無人機用于土方測量的效果如何？

  “科技改變時代總是悄無聲息”，目前基于無人機的空中數據采集和分析，正被諸多行業引入應用，尤其是在建筑工程領域。奇志科技作為國內領先的無人機數據服務商，目前已經為萬科、華潤置地、美的置業等眾多國內頭部房企，提供無人機土方測量解決方案。

  奇志科技通過大疆精靈Phantom 4 RTK 無人機和自主研發的端到端的奇志動聯 MeshKit 軟件，能幫助地產工程管理實現自動化數據采集和分析，輸出高精度的三維模型，并以此完成土方量計算工作，確保數據精準且可復核。

  那么奇志科技的無人機土方測量精度如何呢？能帶來怎樣的作業效率和經濟效益？一起來看看奇志科技新鮮出爐的《奇志動聯無人機土方測量報告》吧！

  精度測試流程

  ◆測試流程圖

  注：測量基準采用國家 2000 坐標系統，1985 國家高程基準，精度驗證數據由專業手持RTK測得，與無人機測量建模的數據對比。工程中 RTK 數據采集統一使用千尋網絡 RTK 系統作為差分源。

  精度測試環境

  測試區位于杭州一處工地附近，總面積約80000平方米，整體地勢平坦開闊，周圍電磁干擾少，屬于典型的UAV小區域工程測量場景。

  ◆測試環境圖

  注：測試結果會受到飛行高度、重疊率設置、天氣、光照強度、地貌等環境因素的影響，作業環境及飛行參數設置不同，精度結果也會隨之變化

  精度測試設備

  （1）手持RTK設備：

  思拓力專業型RTK S9 II

  P9 II 工業安卓手簿：SurPad 4.0

  （2）奇志科技方案模塊構成：

  大疆精靈Phantom 4 RTK 無人機+奇志動聯 MeshKit iOS移動端+奇志動聯 MeshKit 桌面端+奇志動聯 MeshKit 云服務

  ◆奇志科技自動化、端到端的軟件工作流

  注：需要多個平臺賬戶切換，無法快速有效銜接到自身的工作流…..這些都是目前工程管理領域在引入應用數字化技術時，常常遇到的問題。

  而使用奇志科技的無人機土方測量，企業只需要一臺無人機和一個奇志動聯 MeshKit，一套軟件賬戶就可以打通整個無人機土方測量流程，快速銜接到原先的工作流中。

  奇志動聯 MeshKit 移動端，依據不同場景需求定制并完成自動化的無人機數據采集；桌面端，傳輸存儲無人機數據，提供任務、團隊及數據的可視化管理；云服務，結合圖像學與計算機視覺，快速智能分析數據輸出成果。

  地面校準點/特征點設置

  本次測試校準點以及特征點共計 54 個點（其中 54 個平面檢查點和 54 個高程檢查點），這些點位于不同的高度，緯度和經度上，以便最好地模擬實際工程中不同的場景。

  使用手持 RTK 在事先做好的校準點以及實地的特征點上取坐標，每個點上取三次坐標求取平均值，用以消除人為誤差。

  ◆在測試地塊布置并采集校準點和地形特

  注：測試中整個地面校準點/特征點布置和手持RTK數據的采集耗費了整整一天的時間。在傳統土方測量作業中，測量區域面積越大，需要人工采集的控制點和特征點就越多，耗時就越長，而且會受制于現場地形環境。

  相較而言，無人機在土方測量的數據采集上就有著得天獨厚的優勢，獨特的空中視角，受地形環境因素影響小，兼具靈活性和高效率，機器作業無需人力重復勞作，同時還提升了外業操作的安全系數。

  精度測試過程

  1、外業過程

  根據實際地形設定好飛行區域和飛行參數后， 根據航線規劃，驅使大疆精靈 Phantom 4 RTK 無人機完成飛行和數據采集，整個過程僅耗時15分鐘，采集有效圖片數328張。

  ◆測試中規劃的無人機航拍飛行區域

  飛行參數設置如下：

  地面控制點個數（僅用于坐標轉換）：3

  飛行高度：90 m

  航向重疊率：80%

  旁向重疊率：80%

  地面采樣率（GSD）：2.467 cm

  ◆驅使無人機自動外業操作

  注：企業通過奇志動聯 MeshKit 移動端驅使無人機外業操作的好處就在于，無需專業飛手操作，就可以自動驅使無人機航測采集數據，直至完成任務自動返航降落，即便途中出現電池電力不足的情況，也可以更換電池后一鍵續飛。

  2、內業操作

  將 SD 卡取出連接電腦，奇志動聯 MeshKit 桌面端自動從 SD 卡中找到本次任務的所有照片等素材，并自動導入，點擊新建三維模型，進行簡單的設置后，數據即可自動上傳云端并完成空三加密并建模輸出成圖。

  ◆奇志動聯 MeshKit 桌面端能快速同步數

  ◆無人機數據采集處理生成的測試地塊三

  隨后從模型中提取相應檢查點坐標，為模擬實際建筑工程中普遍使用本地坐標的情況，需先將模型中的經緯度坐標轉換成本地坐標。

  具體方法如下：

  將模型中經緯度坐標高斯投影

  取到三個公共點，將高斯投影坐標與本地坐標進行四參數求解（高程使用擬合）

  使用求解出的四參數轉換其他 51 個點的坐標

  得到完整 54 個點的本地水平坐標以及高程坐標，最終進行坐標數據對比

  內業數據分析建模到坐標轉換，整個過程耗時2天。

  注：奇志動聯 MeshKit 端到端的軟件工作流賦能，打通了整個數據內外業操作流程。空三加密，三維模型重建在內的數據處理分析，企業都可以通過云服務自動完成，高效便捷。

  同時考慮到行業實際使用習慣，奇志動聯 MeshKit 云服務也會自動完成本地坐標轉換，確保無人機土方測量輸出成果便于工程管理實際使用。

  模型結果精度檢查

  將獲得的54個點坐標數據與實際手持RTK采集數據進行對比，本次測試結果如下：

  ◆單點精度驗證結果統計表

  ◆最終統計結果

  測試結果顯示，水平中誤差小于 0.05 m，高程中誤差僅有 0.031 m，精度誤差在厘米級，此次無人機航測的成果精度完全達到了 1: 500 建筑工程土方測量的標準。

  注：根據建筑工程測量應用需求，真實景三維模型成果要能滿足1:500 數字線劃圖（DLG）生產需要，誤差必須在平面5cm以內，高程10cm以內。

  土方量計算驗證

  實際應用中，現場工程人員多使用 CASS 進行土方量計算，為適配工程現場使用習慣，數據建模之后需要生產出適配 CASS 能夠使用的高程點文件。

  奇志動聯的云服務通過對無人機采集的數據進行分析處理，生成點云模型，運用模型算法，自動識別剝離非地貌點，自動進行點云數據抽稀，最后將數據轉換成CASS使用的高程文件。

  ◆高程文件對比

  將導出的高程文件與同一塊測試地塊使用手持 RTK 設備直接采集的高程文件，導入到 CASS 軟件中，以統一參數進行土方計算，并對比結果。

  ◆土方量計算結果對比

  ◆土方量計算結果對比

  測試結果表明，使用大疆精靈 Phantom 4 RTK +奇志動聯 MeshKit 的無人機土方測量方案，與傳統手持 RTK 土方測量方案相比，土方差不到2%。

  報告內容總結

  由以上模型精度和土方差的測試結果來看，基于大疆精靈 Phantom 4 RTK 的奇志科技無人機土方測量解決方案，直接輸出的三維模型，以及得出的高程點文件和實地的土方測量結果，完全達到了 1: 500 建筑工程土方測量的精度標準，可以應用于實際工程的土方測量計算需求。

  ◆奇志科技無人機高精度土方測量

  作業效率上，本次80000平方米的土方測量精度驗證過程，外業投入人員踏勘，像控點布置，1人1天，無人機數據采集15分鐘（4平方公里以內地塊，無人機外業采集都能在一天內完成），內業自動建模1天，土方計算1天。

  相比光是外業采集就要耗時數天的傳統土方測量，無人機土方測量顯著降低了時間成本和人力成本。以奇志科技簽約服務的某個地產集團項目為例，相比傳統測量160元/畝的成本，無人機土方測量成本低至8元/畝。

  自動化的數據采集分析，能減少人為誤差，做到短時間內多次復用。奇志科技無人機土方測量應用于土方復核的話，能在最大程度上實現快速復核，有效縮短決策時間和項目開發周期。

  而如果應用于集團級項目，大規模推廣，背后帶來的經濟效益將更加顯著。

  應用奇志科技無人機土方測量解決方案，企業能在確保結果精準的前提下，實現高效、低成本且可復核的土方測量。