12天外业20天内业 |M300 RTK+禅思P1完成83km²实景三维建模工作
今年8月，我们受中建中环工程有限公司委托，对苏州市太湖西山风景区主岛进行倾斜摄影测量。测区位于苏州市太湖西山风景区内，面积约83km²。其中包含建筑住宅区域面积约25km²，非建筑区域面积约58 km²。拟对建筑区域进行1.5cm影像地面分辨率、对非建筑区域进行3cm影像地面分辨率的倾斜摄影测量。因建筑住宅分布区域离散，为保证航飞作业顺利进行，内业处理流畅，对部分非建筑区域进行方案优化，实际执行1.5cm影像地面分辨率倾斜测量作业范围约36.9 km²，执行3cm影像地面分辨率倾斜测量的作业范围约46.1 km²。
1、测区分析
山地占测区面积约46.1km²，高差334米，结合项目要求将测区分为三部分并对测区进行编号。东侧地势平缓测区划分为XS-01、中部主要为山地划分为XS-02、零星村落以及南侧划分为XS-03。结合测区12.5米DEM以及卫星影像绘制测区航飞任务如下：
测区12.5米DEM
测区航飞任务范围
测区成果约束范围
2、作业设备及航线制作本项目使用三套M300 RTK+禅思P1全画幅相机进行作业。禅思P1 35mm焦距镜头100米航高正射的地面影像分辨率1.25cm，与1英寸和APS-C画幅相机相比，可以用更高的航高获取同样分辨率的影像，同时还可以减少照片数量，提高飞行效率。M300 RTK+禅思P1的组合可以很好的保证免像控精度，整个测区没有布置控制点，完全依赖影像及获取的内外方位元素通过空三保证拼接精度。根据我们的作业经验，在泛测绘需求场景，大范围的实景三维建模，M300 RTK+禅思P1的免像控精度可以满足客户的需求。
对于山坳间的村落可以使用仿地环绕制作：仿地环绕航线可以针对有风险的航线调整圆心位置、高程或者删除，可以充分保证测区数据的完整性与飞行器的安全。
WayPoint Master会自动计算任务信息包括：航线里程、预计航时（不包括返航降落换电池时间）以及照片数量，如此即可根据任务信息调整各区块大小，保证添加正射航线后每个区块拍摄的照片数量在15000左右。
对于大面积农田航线，可以使用P1自带的扫摆航线飞行：
在180米航高时，每个扫摆周期飞行器运动的距离除以设定的飞行速度大于最快的扫摆周期3.5秒，不会造成在核心区减速的情况。此时扫摆的飞行效率比较高，同时由于航高的提高，也可以控制单个区块照片数量在15000左右。
我们倡导的作业理念是从成果要求出发，有内业需求指导外业规划，根据内业数据处理需求和难度决定外业采集方式，并且采用最优的拍摄方案。这样可以严格控制数据质量、数据处理难度、以及作业周期，使整个作业流程流畅，不会存在数据积压的问题。对于大范围作业尤其如此，充分考虑项目的每一个细节，不能因为某一个短板产生的木桶效应导致整个作业周期的延迟。
整个项目外业严格依照作业方案执行，共投入四组设备，其中实际作业三组，一组设备备用，投入外业作业人员六人，作业周期12天。 由于已经提前设计好作业方案，作业期间飞手只需按照既定计划执行即可，因此只要天气和空域情况允许，作业效率极高。在整个作业过程中，我们积累了一些经验，现分享如下：
1、设备电池及充电
作业期间为夏日高温炎热天气，每个架次作业完成后需要预留一定时间给电池冷却降温，因此四组电池不能保证循环作业，每组作业设备我们配备了六组电池，基本可以保证一天不间断作业。电池降温应尽量避免空调直吹。而电池自然冷却时间较久，可以选择将电池放置在主驾/副驾座位下方出风口冷却，这样温度变化比较平顺，对电池的寿命影响最小。
我们配备了2000W的汽油发电机，车门关闭后基本听不到发电机噪音。在我们作业的大部分地区，在实名登记购买人信息、用途后基本可以加油，。不给发电机加油的作业区域一般周边都比较繁华，可以选择跟附近居民或商铺借电充电。
2、照片数据整理与汇总
由于项目拆分的区块较多，并且航飞的范围不一定是最终处理的成果约束范围，因此需要每日对数据进行汇总。为了避免数据重复拷贝，每日只将飞完整的单个区块数据汇总。所有数据按照不同组别（处理空三区分相机）不同区块编号目录存储。
汇总完成后，按照成果约束范围挑选对应的航飞区块数据进行整理，统计数据信息，避免处理时选择错误的区块导致照片不能正确对应。
如果飞行器连续作业，扫摆航线每日需要300GB以上的存储空间，环绕航线每日需要160GB的存储空间，需要提前准备好多张存储卡，避免拍摄时数据存储空间不够，浪费有效的作业时间。
3、影像数据质量控制
在山区作业有两种情况容易导致数据质量不合格：
一种是山里的水雾，一般在上午十点前，山里雾气较大或者阴雨天气容易出现，会导致成像发白；
一种是水蒸气漫反射太阳光引起光雾，一般在下午3-4点以后太阳入射角度比较低时容易出现，会导致照片成像发黄。
这个问题很难解决，只能尽量避免。飞手需要一直注意图传回传的影像质量，一旦数据不满足处理要求，应停止作业。如果早上天气较差会有较长时间不能作业，可以飞低航高测区的数据，一般不会受水雾或光雾影响。
在作业过程中，我们还发现有时飞机重启后打开相机参数设置界面，可以调整照片的对比度饱和度等，调整后的成像质量明显比默认参数好很多，虽然不能消除水雾/光雾的影响，但是可以适当延长作业时间。
最后一种方法就就是匀光匀色，当然这种方法我们不建议，在时间允许的前提下，我们还是建议拍摄高质量的原始数据，尽量避免后期干预。
4、数据处理
本项目共拍摄影像约34万张，最终分为21个区块进行处理，每个区块的照片数量在10000-20000之间。在项目拍摄期间，我们用自有的集群50台电脑进行内业处理。这50台集群电脑分为三个小集群，一个10台，两个20台，20台电脑的日处理能力在15000张左右，基本可以保证一个区块的数据包括空三和建模修复水面两个工作日内完成。在所有外业结束后，有15万张影像没有处理，最终选择与商业机房合作处理。因为每一个区块的照片数量都控制的比较少，空三基本不会出错，整体数据处理平顺，出现的问题较少。如果所有测区均使用五镜头或者扫摆拍摄，最终的影像数量比现在多两倍以上，会造成内业数据处理积压，不能按照计划时间完成项目。
对于大面积高分辨率实景三维建模，外业如何飞行不是重点，要提前考虑好内业难点，并且有针对性的解决问题，才能使作业成本更低，作业效率更高。本项目是我们今年参与的第二个城市级实景三维建模项目，第一个项目是我们年初协助云南客户拍摄某县城44平方公里主城区项目。根据第一个项目的经验，我们制作了大区分割工具并确定了大区作业的理念，控制每个区块的照片数量不要过多使内外业效率同步平顺，控制接边沿道路水系分割避免在建筑上分割有明显色差纹理错位。我们成功的复制了之前的作业经验，最终高质高效的完成了本次项目。
云南的项目我们的客户投入一套设备在60个自然日内完成了航飞、建模以及线划图采集工作，项目面积44km²。本次项目我们用时12天完成数据采集工作，项目入场第三天同步开始数据处理工作，累计用时20天完成内业处理工作，剩余的时间留给数据展示系统调试。通过两次项目对比可以发现，即使是对于更大面积的建模，只需要投入多组设备和人员，同样可以以更短的时间完成作业。我们成功的将几十上百平方公里的作业分解为图斑式作业，用户如果有相关项目，并且有效率需求，只需简单的堆叠入场人员设备与集群处理电脑即可，无需考虑大面数据采集与处理衍生出来的难题。
我们将客户反馈的建议与自己做项目积累的经验融入到WayPoint Master的各项功能中，帮助客户也帮助我们自己用更低的成本更高的效率去完成作业，帮助WayPoint Master的用户以更充足的准备迎接实景三维中国建设，让中小团队皆可完成大面积高精度的城市级建模项目!
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