唐山曹妃甸港口入海口无人机巡检

2020-10-15

唐山曹妃甸港口入海口无人机巡检

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

河北风航无人机科技有限公司

 


1 概述

1.1 项目概况

开展无人机实景二维正射影像巡查,运用无人机对曹妃甸港口西港区、港池岛、东港区、甸头区60平方公里入海口进行巡查;

 

巡查目标:

将无人机遥感监测获得的高清航拍影像对目标区域内的排污口、非法营运码头、非法停靠船只、堆场货料、码头堆场路面等进行排查定位并标注,提取相应的影像等资料证据。

主要任务标准如下:

1)将无人机遥感监测获得的二维正射影像进行拼接,并将入海口清河行动排查出的违法事项在拼图后的二维正射影像上进行定位记录,并提取相应的影像等资料证据。

2)二维正射影像最终成图的分辨率达到7厘米甚至更高。


2 技术设计执行情况

2.1 技术依据

(1) CH/Z 3001-2010 《无人机航摄安全作业基本要求》;

(2) CH/Z 3002-2010 《无人机航摄系统技术要求》;

(3) CH/Z 3003-2010 《低空数字航空摄影测量内业规范》;

(4) CH/Z 3005-2010 《低空数字航空摄影规范》;

(5) CH/T 8021-2010 《数字航摄仪检定规程》;

2.2 航空摄影

1)大疆M210 V2多旋翼无人机航测系统

2)气体检测无人机系统

3X5S相机、红外镜头相机(夜间使用)

4PIX4D制图软件;

3 航拍技术路线

3.1技术路线

本次无人机航拍主要工作路线如下:工作准备、实地航空拍摄、航片处理、成果制作、检查与验收五个阶段。

3.2工作准备

3.2.1航线设计

依据《低空数字航空摄影规范》5.2.3 要求确定基准面高程,并按照规范要求进行航线设计。

a) 摄区划分:摄区划分按各测区实际情况安排,因为本项目采用航测的方式进行数据采集,所以尽量采用一个区域一个测区的工作方式,以保证数据的完整性。

b) 航线布设方向:航线布设按各测区实际情况安排,

c) 航摄范围覆盖摄区边界覆盖:保证航向覆盖超出摄区边界线2 倍基线。旁向覆盖超出摄区边界一般不少于像幅的50%,最少不少于像幅的35%。

d) 像片重叠度因相机特点和制作影像图的要求,重叠度设置为:航向重叠度为75%。旁向重叠度为50%。

e) 摄影时间摄影时间的选择既要保证具有充足的光照度,又要避免过大的阴影。应执行规范要求。

3.2.2飞行空域报备

本项目是航测项目,需要采用无人机进行航测数据采集,按照国家规定在机场进出港方向15公里以内,进出港左右两侧5公里以内,机场附近5公里半径以内为禁飞区,另外军事设施、监狱、看守所以及其他涉密单位上空也为禁飞区,所以航测之前要对测区以内的禁飞区进行统计,以保证合法飞行。作业前期需要与当地的空管局、公安局、空军部门进行报备。

3.2.2配备设备

3.2.2.1大疆M210 V2无人机性能参数:

 

续航:38min

载重:1.57kg

控制距离:8km

3.2.2.2气体检测无人机系统

搭载空气监测采集器,可以对不同高度、不同位置的工厂排出的废气中PM1、PM2.5、PM10、SO2等气体进行监测,对二氧化硫等的含量进行定量分析,高效精准

 

 

 

3.2.2.3红外镜头

 

点:

1、红外、可见光双屏可以无缝切换

2、支持最大8倍变焦,指点变焦

3、点测温,快速追踪热源

4、IP44防水等级可全天候执行任务

5、1200万像素高清录制拍摄

主要功能:对夜晚非法排放进海的工厂排污口进行监督锁定:

 

 

3.3人员设备配置及效率

1.按标准作业小组配置,每组:2人、1车、2架无人机、电池20块,电脑1台、1T硬盘2个;

2.作业效率:按分辨率511.75px进行航线飞行,一架次作业效率30分钟,巡航高度300米,旁向重叠率50%、航向重叠率50%设置,大概可完成1平方公里,拍摄500张照片。一组一天可完成10-15平方公里。

3.4实地航空拍摄

3.4.1航测区域设置

设置飞行覆盖区域,形状可以使任意多边形,一般沿河道设置。设置地面分辨率及图像重叠率,可自动生成任务。

 

 

 

3.4.2起飞及降落设置

在地面控制站选择起飞盘旋地点,降落点位置默认为解锁位置,拖动降落盘旋的至逆风放向。



 

 

 

 

 

3.4.3地面实时监控

M21O V2无人机自动飞行,可通过地面站实时监测飞行参数和飞行状态,如需修改飞行任务,可实时发送修改命令,

 

 

 

 

 









飞行注意事项:

1、判断天气条件无人机航测,气象条件的好坏是前提。出发航拍之前,要掌握当日天气情况,并观察云层厚度、光照和空气能见度。

2、到达起飞地点 确定天气状况、云层分布情况适合航拍后,带上无人机、电脑等相关设备赶赴航拍起飞点。起飞点通常事先进行考察,要求现场比较平坦,无电线,高层建筑等,并提前确定好航拍架次及顺序。

3、测定现场风速 到达现场后,测定风速。专业的航拍外业人员及无人机,可抗7级风速,适应温度在零下20°C~60°C之间。

4、为保证飞机起飞平稳,一般逆风起飞。

5、架设电台 电台用于地面站和无人机之间的通讯。

6、当天作业日志 记录当天风速、天气、起降坐标等信息,留备日后数据参考和分析总结。

7、姿态角度调整 对于距离上一次起飞地点超过200km的起飞地点,需对飞机姿态、角度进行调整,以确保飞机准确通讯。无人机机体内都配备有电子罗盘,磁校准等设备来确保飞机在飞行过程中的自我姿态控制,由于各地地磁情况不一,外业人员会应对各地不同地磁情况对无人机的干扰以及安全隐患。

8、无人机放至平坦空旷区域, 安装时需检查无人机各部件是否连接紧密,接线是否正确连接,电力充足。

9、手动遥控测试 将飞行模式调至手动遥控飞行状态,测试机头、机身、尾翼是否能按指令操作。手动遥控模式主要用于无人机起飞和降落时遇特殊情况时的应急处理。

10、起飞前准备。 起飞前要检查进行航拍相机与飞控系统是否连接,降落伞包处于待命状态,与风向平行、无人员车辆走动等。

11、无人机起飞 各项准备工作完毕后,就可以起飞了。这时,操作手应持手动操作杆待命,观察现场状况,根据需要随时手动调整飞机姿态及飞行高度。

12、飞行监测 这个过程主要做三个工作: ①对航高、航速、飞行轨迹的监测; ②对发动机转速和空速、地速进行监控; ③随时检查照片拍摄数量。

13、无人机降落 无人机按设定路线飞行航拍完毕后,降落在指定地点。手动遥控操作手到指定地点待命,在降落现场突发大风、人员走动等情况时及时调整降落地点。

14、数据导出检查 降落后,对照片数据及飞机整体进行检查评估,结合贴线率和姿态角判断是否复飞,继续完成附近区域的航拍任务或转场,理论上一个起降点的飞行控制范围为300平方公里。

3.5航片处理

3.5.1作业流程图

 

 

 

 

3.5.2原始资料准备

原始资料包括影像数据、POS数据以及控制点数据。

确认原始数据的完整性,检查获取的影像中有没有质量不合格的相片。同时查看POS数据文件,主要检查航带变化处的相片号,防止POS数据中的相片号与影像数据相片号不对应,出现不对应情况应手动调整。

POS数据一般格式如下图,从左往右依次是

相片号、经度、维度高度、航向倾角、旁向倾角 、相片旋角

3.3.6建立工程并导入数据

1.建立工程

打开pix4dmapper,选项目 -新建项目,在弹出来的对话框中设置工程的属性,如下图所示,选上航拍项目,不勾植被和倾斜项目,然后输入工程名字,设置路径(工程名字以及工程路径不能包含中文)。新建项目选上,然后选择下一步Next。

 

2.加入影像

点添加图像,选择加入的影像。影像路径可以不在工程文件夹中,路径中不要包含中文。点Next。

 

 

3.设置影像属性

图像坐标系

设置POS数据坐标系,默认是WGS84(经纬度)坐标。

地理定位和方向

设置POS数据文件,点从文件选择POS文件。

相机型号

设置相机文件。通常软件能够自动识别影像相机模型。

确认各项设置后,点Next进入下一步。然后点击Finish完成工程的建立。

 

3.3.4.快速处理检查

快速处理出来的结果精度比较低,所以快速处理的速度会快很多。因此快速处理建议在飞行现场进行,发现问题方便及时处理。如果快速处理失败了,那么后续的操作也可能出现相同结果。

 

点运行,选择本地处理。设置如下图,初步处理和快速检测选上,其他不选,点开始,等待软件运行完,可以查看快速处理得到的成果(一张的影像拼图),检查快速处理质量报告。

质量报告主要检查两个问题,Dataset以及Camera optimization quality。

Dataset(数据集):在快速处理过程中所有的影像都会进行匹配,这里我们需要确定大部分或者所有的影像都进行了匹配。如果没有就表明飞行时相片间的重叠度不够或者相片质量太差。

Camera optimization quality(相机参数优化质量):最初的相机焦距和计算得到的相机焦距相差不能超过5%,不然就是最初选择的相机模型有误,重新设置。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5.违法点标记定位

将无人机港口监测获得的高清航拍影像进行标记:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


6.提交资料

1)航拍影像

2)影像视频资料

3)报告并附影像视频资料

 

4)影像软件及原始测量


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