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智慧城市数据采集的四大难点分析及解决措施

成都睿铂科技 成都睿铂科技 2022-03-16

2021开工后,睿铂接到关于智慧城市设备与作业建议的咨询络绎不绝,真三维建模项目成果作为智慧城市应用的基础平台,决定了智慧城市大数据平台建设和应用的水平。


为帮助客户提高城市高楼区建模的效率和效果,睿铂整理了无人机在城市高楼区域进行航摄时可能遇到的难点及解决措施,以供各位参考。


01.

干扰多,易失控

全球定位系统直接从卫星接收信号到接收机,而在城市高楼区采集数据时,由于高楼玻璃幕墙的遮挡,GPS信号会在楼体之间产生多重折射,它们与直接进入接收机天线的卫星信号产生干涉,造成无人机定位偏移甚至定位错乱。


同时,高楼通常也存在众多其他类型的无线电信号,地面站接收到的是众多杂糅的信号,此时无人机出现漂移、乱飞的几率大大提高。


手机基站在城市中数量较多,分布广且不易察觉,其无线电信号会干扰无人机与地面之间的遥控信号,使得安全遥控距离大幅度缩减。

小区路灯:我是基站


建筑外墙不明凸起:我还是基站



与此同时,高楼大多是钢筋混凝土浇筑,当无人机升空靠近高楼时,这些大型钢结构很可能会干扰无人机的指南针,出现无人机失控的情况。


应对方法:

1、起飞前先观察飞行环境,规划航线时注意规避大的障碍物。

2、进行指南针和IMU校准。

3、在地面静置飞机上电,不要在晃动中上电,否则会导致飞机的航向轴漂移。

4、遥控器打杆时尽量柔和,一般情况下请勿持续打满杆飞行,避免飞行器转弯时由于惯性过大导致漂移过快。防止出现判断失误且保证飞行安全。


02.

光线杂,效果差

对于城市而言,建筑物的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各种涂料等装饰材料反射的光线较为杂乱,尤其是在夏季,强烈的阳光被各种装饰材料反复反射、折射后,光线交错,尤为复杂,对航片的影响可想而知。


另外,高楼的迎光面和背光面光线条件相差也较大,面临迎光面过曝和背光面欠曝的问题,导致空三匹配较差。


春秋季节由于云层较多,天气突然由晴转阴导致采集的航片光暗差异较大,建筑物模型将会出现非常严重的花斑,极其影响观感。


五个镜头会接收到不同角度的反射光线,获取航片的差异可能使建筑物表面出现花斑,影响观感;单镜头相机则因为效率问题,导致作业时间延长,测区的光线强度变化也会影响模型效果。


因此最好选择光线充足的阴天进行航飞作业,必要时调整相机参数,使相机曝光处于正常水平,保证航片质量。


03.

灰尘堆积影响航片质量

我国目前仍处于城市基础建设的高峰时期,建筑、拆迁、道路修建及堆料、运输遗洒等施工过程产生的建筑灰尘不断增多,粒径较小的颗粒物进入空气形成道路交通尘。


在相机作业过程中,这些细小的扬尘容易堆积在相机的缝隙中,影响成片的质量,因此在飞行前,建议您对相机进行清灰处理。


04.

风场复杂,影响飞行安全

当风吹向单体建筑时,遇到建筑物阻挡,在迎风面上一部分气流会上升越过楼顶,一部分气流会下沉至地面,另一部分则绕过建筑物两侧向建筑物后方流去。


当两个建筑平行布局,且建筑间距相对较小的情况下,若此时来风方向与建筑平行,两建筑之间气流会由于狭管效应形成强风区;若此时来风方向与平行建筑垂直时,建筑之间则会出现旋涡和升降气流,两建筑之间风速会出现不同程度的减弱。


城市林立的高楼和交错的街道产生复杂的风场环境,会对无人机飞行速度和飞行姿态造成较大干扰,导致空中成像扭曲程度相对较大,最终成像模糊;


顺风、逆风和侧风的急剧变化会导致无人机实际飞行速度变化较大,如在顺风条件下,实际飞行速度高于地面站设定的飞行速度,可能会导致相机超过最小拍照间隔,最终出现漏片问题;



变化较大的风速也会对无人机的动能造成非常大的损耗,导致飞行时间急剧减少;强风甚至导致无人机飞丢,或者在起飞、降落阶段失控,出现撞墙、挂电线的情况。


消费级无人机大多能在5级风环境下飞行,低空环境下处于5级风时,高空的风力很有可能超过这个水平,所以,在低空风力超过5级时尽量不要起飞;如已经起飞才发现高空风速过大,此时应立刻在安全范围内降低飞行高度,手动控制无人机返航;无法及时返航时,应就近快速寻找合适的地方降落。


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