如何测量一个岛屿

徕卡无人机为文物调查带来了效率

2003年,远见卓识的本·卡塞拉创立了赛亚克他的想法是建立一个免费的、数字化的文化遗产和建筑档案,以保护它们免受自然或人类的破坏。2001年,在阿富汗巴米扬大佛被拆除的推动下,Kacyra追求尽可能多地保存文化遗产的想法,至少以3D蓝图的形式留给后代。通过让Leica Geosystems执行副总裁肯•穆曼(Ken mooman)进入CyArk的董事会,该基金会在制图和测量方面又多了一位专家和远见卓识的人。

凭借其在3D激光扫描创造高分辨率点云方面的知识和专业技能,CyArk将文化遗址的测绘提升到了另一个水平。在短短的时间内,基金会建立了一个全球网络,向它的档案馆增加了130多个项目,并于2013年10月推出了其雄心勃勃的计划。CyArk 500年挑战在五年内扫描并数字化保存500处世界遗产。委员会指定的地点之一500咨询委员会是英格兰康沃尔郡的潮汐岛圣迈克尔山。

这个小岛位于英国西南部离岸366米的地方,只有乘船或在退潮时通过堤道才能到达,它既是一幅明信片照片,也是一幅历史风景。它最早出现于公元前4000年到2500年,在公元12年成为一座修道院th并在18世纪上升到现在已知的定居点和朝圣地点。由于气候变化和侵蚀而濒临灭绝500咨询委员会建议将圣米歇尔山作为一处文化遗产,并将其数字化保存到下一代。

使用无人机节省时间

圣迈克尔山鸟瞰图

要绘制这个岛的地图,大西洋地理信息学英国徕卡地球系统公司用最先进的技术和涉及无人机(UAV)的引领潮流的工作流程,在三天内对岛屿和小村庄进行了调查。技术和现场知识英国徕卡地球系统公司,在测绘方面的专业知识大西洋地理信息学,以及使用无人机创建精确空中导航的新方法,一个完全增强的工作流程不断发展,改变了测量和绘制大面积地图的游戏。

徕卡MS60全站仪

选择使用自动六翼飞行器勘测文化遗产似乎是一个不太可能的选择,但多功能无人机之前已经被证明是保护结构的正确选择。2014年,Leica Geosystems无人机创建了墨西哥国立自治大学(UNAM)图书馆和体育场的详细3D模型。

2016年5月,一支由10名测量员和飞行员组成的团队前往康沃尔海岸,开始保护0.23平方公里(0.09平方英里)的圣米歇尔山。专业人员需要高端设备来完成这项任务。除了徕卡GS16全球导航卫星系统以提高其GPS的精度外,徕卡MS60多站还履行了其承诺,在岛上工作期间,在300米的距离上创建每秒1000多个点的3D网格。此外,徕卡扫描站P40的射程精度为1.2 mm+10 ppm,在50米处的3D位置精度为3 mm,以创建文化遗产的全纹理3D模型。凭借如此高的精度和精密度,这两种工具都是徕卡地理系统无人机解决方案的完美补充,该解决方案通过测量岛屿天线来创建高精度的正射影像。

简化工作流程

圣迈克尔斯山正射影像

为了获取尽可能多的细节,机组人员在岛上建立了65个地面控制点,开始准备使用MS60多站和GS16全球导航卫星系统进行测量。但面对崎岖的地形、陡峭的悬崖和大西洋的汹涌,无人机的使用完善了专业人员的工作。工程师从陡峭的台阶上搬运重型设备是一个重大的安全风险,因为这非常耗时。使用徕卡地球系统公司的六架直升机获取无法到达地面的详细图像和数据,在安全和效率方面具有相当大的优势。

与徕卡GS16全球导航卫星系统进行精确通信

该无人机的飞行高度为海平面以上120米,在12次自动航路点飞行中,从海岸线到圣米歇尔山山顶,无人机生成了精确的数据。通过使用RTK/GNSS模块,无人机以1-3厘米的精度飞行,从10颗卫星的数据流中计算其精确位置。为了在飞行中获得尽可能多的细节,机组人员将完全集成的Sony Alpha 7R安装到六架直升机的万向节上。7360x4192像素(3640万像素)的分辨率确保了每一个细节都被捕捉到,并且由于其全帧Exmor CMOS传感器,可以获得更高的质量,并分布更少的图像噪声。记录每毫秒的GPS数据,拍摄的每幅图像都可以精确定位。快门速度设置为1/1000秒,光圈设置为3.2f,安装的相机以800的ISO拍摄照片,没有任何模糊或失真。

由于徕卡地理系统无人机内置了最精密的软件,直升机在拍摄高分辨率照片的时间和地点精确到毫秒。这使您能够在后处理中将每个拍摄的图像与最精确的GPS位置进行匹配。

通过使用无人机和最新设备,与没有空中支持的标准常规工作流程相比,测量的总时间减少了60%。

当地面团队准备好场地进行测量时,空中机组人员为无人机进行了设置,以应对其严峻的挑战。通过内部制定的飞行计划,机组人员对后续飞行的参数进行了编程,以便六架直升机能够在常规结果的基础上收集空中信息。

用更少的资源获取更多的资源

圣米歇尔山等高线图

经过三天的飞行,12次自动飞行捕捉了岛上的每一个细节,4120次拍摄了地理参考照片,机组人员聚集在一起,将数据合并到后处理软件中,创建了圣迈克尔山的数字高分辨率复制品。结果是该岛及其建筑的3D纹理模型,包含超过2.4 GB的高分辨率数据,显示了对文化遗产的详细了解。在进一步的数据处理中,从所有扫描设备捕获的数据的组合非常简单,如1-2-3。地面采样距离(GSD)为3.2 cm,位置相对精度平均为1.2 cm,无人机数据生成为点云和数字高程模型(DEM),并支持基于云的硬件和软件解决方案。得益于CapturingReality、Agisoft PhotoScan Pro、Autodesk ReCap和Pix4D等软件,地面扫描数据和航空图像的组合只需数小时,而不是数天或数周。

通过集成来自Leica Geosystems的飞行三脚架,扩展您在大型项目上的工作方式,使您能够在更短的时间内创建更多更精确的数据。但与轻松测量无法到达的区域和提高员工的安全性和准确性相比,效率提高一倍以上是一种不错的享受。徕卡地球系统无人机解决方案是真正的交易,当你重新考虑测绘和测量。

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