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华润、万科等头部房企都在应用,无人机用于土方测量的效果如何?

2019-06-04 11:48 性质:转载 来源:奇志动联Meshkit
  “科技改变时代总是悄无声息”,目前基于无人机的空中数据采集和分析,正被诸多行业引入应用,尤其是在建筑工程领域。奇志科技作为国内领先的无人...

  “科技改变时代总是悄无声息”,目前基于无人机的空中数据采集和分析,正被诸多行业引入应用,尤其是在建筑工程领域。奇志科技作为国内领先的无人机数据服务商,目前已经为万科、华润置地、美的置业等众多国内头部房企,提供无人机土方测量解决方案。

  奇志科技通过大疆精灵Phantom 4 RTK 无人机和自主研发的端到端的奇志动联 MeshKit 软件,能帮助地产工程管理实现自动化数据采集和分析,输出高精度的三维模型,并以此完成土方量计算工作,确保数据精准且可复核。

  那么奇志科技的无人机土方测量精度如何呢?能带来怎样的作业效率和经济效益?一起来看看奇志科技新鲜出炉的《奇志动联无人机土方测量报告》吧!

  精度测试流程

  ◆测试流程图

  注:测量基准采用国家 2000 坐标系统,1985 国家高程基准,精度验证数据由专业手持RTK测得,与无人机测量建模的数据对比。工程中 RTK 数据采集统一使用千寻网络 RTK 系统作为差分源。

  精度测试环境

  测试区位于杭州一处工地附近,总面积约80000平方米,整体地势平坦开阔,周围电磁干扰少,属于典型的UAV小区域工程测量场景。

  ◆测试环境图

  注:测试结果会受到飞行高度、重叠率设置、天气、光照强度、地貌等环境因素的影响,作业环境及飞行参数设置不同,精度结果也会随之变化

  精度测试设备

  (1)手持RTK设备:

  思拓力专业型RTK S9 II

  P9 II 工业安卓手簿:SurPad 4.0

  (2)奇志科技方案模块构成:

  大疆精灵Phantom 4 RTK 无人机+奇志动联 MeshKit iOS移动端+奇志动联 MeshKit 桌面端+奇志动联 MeshKit 云服务

  ◆奇志科技自动化、端到端的软件工作流

  注:需要多个平台账户切换,无法快速有效衔接到自身的工作流…..这些都是目前工程管理领域在引入应用数字化技术时,常常遇到的问题。

  而使用奇志科技的无人机土方测量,企业只需要一台无人机和一个奇志动联 MeshKit,一套软件账户就可以打通整个无人机土方测量流程,快速衔接到原先的工作流中。

  奇志动联 MeshKit 移动端,依据不同场景需求定制并完成自动化的无人机数据采集;桌面端,传输存储无人机数据,提供任务、团队及数据的可视化管理;云服务,结合图像学与计算机视觉,快速智能分析数据输出成果。

  地面校准点/特征点设置

  本次测试校准点以及特征点共计 54 个点(其中 54 个平面检查点和 54 个高程检查点),这些点位于不同的高度,纬度和经度上,以便最好地模拟实际工程中不同的场景。

  使用手持 RTK 在事先做好的校准点以及实地的特征点上取坐标,每个点上取三次坐标求取平均值,用以消除人为误差。

  ◆在测试地块布置并采集校准点和地形特

  注:测试中整个地面校准点/特征点布置和手持RTK数据的采集耗费了整整一天的时间。在传统土方测量作业中,测量区域面积越大,需要人工采集的控制点和特征点就越多,耗时就越长,而且会受制于现场地形环境。

  相较而言,无人机在土方测量的数据采集上就有着得天独厚的优势,独特的空中视角,受地形环境因素影响小,兼具灵活性和高效率,机器作业无需人力重复劳作,同时还提升了外业操作的安全系数。

  精度测试过程

  1、外业过程

  根据实际地形设定好飞行区域和飞行参数后, 根据航线规划,驱使大疆精灵 Phantom 4 RTK 无人机完成飞行和数据采集,整个过程仅耗时15分钟,采集有效图片数328张。

  ◆测试中规划的无人机航拍飞行区域

  飞行参数设置如下:

  地面控制点个数(仅用于坐标转换):3

  飞行高度:90 m

  航向重叠率:80%

  旁向重叠率:80%

  地面采样率(GSD):2.467 cm

  ◆驱使无人机自动外业操作

  注:企业通过奇志动联 MeshKit 移动端驱使无人机外业操作的好处就在于,无需专业飞手操作,就可以自动驱使无人机航测采集数据,直至完成任务自动返航降落,即便途中出现电池电力不足的情况,也可以更换电池后一键续飞。

  2、内业操作

  将 SD 卡取出连接电脑,奇志动联 MeshKit 桌面端自动从 SD 卡中找到本次任务的所有照片等素材,并自动导入,点击新建三维模型,进行简单的设置后,数据即可自动上传云端并完成空三加密并建模输出成图。

  ◆奇志动联 MeshKit 桌面端能快速同步数

  ◆无人机数据采集处理生成的测试地块三

  随后从模型中提取相应检查点坐标,为模拟实际建筑工程中普遍使用本地坐标的情况,需先将模型中的经纬度坐标转换成本地坐标。

  具体方法如下:

  将模型中经纬度坐标高斯投影

  取到三个公共点,将高斯投影坐标与本地坐标进行四参数求解(高程使用拟合)

  使用求解出的四参数转换其他 51 个点的坐标

  得到完整 54 个点的本地水平坐标以及高程坐标,最终进行坐标数据对比

  内业数据分析建模到坐标转换,整个过程耗时2天。

  注:奇志动联 MeshKit 端到端的软件工作流赋能,打通了整个数据内外业操作流程。空三加密,三维模型重建在内的数据处理分析,企业都可以通过云服务自动完成,高效便捷。

  同时考虑到行业实际使用习惯,奇志动联 MeshKit 云服务也会自动完成本地坐标转换,确保无人机土方测量输出成果便于工程管理实际使用。

  模型结果精度检查

  将获得的54个点坐标数据与实际手持RTK采集数据进行对比,本次测试结果如下:

  ◆单点精度验证结果统计表

  ◆最终统计结果

  测试结果显示,水平中误差小于 0.05 m,高程中误差仅有 0.031 m,精度误差在厘米级,此次无人机航测的成果精度完全达到了 1: 500 建筑工程土方测量的标准。

  注:根据建筑工程测量应用需求,真实景三维模型成果要能满足1:500 数字线划图(DLG)生产需要,误差必须在平面5cm以内,高程10cm以内。

  土方量计算验证

  实际应用中,现场工程人员多使用 CASS 进行土方量计算,为适配工程现场使用习惯,数据建模之后需要生产出适配 CASS 能够使用的高程点文件。

  奇志动联的云服务通过对无人机采集的数据进行分析处理,生成点云模型,运用模型算法,自动识别剥离非地貌点,自动进行点云数据抽稀,最后将数据转换成CASS使用的高程文件。

  ◆高程文件对比

  将导出的高程文件与同一块测试地块使用手持 RTK 设备直接采集的高程文件,导入到 CASS 软件中,以统一参数进行土方计算,并对比结果。

  ◆土方量计算结果对比

  ◆土方量计算结果对比

  测试结果表明,使用大疆精灵 Phantom 4 RTK +奇志动联 MeshKit 的无人机土方测量方案,与传统手持 RTK 土方测量方案相比,土方差不到2%。

  报告内容总结

  由以上模型精度和土方差的测试结果来看,基于大疆精灵 Phantom 4 RTK 的奇志科技无人机土方测量解决方案,直接输出的三维模型,以及得出的高程点文件和实地的土方测量结果,完全达到了 1: 500 建筑工程土方测量的精度标准,可以应用于实际工程的土方测量计算需求。

  ◆奇志科技无人机高精度土方测量

  作业效率上,本次80000平方米的土方测量精度验证过程,外业投入人员踏勘,像控点布置,1人1天,无人机数据采集15分钟(4平方公里以内地块,无人机外业采集都能在一天内完成),内业自动建模1天,土方计算1天。

  相比光是外业采集就要耗时数天的传统土方测量,无人机土方测量显著降低了时间成本和人力成本。以奇志科技签约服务的某个地产集团项目为例,相比传统测量160元/亩的成本,无人机土方测量成本低至8元/亩。

  自动化的数据采集分析,能减少人为误差,做到短时间内多次复用。奇志科技无人机土方测量应用于土方复核的话,能在最大程度上实现快速复核,有效缩短决策时间和项目开发周期。

  而如果应用于集团级项目,大规模推广,背后带来的经济效益将更加显著。

  应用奇志科技无人机土方测量解决方案,企业能在确保结果精准的前提下,实现高效、低成本且可复核的土方测量。

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