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实测大疆智图(DJI Terra)与Pix4D,Smart3D正射三维成果对比

原标题:实测大疆智图(DJI Terra)与Pix4D,Smart3D正射三维成果对比

下文实测文章来源:赛尔无人机

版权归原作者所有

大疆推出首款测绘内外业一体化PC端产品DJI Terra(PC GSPro升级版),一套软件可实现无人机航线规划、实时建图、二维测图、三维建模全部流程。

大疆从与哈苏联袂到去年6月份官方宣布精灵Phantom 4 RTK无人机正式发布,再看如今的内外业一体化PC端产品DJI Terra,我们可以看到大疆的野心。

不过,一家人毕竟要整整齐齐。

航线规划

不同应用场景对航线规划有不同的需求,大疆智图基于实际用户需求,提供三种任务规划模式。

航线规划功能不做评测只是简单介绍。

航点飞行

在地图上设定一系列航点即可自动生成航线

建图航拍

选定目标区域可自动生成航线

倾斜摄影

选定目标区域可自动规划出5组航线

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正射与三维重建

1

作业准备

DJI P4 RTK套装

无人机+电池+遥控器+千寻账号

笔记本电脑(中等配置):

CPU: i7-6700HQ 2.6GHZ

显卡:GTX960M 4GB

内存:16 GB

硬盘:SSD固态硬盘

操作系统:win10 64位

台式电脑(中高配置):

CPU: i7-6700K 2.6GHZ

显卡:GTX1070

内存:64 GB

硬盘:SSD固态硬盘

操作系统:win7 64位

1.1 像控点布设

测区场景:工业园区房厂房,测区面积0.3平,天气晴朗

检查点布设:为测试Terra软件无控制建图精度,测区周边布设9个地面检查点

坐标系统:P4R连接千寻8002端口,坐标系统WGS84,实时差分定位(RTK)。

相机设置:默认关闭P4R自带的“畸变校正”选项。

2

正射影像

2.1 航线设计

航线设计:Terra软件支持KML文件导入,根据测区范围自动生成智能航线。

飞行高度

地面分辨率

航向重叠度

旁向重叠度

飞行速度

照片比例

照片数

飞行架次

80m

2.2cm

75

75

8m/s

4:3

753张

2

2.2 实时建图

实时建图:在无人机飞行作业过程中,实时回传单张影像照片数据并进行纹理压缩影像快拼,无需等待,飞行区域效果一目了然。此功能在应急测绘及其他泛测绘行业应用非常广泛,提升了工作效率。

电脑配置中等,软件智能提示已回传照片数及未回传照片数,测试实时回传照片稍有延迟,但无漏片现象,拼图过程实时可见。

最终输出测区快拼DSM/DOM成果。

2.3 二维建图(TDOM真正射影像)2.3.1 二维重建

二维重建:Terra地面站增加TDOM(真正射影像)的重建拼图,只需选择测区场景,无需专业设置。

软件支持影像基础量测功能,可以输出标注点坐标进行精度验证,另外针对农业应用进行拓展,与大疆农业管理平台直联。

2.3.2 质量报告输出

二维重建后输出测区DSM/TDOM数据及输出处理质量报告

测区共计753张照片RTK解算状态全部固定解(FIX),定位精度非常高,可达到厘米级。

高精度原始影像拼图时间统计共计50分钟,包括空中三角测量计算、密集点云匹配、真正射影像纠正等步骤。

测试报告对比FC6310R相机出厂初始化畸变参数与空三自检校计算畸变参数值,对比分析,变化差异值非常小,由此验证在第三方软件大场景影像数据处理,可直接应用精确的初始化相机参数进行计算,提高数据处理精度和效率。

2.3.3 精度验证

测图精度是测绘行业客户最关心的问题,大疆P4RTK无人机PPK影像在第三方软件平台如Pix4d,Photoscan,Smart3d等均已验证过满足1:500大比例尺免像控高精度测量,此处不做重复验证。

本次测试共采集9个高精度检查点,以下坐标对比报告。

平面残差最大小于4cm,精度非常高。

平面

实测坐标

图上坐标

坐标残差

点号

X

Y

Xa

Ya

dx

dy

dxy

1

xxxx45.854

xxxx988.320

xxxx45.846

xxxx988.328

0.008

-0.008

0.011

2

xxxx38.730

xxxx006.598

xxxx38.750

xxxx006.588

-0.02

0.01

0.022

3

xxxx85.883

xxxx990.966

xxxx85.883

xxxx990.969

-0.001

-0.003

0.003

4

xxxx26.652

xxxx741.137

停车遮挡

停车遮挡

停车遮挡

停车遮挡

停车遮挡

5

xxxx89.861

xxxx761.477

xxxx89.877

xxxx761.496

-0.016

-0.019

0.025

6

xxxx72.018

xxxx750.089

xxxx72.004

xxxx750.077

0.014

0.012

0.018

7

xxxx38.690

xxxx428.321

xxxx38.657

xxxx428.312

0.033

0.009

0.034

8

xxxx18.781

xxxx404.612

xxxx18.770

xxxx404.593

0.011

0.019

0.022

9

xxxx62.571

xxxx404.258

xxxx62.592

xxxx404.255

-0.021

0.003

0.021

2.3.4 成图效果对比

本次测试应用pix4d软件进行了拼图,输出TDOM数据进行卷帘比对,两软件输出成果均满足较高的测绘精度,不作重复分析。

比对1:

Pix4d 道路、灯杆、树木处理效果较好

Terra 处理TDOM房屋边缘效果更好

对比2:

Pix4d房屋拉划痕迹严重,房屋边缘处理稍差,有多余阴影像素。

综合分析可见,两款软件均满足高精度1:500免像控作业需求,terra软件在处理TDOM影像房屋细节边缘处更加有优势一些。

以下为卷帘影像套合对比,两软件成图差异值在子像素级。

3

三维重建(倾斜摄影模型)

3.1. 航线设计

航线设计:Terra软件支持KML文件导入,根据测区范围自动生成智能航线。倾斜摄影航飞为相机前后左右下视角分别数据采集,任务飞行面积0.15平方千米。

倾斜

飞行高度

地面分辨率

航向重叠度

旁向重叠度

飞行速度

照片比例

照片数

架次

倾斜角度

下视

80m

2.2cm

75

75

8m/s

4:3

1742张

5

-90°

侧视

80m

3.1cm

75

75

8m/s

4:3

-45°

3.2. 三维重建

三维重建:Terra地面站增加倾斜摄影三维重建拼图,只需选择测区场景,无需专业设置。计算过程中计算机不要运行其他图像计算工作,CPU使用率100%。

三维模型重建后,可根据模型点位反选照片,方便检查照片细节。

3.3. 质量报告输出

三维重建后输出测区处理质量报告,因系统断电未统计建模时间,约6-7h左右,软件支持断点任务继续执行。

测试过程中

第一次测试精度较差,发现原因为飞手未正确设置网络RTK,照片全部为单点解(single)。

第二次测试精度较高,照片全部为固定解(FIX)。

3.4. 精度验证

本次测试区域6个高精度检查点,以下坐标对比报告,模型成果质量好,具有较高的测绘精度。

注:图上坐标均为Terra软件自带坐标定位采集输出,人工选点因模型视角原因会有些许差异。

对比分析Terra模型平面坐标残差最大为7cm,最小为1cm,平面中误差计算值2.5cm。

平面

实测坐标

图上坐标

坐标残差

点号

X

Y

Xa

Ya

dx

dy

dxy

1

xxxx45.854

xxxx988.320

xxxx45.855

xxxx988.353

-0.001

-0.033

0.033015148

2

xxxx38.730

xxxx006.598

xxxx38.795

xxxx006.61

-0.065

-0.012

0.066098411

3

xxxx85.883

xxxx990.966

xxxx85.954

xxxx990.963

-0.071

0.003

0.071063352

4

xxxx26.652

xxxx741.137

xxxx26.682

xxxx741.179

-0.03

-0.042

0.051613952

5

xxxx89.861

xxxx761.477

xxxx89.9

xxxx761.462

-0.039

0.015

0.041785165

6

xxxx72.018

xxxx750.089

xxxx72.019

xxxx750.088

-0.001

0.001

0.001414214

高程残差最大为5cm以内,中误差2.7cm。

高程

1

2

3

4

5

6

Z

108.314

108.927

110.34

110.582

111.838

112.759

Za

108.28

108.88

110.34

110.61

111.82

112.73

dz

0.034

0.047

0

-0.028

0.018

0.029

3.5. 成图效果对比

本次测试应用CC软件进行了三维建模,输出成果数据进行比对,两软件输出成果均满足较高的测绘精度,不作重复分析。

比对1:Terra处理门柱纹理贴图更优。

对比2:Terra汽车建模细节更优,房屋边角无明显目视差异

对比3:CC墙面出现几何破洞

对比4:Terra软件建模门窗显示效果更好。

综合分析可见,Terra软件目前在细节处优于CC建模成果。

测试总结建议

1、大疆精灵4rtk连接内置千寻账号实时差分状态下,Terra软件成图精度非常高,满足大比例尺1:500高精度测图要求。

2、DJI Terra软件实时拼图工具实用性高,影像数据回传对计算机配置要求较高,需配备高配置PC移动地面站。

3、Terra软件数据承载能力有待下一步大范围作业测试。现测试Terra软件自动建模效果好,更适合小范围高精度三维模型重建,如施工工地场景。

建议

1、完善国内测绘坐标系统(CGCS2000高斯克里格投影)和高程系统(1985国家高程基准)的支持。

2、增加控制点辅助平差建模功能,满足高精度测绘需求。

3、优化Terra三维模型浏览器漫游缩放操作交互体验,增加精度检查功能,直接输出精度检查报告。

4、三维模型成果增加支持格式,如测绘常用的fbx、obj、3dtile等格式。

5、增加有利于测绘航线规划特殊地形区变高飞行。

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