內(nèi)外業(yè)一體化采集解決方案——輕小型無人機農(nóng)作物調(diào)查（）易智瑞（中國）信息技術(shù)有限公司無人機應(yīng)用中心2018年6月易智瑞（中國）無人機應(yīng)用中心——制定及修訂記錄——版本完成日期編寫修訂紀要編寫者備注初稿凌龍完成初稿外業(yè)部分2018-5-25內(nèi)容完善白旭陽增加內(nèi)業(yè)處理流程等內(nèi)容。審稿白旭陽1目錄內(nèi)外業(yè)一體化采集解決方案1.需求說明2.技術(shù)路線2.1傳統(tǒng)技術(shù)路線2.2內(nèi)外業(yè)一體化采集技術(shù)路線2.2.1軟件選型2.2.2團隊規(guī)模建議3.采集與生產(chǎn)流程3.1.向智飛地圖導入3.2.現(xiàn)場勘查3.3.飛行方案制定3.2.1飛行范圍3.2.2飛行方法3.3.成果數(shù)據(jù)處理3.3.1整理航片3.3.2生成正射影像3.3.3生成解譯樣本點3.4.解譯與統(tǒng)計3.4.1解譯3.4.2統(tǒng)計4.效益對比5.成果管理與應(yīng)用5.1成果管理5.2行業(yè)應(yīng)用6.注意事項6.1價格提示6.2地圖偏移7.21.需求說明米*200的作物種植面積等統(tǒng)計值。32.技術(shù)路線傳統(tǒng)技術(shù)路線內(nèi)業(yè)將平板電腦中的信息形成數(shù)據(jù)包導出并統(tǒng)一提交。內(nèi)外業(yè)一體化采集技術(shù)路線ArcGIS內(nèi)外業(yè)一體化采集技術(shù)路線中，使用面向GIS的飛行地圖“智飛地圖”作為外業(yè)工作平臺，提前生成好外業(yè)工作地圖，導入到使用的本地數(shù)據(jù)。在外業(yè)工作中，可以直接使用iPad進行現(xiàn)場配準，快速獲知現(xiàn)場樣方的實際方位、大小和位置，使工作地圖與實際工作范圍基本重合，再使用消費級無人機和iPad進行更加精準高效的高清正射影像拍攝工作，并采集采樣點。使用智飛地圖拍攝采樣點的方法的優(yōu)點在于：采樣點照片可以直接覆蓋在本地數(shù)據(jù)上，并自動匹配好大致的方向和對應(yīng)的空間位置。在使用無人機遠程拍攝高清采樣點后，可以用采樣點照片作為內(nèi)業(yè)識別的解譯樣本點，而無需作業(yè)人員走到對應(yīng)樣方處進行拍攝。通過一定的樣本點積累，可使內(nèi)業(yè)依據(jù)“高清正射影像+無人機超低空采樣點”的方式，進行更高效的作物類型識別，大幅縮短外業(yè)工作時間，降低工作難度。此外，此套方案也可以配合電子手簿，實現(xiàn)外業(yè)現(xiàn)場判讀，后期成果可以更快捷的與ArcGIS對接。45無人機選型時間較長，無人機價格相對較低。推薦選擇大疆創(chuàng)新（官網(wǎng)）系列機型：機型相關(guān)參數(shù)特點分析推薦程度★★★☆精靈3Adv、理論飛行時間：各參數(shù)指標中規(guī)中矩。分鐘；攝像頭拍照像置雙肩背包后可滿足極端情況素：1200萬；下登山一定距離后起飛。理論遙控距離：1塊電池的飛行時間可滿千米；足采集一個樣方正射影像的需求；4電1200萬像素攝像頭在100重約5公斤；辨率為的正射影像。單機官方售價：千米理論遙控距離在較復雜干擾情況下也可保障1千滿足樣方采集的距離需求。售價便宜，性價比高。精靈4理論飛行時間：具有精靈3的所有優(yōu)勢。★★★★分鐘；較精靈3系列飛行時間更攝像頭拍照像素：1200萬；理論遙控距離：千米；3電6重約5公斤；單機官方售價：7499悟1理論飛行時間：對比精靈3的優(yōu)勢在于飛分鐘；行速度更快，機動性更強?！铩铩飻z像頭拍照像素：1200萬；重量大，只適合放在機動車后理論遙控距離：千米；飛行時間短于精靈測也可滿足該應(yīng)用采集需求。4電池，雙遙控器）總重約公斤；單機官方售價：悟1理論飛行時間：較悟1V2.0版的優(yōu)勢在于分鐘；★★攝像頭拍照像素：1600萬；此影像覆蓋效率更高。理論遙控距離：劣勢在于攝像頭較重，千米；飛行時間進一步變短。但實測也可滿足該應(yīng)用采集需求。4電池，雙遙控器）總重約公斤；單機官方售價：理論飛行時間：擁有精靈4的所有優(yōu)勢?！铩铩铩铩?分鐘攝像頭拍照像素：1200萬登山需求也完全不用擔心。理論遙控距離：飛行時間與精靈4相當。5千米3電重約2公斤；單機官方售價：6499精靈理論飛行時間：）擁有很長（理論分鐘分鐘）的續(xù)航時間?！铩铩铩铩飻z像頭拍照像）感光元件尺寸大，像素高，素：2000萬同等分辨率需求下安全飛理論遙控距離：行高度更高。7千米）具備雙頻段（2.4/5.8Ghz）3電境因素干擾。）重約：4公斤；可以拍攝更大的畫面。單機官方售價：）抗風能力較強。9999元）動避障。悟2理論飛行時間：）相機具有高分辨率的特點。約min（使用）★★★★ZenmuseX4S）約min（使用下有優(yōu)勢。8ZenmuseX7））攝像頭拍照像地區(qū)優(yōu)先選擇。素：2000萬像素）理論遙控距離：電量緊張的劣勢。7千米作業(yè)套裝（8塊電池，遙控器，公斤）官方售價：元起經(jīng)緯理論飛行時間：）可以同時搭載不同分辨率分鐘的兩個鏡頭?！铩铩铩飻z像頭拍照像）飛行時間較長。素：2000萬像素）載多種相機）區(qū)。理論遙控距離：）5千米大，必須用車搬運。包裝箱遙控器和電池組公斤左右）操控設(shè)備選型大疆創(chuàng)新系列機型遙控器需要配合移動設(shè)備運行GO、GSApp9網(wǎng)實測經(jīng)驗，蘋果IOS設(shè)備的App用戶體驗和穩(wěn)定性明顯優(yōu)于安卓設(shè)備，因此推薦蘋果設(shè)備。機/由于不同IOS否有網(wǎng)絡(luò)等因素差別，在野外工作中的推薦度評估情況如下：機型特點分析推薦程度★★★★IPhone6s，IPhone6sPlus，易疲勞。IPhone7，用戶推薦設(shè)備。IPhone7Plus，IPhone8，IPhone8Plus，度調(diào)至最亮，多分鐘內(nèi)會出現(xiàn)設(shè)備過熱強IPhoneX制降低屏幕亮度的問題。10AirAir工作時間長，實測可連續(xù)工作6小時以Wi-Fi+Cellular、上?！铩铩?、屏幕大，便于操作。Air2Wi-Fi+強烈建議使用具有Cellular設(shè)備可以實時下載工作區(qū)域內(nèi)的影像底圖做參考，且內(nèi)置GPS便于定位。容易疲勞。遙控器無法適配mini3系工作時間長，實測可連續(xù)工作4小時以列、mini4上?！铩铩铩铩锵盗?、系列屏幕較大，便于操作。和系列強烈建議使用具有設(shè)備可以實時下載工作區(qū)域內(nèi)的影像底圖做參考，且內(nèi)置GPS便于定位。間托舉。遙控器無法適配如果操作的無人機不是Mavic，則mini的版或標準大小最佳選擇。由于屏幕過大，無法適配無人機遙控器設(shè)備，需另配第三方支架大疆工作時間長，可聯(lián)系工作6小時以上★★★★高亮顯示屏正常使用耐高溫和低溫工作穩(wěn)定，反應(yīng)速度快11些App僅支持系統(tǒng)僅手動飛行時首選。內(nèi)業(yè)處理電腦選型CPU：優(yōu)于4核內(nèi)存：不小于硬盤：不小于GPU計算的傾斜攝影軟件，推薦使用性能盡量優(yōu)異的顯卡，很多傾斜攝影軟件對N卡的支持遠好于A如果傾斜攝影軟件使用CPU計算，則顯卡無要求。2.2.1軟件選型產(chǎn)品名功能描述EsriDrone2MapDrone2Map是發(fā)布的一款輕型無人機數(shù)據(jù)處理軟件，具有多線程、簡單易用、成果類型豐富、便于發(fā)布等特點。在該應(yīng)用需求中主要用于將無人機飛回的影像拼接成高清正射影像。EnviEnvi是Esri銀牌合作伙伴公司的無人機影像處理產(chǎn)品，簡單易用，可快速生成高清正射影像和Esri鑲嵌數(shù)據(jù)集。在該應(yīng)用中可以將無人機影像拼接成高清正射影像。10.6是Desktop中的一個應(yīng)用程序，擁有豐富的深入的定制需求。在該應(yīng)用中可使用自帶的Photos工業(yè)的配圖。通過定制開發(fā)可實現(xiàn)一個行政區(qū)范圍內(nèi)多個樣方的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與匯總，定制后可形成特定格式的統(tǒng)計報表。10.6作的應(yīng)用模式?？捎行У奶岣呖臻g數(shù)據(jù)的使用效率，縮短分享周期，降低空間信息分享成本。在該應(yīng)用如果用戶希望高清無人機影像發(fā)布到專網(wǎng)或公網(wǎng)等網(wǎng)面的了解工作進展，使用再適合不過。12DJIGO4DJIGO4日常操作，手動飛行控制等。在該應(yīng)用中可用于無人機手動起降，手動飛行超低空獲取作物解譯樣本點照片。智飛地圖智飛地圖是一款無人機飛行地圖APP，可加載海量地理空間數(shù)機普及到諸多行業(yè)應(yīng)用，大幅提升工作效率、減少飛行成本。據(jù)準確的完成正射影像自動采集和采樣點手動采集工作。2.2.2團隊規(guī)模建議人即可構(gòu)建一個小型無人機團隊。其中外業(yè)飛手人，內(nèi)業(yè)人員1人。等GIS題地圖。3.采集與生產(chǎn)流程向智飛地圖導入數(shù)據(jù)中使用的高清影像、shp、無人機的IPad。13現(xiàn)場勘查飛行前攜帶智飛地圖App3樣方附近，水泥路兩旁也有植被遮擋信號。14經(jīng)綜合考慮選擇距離樣方邊緣100米左右、水泥路兩旁植被較少、繞開民房、視野較開闊的一小塊地面作為起降點。下圖紅色箭頭附近：飛行方案制定3.2.1飛行范圍部分地塊實際調(diào)查范圍超出了米*200米的樣方范圍，為了確保無人機400米米。153.2.2飛行方法智飛地圖現(xiàn)場配準：通常情況下，我們獲取的在線底圖和樣方的實際位置坐標存在偏差，導致到智飛地圖的現(xiàn)場配準功能，具體操作步驟如下：16系統(tǒng)會自動實現(xiàn)現(xiàn)場配準。正射影像成果的飛行方法：該應(yīng)用要求正射影像成果空間分辨率優(yōu)于，根據(jù)經(jīng)驗可知精靈4搭載的2000萬像素相機在120足成果需求標準。米*400在低空切換為手動操作，確保安全降落。智飛地圖設(shè)置步驟如下：17app第二步：選擇好測區(qū)以后，在任務(wù)信息中調(diào)整“飛行高度”為120m，返航高度70%，18（根據(jù)實際情況可以高于航間重疊度設(shè)置為（可以高于60%、注意檢查預計飛行時間，合理規(guī)劃航線長度。以確保無人機安全運行?，F(xiàn)變形，所以，藍色區(qū)域覆蓋面積僅供參考。準，注意合理設(shè)置返航高度。飛行。19航。采樣點飛行方法：分辨率的正射影像成果也無法看清農(nóng)作物的葉子識別出具體是哪一種作物，超低空飛行拍攝高清的采樣點照片。獲取的正射影像如下：20采樣點采集方法為使用智飛地圖程序手動操作無人機飛行在米左右的安15~20獲取一至兩張采樣點照片；然后將無人機再次拉高到米左右水平飛行到下一獲取的高清解譯樣本點照片如下：21具體操作步驟如下：第一步：以號樣方為例，打開智飛地圖上加載的矢量底圖數(shù)據(jù)，找到需要拍攝的樣方位置，起飛后直接手動操作無人機向號樣方飛去，此時，應(yīng)注22意以下兩點：（）未到達樣方時飛機鏡頭朝前下方，便于觀察航線上有無障礙物。（）未進行采樣點拍攝時，飛機飛行的高度不宜過低。直度向下對準，手動操控無人機垂直下降，拍攝采樣點，在此過程中，不能在低空水平方向上移動飛機位置，以免碰撞。樣點拍攝。端快速顯示并疊加，如下圖。23底圖上面。鐘左右）電池即可完成一個樣方的所有外業(yè)采集工作。鎖定目標飛行方法：內(nèi)業(yè)人員更直觀的熟悉樣方實際情況。具體操作方法：將無人機升至安全高度，并拉出樣方外，將攝像機始終對動軌跡如下圖所示：成果數(shù)據(jù)處理3.3.1整理航片24到名為“caiyangdian”的另一個文件夾中。理出錯。3.3.2生成正射影像高清正射影像是作物識別的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，我們可以使用的或的將無人機采集到的航片處理成正射影像。這里以為例進行演示。啟動Drone2Map以后新建工程，步驟如下圖：第1步輸入工程名稱。第2步點擊“”選擇工程文件夾的存儲路徑。第3步點擊“AddFolder”按鈕選擇之前整理好的用于生成正射影像的航片文件夾，隨后軟件會自動讀取無人機照片中的元數(shù)據(jù)信息填入列表。25點擊OK，照片會根據(jù)元數(shù)據(jù)定位到拍攝的點位上，并連成航跡。點擊任意一個航點可查看對應(yīng)的原始照片，如下圖：26點擊工具欄上的Options按鈕彈出“處理選項”對話框。勾選Initial選項卡并使用默認設(shè)置，再勾選OrthomosaicandDSM選項卡并確保只勾選OrthomosaicDigital。DSM。27點擊OK關(guān)閉對話框，點擊工具欄上的Start自動啟動多線程計算。CPU小時不等。計算之后的正射影像成果會放在工程目錄下“products\2D”中。加載到28中如下圖：經(jīng)實測該正射影像分辨率為子的方式識別出每個地塊中的作物類型。29一些照片作為解譯樣本點，幫助內(nèi)業(yè)人員進行識別。3.3.3生成解譯樣本點片，每張都能看清作物的葉子。如下圖：但內(nèi)業(yè)人員又怎么知道哪個樣本點照片對應(yīng)哪個地塊呢？點開任意一張樣緯度信息。我們就是利用該信息將每張照片批量的定位到地圖上。30打開的Points”工具（工具路徑：Management以自動批量讀取樣本點照片中的GPS信息，并將每個照片中的GPS個點圖層的點中，還可以把照片作為該點的附件存入數(shù)據(jù)庫。具體設(shè)置如下圖：選擇樣本點照片所在的文件夾路徑。設(shè)置一個FileGDB類型的樣本點圖層路徑。31勾選AddAs選項可以將照片作為每個點的附件，在中可以通過“Popup”工具點擊查看。注：如果選項2中輸出路徑不是GDB，而是ShapeFile3無法勾選，因為Shape為附件。輸出的成果加入中，我們就得到了解譯樣本點圖層，如下圖紅點：解譯與統(tǒng)計3.4.1解譯的方法判斷具體是哪一種作物。這也是低空拍攝解譯樣本點的意義。32在中使用“Popup”工具（下圖紅框內(nèi)的工具）點擊解譯樣本點可彈出信息窗。點擊號地塊信息窗中的縮略圖可以打開高分辨率的原片：33通過查看原片我們可以看出號地塊種植的是玉米。在高分辨率正射影像中，我們可以看出51,52號地塊和號地塊屬于同一種作物，即使和52號地塊沒有解譯樣本點，我們?nèi)匀豢梢耘袛嗨麄兎N植的也是玉米。使用同樣的方法可以識別出號地塊種植的是紅薯。34我們將識別到的作物類型輸入到對應(yīng)地塊的屬性中。