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技术支持

大疆DJI Mavic 3E 小型无人机航测
发布时间:2022-11-07   点击次数:227次


很多日常作业场景,比如国土调查、施工规划、电网精细化巡检等,都是以获取高精度的地理信息数据为前提的。获取高精度地理信息数据的过程,就是“测绘"作业。传统测绘行业非常艰苦,要使用全站仪、RTK 等设备,逐个打点,采集数据,风吹日晒,效率有限。


对于传统测绘行业来说,利用通航飞机搭载航摄仪等设备进行航空摄影测量,是一次效率革新,通过空中视角,可以高效完成数据采集。但是,这套方案的成本过大、门槛过高,难以规模化应用。


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传统测绘作业


小型无人机的出现,再次改变了这个行业。


与直升机航测方案相比,大疆精灵 4 RTK 、经纬 M300 RTK 搭载禅思 P1 /禅思 L1 等方案的平民化优势非常明显:低成本、易操作、效率高。利用无人机的空中视野、厘米级定位、自动航线拍照等功能,还原真实世界的二维图像或三维数据,可广泛应用于地籍测量、土地确权、文物保护、工程基建等领域。


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大疆精灵 4 RTK


最近,大疆行业应用全新发布了 DJI Mavic 3E 无人机。它小巧而强大,配备 2000 万像素 4/3 CMOS 机械快门广角相机,可实现最快 0.7 秒间隔连拍,支持 RTK 厘米级定位,支持大疆智图,是大疆航测产品家族的又一款利器,将进一步推动平民化航测事业的发展。


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DJI Mavic 3E





单架次可完成 2 平方公里范围的测绘作业



测绘作业一般分为外业和内业两个部分。所谓外业,顾名思义,就是携带测绘工具(如无人机、RTK 等),在户外执行测绘作业。户外环境复杂,有时需要翻山越岭,越小巧便携的无人机,对于测绘工作者来说越方便。


DJI Mavic 3E,实现了测绘无人机背包携带。它的折叠尺寸仅 22 * 9.6 * 9 厘米 ,可一手掌握;裸机 915 克,不到两瓶矿泉水的重量;小巧轻便,可以快速部署,体验友好。


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Mavic 3E 小巧便携,可背包携带


这么小巧的飞机,续航表现却很出众。在装备 RTK 模块的情况下,Mavic 3E 巡航时间长达 42 分钟,大幅提升单架次有效作业时间和作业半径。


在 GSD 5 厘米,飞行高度 185 米,航向重叠率 80%,旁向重叠率 60%,速度 15 米/秒 的参数设置下,它的空中有效作业时间长达 30 分钟,一个架次就可以完成 2 平方公里范围的测绘作业。配合 100W  充电管家快充电池,或者 88W 机身直充方案,更能支持高效轮转作业。


单架次作业面积提升,对于测绘作业来说是非常利好的消息。总体作业架次减少、效率提高,项目周期也可相应缩短。


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DJI Mavic 3E 





最快 0.7  秒间隔连拍

厘米级免像控测绘精度



为了保证测绘精度,大疆从多个方面做出了努力。


首先是相机的基础能力,4/3 CMOS 大传感器,2000 万有效像素,保证了基础图像清晰度和取景宽幅。考虑到无人机测绘作业常常要在空中高速连拍,一般电子卷帘快门容易产生果冻效应,从而导致图像变形、模糊,相机采用了机械全局快门,最高快门速度 1/2000 秒,可实现最快 0.7 秒间隔连拍,避免果冻效应,保证图像还原度。


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左图为电子卷帘快门拍摄效果

右图为 Mavic 3E 机械快门拍摄结果


通常,在清晨或近傍晚时分,由于太阳光线偏弱,无人机的测绘作业效果不佳,一天内的有效作业时间因为环境原因受限。DJI Mavic 3E 的单个像元尺寸高达 3.3 微米,大幅提升了低光环境表现,提高日间有效作业时长,适应更多作业场景。


对高精度测绘作业来说,DJI Mavic 3E 可选配 RTK 模块,可拆卸,仅重 20 克,支持网络 RTK 、自定义网络 RTK 及 D-RTK 2 移动站。另外,在中国大陆地区购买 RTK 模块后,可获赠两年中国移动网络 RTK 服务。


获取图像的过程,涉及到机身的多个模块共同作用。为了提升建图精度,需要保证多个模块之间的时间信息一致,误差越小越好。DJI Mavic 3E 的飞控、云台、相机、RTK 采用微秒级时间同步,搭配 RTK 模块,可实现厘米级免像控测绘精度。


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微秒级时间同步


此外,DJI Mavic 3E 的相机每张照片的 XMP 信息中均会写入准确内参,并提供用户自标定方案。如果设备长时间存放或因为碰撞导致内参不准,还可通过大疆智图自行开展相机标定,更新相机内参。


基于以上功能,DJI Mavic 3E 实现了免像控测绘作业。它的免像控精度约为 GSD(地面采样距离)的 2 倍以内。例如 GSD 为 3 厘米,则免像控精度约为 6 厘米以内。





软硬件体验再升级



操作方面,有更多体验升级。


DJI Mavic 3E 配备 DJI RC PRO 行业版遥控器,高亮屏适应户外强光作业环境。对于信号有干扰的测绘作业区域,还支持选配 DJI Cellular 模块[1],实现 4G 增强图传,保障信号稳定。DJI Mavic 3E 还配备了鱼眼镜头,全向感知,支持高级智能返航、APAS 5.0 等,让作业更安全。


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支持 APAS 5.0


软件方面,DJI Mavic 3E 支持 DJI Pilot 2,可选择“航点飞行"、“建图航拍"、“倾斜摄影"、“航带飞行"等多种作业模式;支持多种航线类型;支持大疆智图,可高效完成二维及三维建模。还支持大疆司空 2 ,可以高效完成云端建图。


可以说,DJI Mavic 3E 集中了小巧便携、长续航、高精度、软硬件体验升级等多种优势,再加上非常高的性价比,对于大疆的平民化航测愿景来说,是迈出了非常重要的一步。





应用案例:嘉峪关精细化建模



嘉峪关,被誉为“天下第一雄关",城关两侧的城墙横穿沙漠戈壁,北连黑山悬壁长城,南接天下第一墩,是古代“丝绸之路"的交通要塞,中国长城三大奇观之一。应景区要求,为探索 VR 虚拟浏览嘉峪关的旅游新形式,制作嘉峪关高精度的数字化模型,还原嘉峪关样貌,凸显其险要地势,重现雄关风姿。

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“天下第一雄关"实景三维模型



作业面临若干难点。一、结构复杂:三层斗拱塔楼,精细结构众多;二、色彩丰富:红绿反差配色,色彩还原困难;三、遮挡严重:斗拱下方要求完整建模,需要大量仰拍;四、游客众多,增大拍摄难度。


大疆合作伙伴南京韦博智控科技有限公司使用 Mavic 3E 很好地解决了这些难点。轻型无人机便于在景区飞行,最快 0.7 秒间隔连拍,高效完成建模作业。


Mavic 3E 还具备全向感知功能,贴近 5 米左右飞行也能保证飞行安全。此外,其灵活的机身保障采集到各角度毫米级分辨率模型成果,使用大疆智图软件,内外业全自动操作。


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基于实景模型的“天下第一雄关"  VR 场景制作



作业方使用自行研发的航线规划软件,基于粗模制作精细化航线,使用 Mavic 3E 贴近城楼 5 米进行拍摄,影像分辨率为 1.5 毫米。将实景模型与虚拟化场景相结合,真实重现了“天下第一雄关"的风貌。


小、快、灵,高性价比,DJI Mavic 3E 的出现,是大疆行业应用贯彻“平民化航测"理念的又一作品。相信它的面世,会给测绘工作者带来更多便利。




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