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【案例】eBee应用于澳大利亚250公里公路项目

转载 2019-08-24 14:55 senseFly 来源:senseFly
瑞士SenseFly无人机公司

  SurveyGroup(www.surveygroup.com.au)是西澳大利亚州质量调查咨询行业的领导者。该公司的投资组合和专业知识涵盖了矿产、能源、建筑和土木工程,具有独特的定位,能够提供专业咨询和测量。该公司利用最新的技术,如senseFly eBee RTK,来突破性能界限,为客户实现可靠、准确的数据和成本节约。2015年冬季,该公司签约了西澳大利亚皮尔巴拉地区250公里长、400米宽的公路调查项目。客户为Reward Minerals有限公司,要求是1米*1米的DSM地表模型和正射影像的3D数据,用于道路可行性研究,位置精度要求为+/-100 毫米,沿道路每5公里需设置一个控制点。

  此项目非常具有挑战性,eBee RTK无人机除了进行规模巨大的塔拉瓦纳赛道沿线的测量之外,还要应对复杂的物流、多尘的地形和鸟类攻击的威胁等。

  拥有eBee无人机,

意味着我们现在可以完成以前需要载人飞机才能完成的项目

  在没有购买senseFly无人机之前,项目组只能用载人飞机完成此类工作。“我们没有合适的设备,因此不得不将工作外包给第三方,”项目总经理兼Talawana项目负责人Ben Simpson说。“然而,采购了eBee无人机后,意味着我们现在可以自己去做了,不需要专业的飞行技术,节约了很多开支,我们可以去承接更多的类似项目。”

  注:Talawana Track 是一条独立沙漠轨道,全长596公里,位于澳大利亚西部。这条道路通过中间的坎宁路,将纽曼和皮尔巴拉地区连接在一起,然后继续向南与加里高速公路汇合。这条铁路建于1963年,道路从多石到多沙不等,有波纹、车辙、冲刷,有时还有泥。塔拉瓦纳铁路的大部分是由莱恩·比德尔(Len Beadell)和枪管路建设公司(Gunbell Road Construction Party)于1963年修建的,也是他们修建的最后一条公路。

  Ben Simpson为这个项目安排了两名无人机飞手和两名观察员(澳大利亚航空法规要求必须要有观察员),他自己就是其中一名飞手。该团队需要在内陆地区完全自主运作,连续三周进行测量,在预先指定的大本营露营一夜——在这期间没有任何电、互联网、手机覆盖、洗澡和自来水等。

  Simpson解释说:“我们使用了两架eBee RTK,一架普通eBee作为备用机。”“在现场,因为开始的几天下雨了,所以我们利用这段时间架设控制点,7月22日开始飞行,8月7日结束飞行。”

  该小组的方法是将整个250公里的走廊分成每2公里的飞行段。“当我们到达每个营地位置时,我们让一个小组先出去,用RTK GPS在每个2公里路段的中心记录一个GCP。同时,我们利用GPS定位现有道路,将垂直高度与处理后的eBee高度进行比较,以进行质量控制,以及在每20米设置一个检查点。”

  “为了绘制每2公里路段的地图,我们的基站会设定参考点的坐标之后,串流RTK改正讯号给飞机,每张照片会计算出坐标并记录。然后从该地点抛飞eBeeRTK,两架飞机同时作业,在该中心点的相反方向上飞行1公里。”

  “在无人机的飞行控制软件eMotion中,我们设置垂直于风的飞行航线,因为横风飞行帮助我们获取最佳图像,更均匀的照片重叠和节约电池电量。这一结果是,我们通常在每个飞行区域进行两次22-29分钟的飞行,这取决于风的强度,” Simpson补充道。

该项目的单个图像之一,具有5厘米/像素的GSD

  这两架无人机每2公里共拍摄350到400张图像。该小组将这些照片所需的地面分辨率设置为每像素5厘米,横向和纵向重叠率为75%。辛普森说:“eMotion软件设置参数使我们能够达到最大的准确度,同时准确计算出每个飞行区所需的时间。”

  在如此偏远的地方进行如此庞大的工程,意味着事情不会轻松。事实上,该项目要克服非常多的挑战。“我们必须处理不同的风向、风速和降雨状况,加上每天飞行15到18次,电池管理也是一个问题,” Simpson说。“我们的车里有电源转换器,可以在飞行过程中为无人机的电池充电,每架飞机备有11块电池,但有时在我们等待它们充电时,仍有停飞时候。”

  作业车故障使该队损失了整整两天的时间,在澳大利亚偏远地区,鸟类袭击也是一种威胁。“在过去两年半的时间里,我们飞行了超过300架次,所以我们有很多经验。这就是为什么我们知道在皮尔巴拉飞行时需要观察员,因为那里的楔形尾鹰有很强的领土保护意识,它们喜欢攻击无人机。”为了抵消这种风险,研究小组对无人机进行了几次“整容”,以减少鸟袭的影响。

  在每只翅膀上画了一个红黄相间的圆圈,中间有一只“眼睛”,试图阻止鸟儿。白色条纹是为了保护无人驾驶飞机的电池、无线电跟踪器和照相机,以防无人机被抓住、坠落并撞到地面上

  让团队高兴的是,这个新策略似乎奏效了。“在整个为期三周的旅程中,我们没有发生过重大的老鹰袭击事件!”Simpson说,最后一个挑战是技术问题,比如相机快门卡住——这是该地区细粒土壤进入相机的结果——还有电机外壳套管的问题。

  他们花了三个星期中的四天进行补飞工作。对于快门问题,我们尽量选择让无人机降落三齿稃(一种当地草植物)上面,或者采用手接的方式。

  该团队对SenseFly无人机的各项性能感到非常满意。“我们喜欢eBee,操作非常简单,RTK功能让我们的工作更省心。它们是一个好选择,” Simpson强调。

  每次飞行完成后,350-400张图像通常需要一到两个小时进行处理,其中50%的工作是在团队营地的电脑完成的(下图)。使用的两台笔记本电脑每天能够处理大约10个2公里的走廊路段。

3号营地位于项目250公里走廊沿线170公里处

成本效益准确度

  经过三周的实地工作,辛普森和公司在珀斯总部完成了项目数据处理的剩余工作。项目小组随后交付了该项目的成果——正射影像、1米×1米的DSM、等高线图,以及开工后5周内的更多成果。“如果调动载人飞机做这个项目,虽然速度更快,但成本至少要高出30%,”辛普森说“对于地面测量,我相信eBee RTK的测绘成果与通过GPS测量可能获得的结果是一样的,因为无人机可获得的足够的点云密度;eBee的大部分点云在+/-50毫米,在150毫米到200毫米处有一些变大。地面激光扫描可能会获得更准确的结果,但由于树木的原因,它无法完成这样的项目。激光雷达也可能是一种选择,但如果要获得同样的结果,激光雷达的成本太高。”

  辛普森总结说,迄今为止,他的公司在无人机上的投资回报率一直很高:“过去两年,我们在无人机上投资了约16万美元,但是我们获得了约30万美元的收益。”

  本案例采用的是eBee RTK (飞行时间45分钟),最新机型可选择eBee Plus RTK(飞行时间59分钟)或 eBeeX(飞行时间最长可达90分钟)


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