唐山曹妃甸港口入海口無人機巡檢

 

 

 

 

 

 

 

 

實 施 方 案

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

河北風航無人機科技有限公司

 

1 概述

1.1 項目概況

開展無人機實景二維正射影像巡查，運用無人機對曹妃甸港口西港區、港池島、東港區、甸頭區60平方公里入海口進行巡查；

 

巡查目標：

將無人機遙感監測獲得的高清航拍影像對目標區域內的排污口、非法營運碼頭、非法停靠船只、堆場貨料、碼頭堆場路面等進行排查定位并標注，提取相應的影像等資料證據。

主要任務標準如下：

（1）將無人機遙感監測獲得的二維正射影像進行拼接，并將入海口清河行動排查出的違法事項在拼圖后的二維正射影像上進行定位記錄，并提取相應的影像等資料證據。

（2）二維正射影像最終成圖的分辨率達到7厘米甚至更高。

2 技術設計執行情況

2.1 技術依據

(1) CH/Z 3001-2010 《無人機航攝安全作業基本要求》；

(2) CH/Z 3002-2010 《無人機航攝系統技術要求》；

(3) CH/Z 3003-2010 《低空數字航空攝影測量內業規范》；

(4) CH/Z 3005-2010 《低空數字航空攝影規范》；

(5) CH/T 8021-2010 《數字航攝儀檢定規程》；

2.2 航空攝影

（1）大疆M210 V2多旋翼無人機航測系統；

（2）氣體檢測無人機系統

（3）X5S相機、紅外鏡頭相機（夜間使用）

（4）PIX4D制圖軟件；

3 航拍技術路線

3.1技術路線

本次無人機航拍主要工作路線如下：工作準備、實地航空拍攝、航片處理、成果制作、檢查與驗收五個階段。

3.2工作準備

3.2.1航線設計

依據《低空數字航空攝影規范》5.2.3 要求確定基準面高程，并按照規范要求進行航線設計。

a) 攝區劃分:攝區劃分按各測區實際情況安排，因為本項目采用航測的方式進行數據采集，所以盡量采用一個區域一個測區的工作方式，以保證數據的完整性。

b) 航線布設方向:航線布設按各測區實際情況安排，

c) 航攝范圍覆蓋攝區邊界覆蓋:保證航向覆蓋超出攝區邊界線2 倍基線。旁向覆蓋超出攝區邊界一般不少于像幅的50%，最少不少于像幅的35％。

d) 像片重疊度因相機特點和制作影像圖的要求，重疊度設置為：航向重疊度為75%。旁向重疊度為50%。

e) 攝影時間攝影時間的選擇既要保證具有充足的光照度，又要避免過大的陰影。應執行規范要求。

3.2.2飛行空域報備

本項目是航測項目，需要采用無人機進行航測數據采集，按照國家規定在機場進出港方向15公里以內，進出港左右兩側5公里以內，機場附近5公里半徑以內為禁飛區，另外軍事設施、監獄、看守所以及其他涉密單位上空也為禁飛區，所以航測之前要對測區以內的禁飛區進行統計，以保證合法飛行。作業前期需要與當地的空管局、公安局、空軍部門進行報備。

3.2.2配備設備

3.2.2.1大疆M210 V2無人機性能參數：

 

續航：38min

載重：1.57kg

控制距離：8km

3.2.2.2氣體檢測無人機系統

搭載空氣監測采集器，可以對不同高度、不同位置的工廠排出的廢氣中PM1、PM2.5、PM10、SO2等氣體進行監測，對二氧化硫等的含量進行定量分析，高效精準

 

 

 

3.2.2.3紅外鏡頭

 

特 點：

1、紅外、可見光雙屏可以無縫切換

2、支持最大8倍變焦，指點變焦

3、點測溫，快速追蹤熱源

4、IP44防水等級可全天候執行任務

5、1200萬像素高清錄制拍攝

主要功能：對夜晚非法排放進海的工廠排污口進行監督鎖定：

 

 

3.3人員設備配置及效率

1.按標準作業小組配置，每組：2人、1車、2架無人機、電池20塊，電腦1臺、1T硬盤2個；

2.作業效率：按分辨率511.75px進行航線飛行，一架次作業效率30分鐘，巡航高度300米，旁向重疊率50%、航向重疊率50%設置，大概可完成1平方公里，拍攝500張照片。一組一天可完成10-15平方公里。

3.4實地航空拍攝

3.4.1航測區域設置

設置飛行覆蓋區域，形狀可以使任意多邊形，一般沿河道設置。設置地面分辨率及圖像重疊率，可自動生成任務。

 

 

 

3.4.2起飛及降落設置

在地面控制站選擇起飛盤旋地點，降落點位置默認為解鎖位置，拖動降落盤旋的至逆風放向。

 

 

 

 

 

3.4.3地面實時監控

M21O V2無人機自動飛行，可通過地面站實時監測飛行參數和飛行狀態，如需修改飛行任務，可實時發送修改命令，

 

 

 

 

 

飛行注意事項：

1、判斷天氣條件無人機航測，氣象條件的好壞是前提。出發航拍之前，要掌握當日天氣情況，并觀察云層厚度、光照和空氣能見度。

2、到達起飛地點 確定天氣狀況、云層分布情況適合航拍后，帶上無人機、電腦等相關設備趕赴航拍起飛點。起飛點通常事先進行考察，要求現場比較平坦，無電線，高層建筑等，并提前確定好航拍架次及順序。

3、測定現場風速 到達現場后，測定風速。專業的航拍外業人員及無人機，可抗7級風速，適應溫度在零下20°C～60°C之間。

4、為保證飛機起飛平穩，一般逆風起飛。

5、架設電臺 電臺用于地面站和無人機之間的通訊。

6、當天作業日志 記錄當天風速、天氣、起降坐標等信息，留備日后數據參考和分析總結。

7、姿態角度調整 對于距離上一次起飛地點超過200km的起飛地點，需對飛機姿態、角度進行調整，以確保飛機準確通訊。無人機機體內都配備有電子羅盤，磁校準等設備來確保飛機在飛行過程中的自我姿態控制，由于各地地磁情況不一，外業人員會應對各地不同地磁情況對無人機的干擾以及安全隱患。

8、無人機放至平坦空曠區域， 安裝時需檢查無人機各部件是否連接緊密，接線是否正確連接，電力充足。

9、手動遙控測試 將飛行模式調至手動遙控飛行狀態，測試機頭、機身、尾翼是否能按指令操作。手動遙控模式主要用于無人機起飛和降落時遇特殊情況時的應急處理。

10、起飛前準備。 起飛前要檢查進行航拍相機與飛控系統是否連接，降落傘包處于待命狀態，與風向平行、無人員車輛走動等。

11、無人機起飛 各項準備工作完畢后，就可以起飛了。這時，操作手應持手動操作桿待命，觀察現場狀況，根據需要隨時手動調整飛機姿態及飛行高度。

12、飛行監測 這個過程主要做三個工作： ①對航高、航速、飛行軌跡的監測； ②對發動機轉速和空速、地速進行監控； ③隨時檢查照片拍攝數量。

13、無人機降落 無人機按設定路線飛行航拍完畢后，降落在指定地點。手動遙控操作手到指定地點待命，在降落現場突發大風、人員走動等情況時及時調整降落地點。

14、數據導出檢查 降落后，對照片數據及飛機整體進行檢查評估，結合貼線率和姿態角判斷是否復飛，繼續完成附近區域的航拍任務或轉場，理論上一個起降點的飛行控制范圍為300平方公里。

3.5航片處理

3.5.1作業流程圖

 

 

 

 

3.5.2原始資料準備

原始資料包括影像數據、POS數據以及控制點數據。

確認原始數據的完整性，檢查獲取的影像中有沒有質量不合格的相片。同時查看POS數據文件，主要檢查航帶變化處的相片號，防止POS數據中的相片號與影像數據相片號不對應，出現不對應情況應手動調整。

POS數據一般格式如下圖，從左往右依次是

相片號、經度、維度高度、航向傾角、旁向傾角 、相片旋角

3.3.6建立工程并導入數據

1.建立工程

打開pix4dmapper，選項目 -新建項目，在彈出來的對話框中設置工程的屬性，如下圖所示，選上航拍項目，不勾植被和傾斜項目，然后輸入工程名字，設置路徑（工程名字以及工程路徑不能包含中文）。新建項目選上，然后選擇下一步Next。

 

2.加入影像

點添加圖像，選擇加入的影像。影像路徑可以不在工程文件夾中，路徑中不要包含中文。點Next。

 

 

3.設置影像屬性

圖像坐標系

設置POS數據坐標系，默認是WGS84（經緯度）坐標。

地理定位和方向

設置POS數據文件，點從文件選擇POS文件。

相機型號

設置相機文件。通常軟件能夠自動識別影像相機模型。

確認各項設置后，點Next進入下一步。然后點擊Finish完成工程的建立。

 

3.3.4.快速處理檢查

快速處理出來的結果精度比較低，所以快速處理的速度會快很多。因此快速處理建議在飛行現場進行，發現問題方便及時處理。如果快速處理失敗了，那么后續的操作也可能出現相同結果。

 

點運行，選擇本地處理。設置如下圖，初步處理和快速檢測選上，其他不選，點開始，等待軟件運行完，可以查看快速處理得到的成果（一張的影像拼圖），檢查快速處理質量報告。

質量報告主要檢查兩個問題，Dataset以及Camera optimization quality。

Dataset(數據集)：在快速處理過程中所有的影像都會進行匹配，這里我們需要確定大部分或者所有的影像都進行了匹配。如果沒有就表明飛行時相片間的重疊度不夠或者相片質量太差。

Camera optimization quality（相機參數優化質量）：最初的相機焦距和計算得到的相機焦距相差不能超過5%，不然就是最初選擇的相機模型有誤，重新設置。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.違法點標記定位

將無人機港口監測獲得的高清航拍影像進行標記：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.提交資料

（1）航拍影像

（2）影像視頻資料

（3）報告并附影像視頻資料

 

（4）影像軟件及原始測量