DJI Pilot无人机航线规划-实景三维建模全流程

目前很多网上推荐的无人机航线规划软件如Altizure、航测通等难以下载或为商用软件。该文章以大疆精灵4为例演示DJI Pilot航线规划-CC实景建模-三维模型导入Cesiumlab3全流程。

一、软件准备

• 移动端DJI Pilot 用于大疆无人机飞行规划（大疆行业产品都可以免费使用）
• ContextCapture（CC）用于三维建模
• Cesiumlab3 用于载入三维模型

下载方式：

• ContextCapture:https://www.bilibili.com/video/BV16E411u7AF/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=779ec680ef14626a10823323282a60a7
• DJI Pilot：手机应用宝等应用软件商店下载
• Cesiumlab3：http://www.cesiumlab.com/

二、DJI Pilot航线规划

1、准备工作

1.1了解测区环境

航拍出发前,了解拍摄地天气情况；
地形和地貌影响无人机成图的质量，对于地面反光强烈的地区，如沙漠、盐滩等，在正午前后不宜摄影。对于陡峭的山区和高密集度的城市地区，为避免阴影，应在当地正午前后进行摄影。规划航线之前，要了解测区地貌，优化航飞方案，提升作业效率，避免撞机事故发生。

1.2 检查无人机

检查机身是否有破损；
安装机翼时，每个机翼都有对应的颜色，然后根据机翼上的图标指示旋转拧紧，飞行前一定要确保机翼是固定好的;
安装好后，无人机和遥控器都开机（短按一下再长按开机）；

2、航线规划

2.1创建测绘区域

打开DJI Pilot点击创建航线→创建航线，或者导入KML文件，出现如图所示界面；

创建行航线有以下几种模式，针对不同需求，选择不同模式。本次实验使用倾斜摄影模式构建实景三维地图。
进入主界面后，移动到实验大概区域，点击屏幕生成测绘区域，可以移动边界点更改测区范围；

2.2参数设置

点击右边框自定义影像重叠率，相机角度，飞行高度等参数，一般默认。重叠率参数设置参考下图。建议使用等距拍照，等距拍照的效果要优于等时拍照。

根据所要建模的精度选择对应高度，但一定要在安全高度上飞行。GSD为地面样本距离，如上图，当我们选定高度为80m时，分辨率为3.27cm。下方显示无人机测绘面积、航线时长、航线预计时长，航点、照片数等。

3、执行飞行任务

参数设置完成，点击屏幕左边的“保存”，再点击“调用”，选择执行的航线（有5条，选的条数越多，后期建模精度越高），上传航线后可以点击“开始飞行”执行任务，飞行过程中可以使用地图视图和相机视图进行实时监测。电量低会自动返航及时更换电池。

导出数据作业完成后，整理好无人机装箱，拿出内存卡用读卡器导出影像数据，再进行内业处理。

三、CC实景建模

1.1 创建工程

打开ContextCapture Center Master新建新工程，工程名称需要使用英文，指定工程目录。

1.2添加影像

点击添加相片文件夹。添加影像后，可以更改POS的高程信息（P4R直接获取的POS为大地高）

1.3影像设置

为保证建模质量，暂不设置降低采样；
检查影像文件，点击确定，排除有问题的相片；

图像通过检查，进行下一步；

1.4提交空中三角测量

点击概要—提交空中三角测量；

输入区块名称；

定位/地理参数，没有添加控制点时使用本项;

空三计算设置，一般采用默认设置;

提交进行空三计算（此时需要打开引擎ContextCapture Center Engine）;

打开ContextCapture Center Engine;

打开后便开始进行空中三角测量计算；

空三计算完成

1.5空间框架参数设置

点击新建重建项目，进行空间框架参数的设置;

软件内置的切块方式只有矩形，可通过添加KML或dgn文件选择不规则范围，添加时注意空间参考系统。
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/aa11fe91852a4c7f96f17d8964cfcc2a.png

其它参数设置可以保持默认，返回概要，再次提交新的生产项目，在名称中可以添加描述；

目的选择三角网格

格式/选项可以保持默认选项（若要在cesium上导入3D模型，则格式选择OSBG），空间参考系选择刚刚设置的空间参考，最后在目标中设置项目的输出路径；

等待一段时间，得到的实景3D建模图如下：

四、在cesiumlab3上导入三维模型

Cesiumlab3是一个专业的地理信息基础数据处理平台, 可以将四大三维数据格式（BIM、3DMax、倾斜摄影数据模型、白模）转成3DTiles，并对三维数据进行高效率的可视化处理。
该平台支持glTF/glb和3D Tiles格式的三维模型，在进行三维可视化前，应将在CC中生成的OSBG格式三维数据转成3DTiles。

2.1 OSGB格式转为3Dtiles

以倾斜摄影的osgb数据转3Dtiles格式为例；在数据处理主页面点击倾斜摄影模型转换；

输入OSGB文件位置，然后会自动读取模型坐标等信息。取消顶点压缩并将存储类型改成散列，最后设置输出的位置，其它选项保持默认，点击提交处理，等待结果即可；

2.2 导入3D模型

点击分发服务，找到刚才生成的3Dtiles文件，在右侧点击预览；

测区的3D模型便显示在平台影像上，可以实现对测区的漫游、分析、标绘等功能；

附录：

1、GSD

GSD（Ground Sampling Distance, GSD）表示数字影像中单个像元对应的地面尺寸，它描述了两个连续像素的中心点之间的距离。
以下为大疆精灵4相机传感器参数：

Sw：真实传感器宽度（mm）；
Fr:真实焦距（mm）；
H：飞行高度（m）；
imW：图像宽度（像素）
Sw=6.17
ImW = 4000
Fr =3.56mm
H（m）=(imW x GSD x Fr)/(Sw x 100)
GSD =H×Sw×100/(imW×Fr)

2. 不同区域像控点选取：

目的：纠正飞行器因定位受限或电磁干扰而产生的位置偏移、坐标精度过低等问题。
①规则矩形和正方形：小面积区域最少布设5个控制点，及航飞区域内4个角各一个，区域中间1个；大面积区域相应的增加控制点

②不规则图形：很多时候我们的飞行区域并不是很规则的图形，这个时候我们就只能根据地形来给它布设控制点了，保证布设的控制点能均匀的覆盖整个测区。
在这里插入图片描述

③带状，河道，公路等区域：这种区域经常采用“Z”字型打法，也就是垂直于带状两边各两个控制点，带状区域中间一个控制点。具体如下图所示。

3、奥维地图在测绘作业中应用的研究

奥维互动地图采用新技术，集多种知名地图与一体，可以辅助完成测绘项目测区范围确定、测绘项目控制点的选点以及控制网图形优化、作业区域作业方式选择和化分、航摄像控测量、地形测量、桩位放样等当前测绘行业的主要任务，为测绘项目实施及管理提供了较为精确的地形地貌资料，

4、Pix4D与Contextcapture之间的比较

Context Capture的三维建模精度比Pix4D更高，Pix4D生成的正射影像精度比Context Capture。Context Capture在模型构建过程中可以对测区进行分块，处理速度更快。由于Pix4D无法分块处理，对电脑配置要求较高。