectas, lo que también garantiza que podamos obtener huellas más precisas en el modelo más adelante.

4. Verificación de precisión

  • Usamos la estación total para recopilar los datos de posición de los puntos de control y luego importar el archivo DAT a CAD. Luego, compare directamente los datos de posición de los puntos en el modelo para ver sus diferencias.
  • Usamos la estación total para recopilar los datos de posición de los puntos de control y luego importar el archivo DAT a CAD. Luego, compare directamente los datos de posición de los puntos en el modelo para ver sus diferencias.

5. Conclusión

En esta prueba, la dificultad radica en el desnivel alto y bajo del escenario, la alta densidad de la casa y el complejo piso. Estos factores conducirán a un aumento de la dificultad de vuelo, un mayor riesgo y un peor modelo 3D, lo que conducirá a la disminución de la precisión en el levantamiento catastral.

Debido a que la distancia focal del RIY-DG4pros es más larga que las cámaras oblicuas comunes, garantiza que nuestro UAV pueda volar a una altitud lo suficientemente segura y que la resolución de la imagen de los objetos terrestres esté dentro de los 2 cm. Al mismo tiempo, la lente de fotograma completo puede ayudarnos a capturar más ángulos de las casas al volar en áreas de edificios de alta densidad, mejorando así la calidad del modelo 3D. Bajo la premisa de que todos los dispositivos de hardware están garantizados, también mejoramos la superposición de vuelo y la densidad de distribución de los puntos de control para asegurar la precisión del modelo 3D.

La fotografía oblicua para las áreas de gran altura del levantamiento catastral, una vez debido a las limitaciones del equipo y la falta de experiencia, solo se puede medir a través de métodos tradicionales. Pero la influencia de los edificios de gran altura en la señal RTK también causa la dificultad y la poca precisión de la medición. Si podemos utilizar UAV para recopilar datos, la influencia de las señales de satélite se puede eliminar por completo y la precisión general de la medición se puede mejorar en gran medida. Por eso, el éxito de esta prueba es de gran importancia para nosotros.

Esta prueba demuestra que RIY-DG4pros puede controlar el RMS en un rango pequeño de valor, tiene una buena precisión de modelado 3D y puede usarse en proyectos de medición precisos de edificios altos.