一种基于多旋翼无人机高精度不动产测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多旋翼无人机高精度不动产测量方法，包括步骤：一、构建多旋翼无人机高精度不动产测量装置；二、布置像控点并获取像控点地理坐标；三、航线规划；四、数据采集；五、数据处理；六、建立待测不动产测量区域的实景三维模型；七、开展测图；八、精度检核。本发明专利技术利用多旋翼无人机携带倾斜相机和垂直相机获取高清晰立体影像数据，生成实景三维模型，在实景三维模型中进行裸眼立体测图，快速实现不动产地理信息的获取，极大的减少作业人员的劳动强度和工作量，效率高。

A high precision real estate measurement method based on multi rotor UAV

The invention discloses a high-precision real estate measurement method based on a multi rotor UAV, which comprises the following steps: 1. Constructing a high-precision real estate measurement device for a multi rotor UAV; 2. Arranging image control points and obtaining the geographic coordinates of image control points; 3. Route planning; 4. Data collection; 5. Data processing; 6. Establishing a real 3D model of the real estate measurement area to be measured; 7. Opening 8. Accuracy check. The invention uses multi rotor UAV to carry tilt camera and vertical camera to obtain high-resolution stereo image data, generates a real 3D model, and carries out naked eye stereo mapping in the real 3D model, quickly realizes the acquisition of real estate geographic information, greatly reduces the labor intensity and workload of operators, and has high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多旋翼无人机高精度不动产测量方法
本专利技术属于不动产测量
，具体涉及一种基于多旋翼无人机高精度不动产测量方法。
技术介绍
无人机航空摄影测量是近年来发展起来的一项高新技术，颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台搭载多台传感器，同时从垂直和倾斜多个不同角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。无人机具有响应速度快、处理效率高、运行成本低等优势，两者结合颠覆了传统测绘的作业方式，通过无人机低空多镜头摄影获取高清晰立体影像数据，可快速实现地理信息的获取，具有效率高、成本低、数据精确、操作灵活、侧面信息丰富等特点，满足测绘行业的不同需求。不动产测量属于地籍测量中的一种，精度要求高，传统的测量方法是利用全站仪和RTK结合完成，劳动强度高，工作量大，经过大量测试和工程验证，项目周期长，效率低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于多旋翼无人机高精度不动产测量方法，利用多旋翼无人机携带倾斜相机和垂直相机获取高清晰立体影像数据，生成实景三维模型，在实景三维模型中进行裸眼立体测图，快速实现不动产地理信息的获取，极大的减少作业人员的劳动强度和工作量，效率高，便于推广使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于多旋翼无人机高精度不动产测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、构建多旋翼无人机高精度不动产测量装置：在地面建立与多旋翼无人机通信的地面站和基站，在多旋翼无人机的机体底部安装图像获取机构，所述多旋翼无人机、图像获取机构、地面站和基站构成多旋翼无人机高精度不动产测量装置；所述图像获取机构包括安装在多旋翼无人机的机体底部的多个竖向支撑杆，多个竖向支撑杆远离多旋翼无人机的机体底部的一端设置有用于安装步进电机的安装板，步进电机的输出轴垂直穿过安装板，步进电机穿过安装板的输出轴上安装有用于放置第一倾斜相机和第二倾斜相机且为对称结构的双倾斜相机安装盒，第一倾斜相机光轴所在直线与步进电机的输出轴所在直线之间的夹角、以及第二倾斜相机光轴所在直线与步进电机的输出轴所在直线之间的夹角均为45°，第一倾斜相机的镜头和第二倾斜相机的镜头均朝向远离步进电机的输出轴所在直线的方向；安装板一外侧壁上设置有两个呈平行布设的水平支撑杆，两个水平支撑杆的底部安装有镜头垂直朝下的垂直相机；所述多旋翼无人机内置控制主机以及均与所述控制主机连接的惯性导航模块、用于与地面站和基站均通信的无线通信模块，第一倾斜相机、第二倾斜相机和垂直相机均为CCD相机，第一倾斜相机、第二倾斜相机和垂直相机的信号输出端均与所述控制主机的信号输入端连接，步进电机的信号输入端均与所述控制主机的信号输出端连接；步骤二、布置像控点并获取像控点地理坐标：在待测不动产测量区域内均匀布设多个像控点，所述像控点为1m*1m的红色方形标靶或白色方形标靶，待测不动产测量区域内每平方千米范围内的像控点数不少于8个，利用GPS-RTK采用强制对中杆测量标靶中心坐标，每个标靶中心坐标测量3次，取其平均值作为标靶中心坐标真值；步骤三、航线规划：从待测不动产测量区域一端起，按照S形路线规划航线，其中，多旋翼无人机的航向重叠度为85％、旁向重叠度为75％、航高为120m；步骤四、数据采集：多旋翼无人机按照规定的航线进行无人机倾斜摄影测量飞行任务，采集待测不动产测量区域数据，并将采集的待测不动产测量区域数据传输至地面站，其中，多旋翼无人机进行无人机倾斜摄影测量飞行任务时，预先设置多旋翼无人机的飞行速度、步进电机工作频率、CCD相机拍摄间隔时间，从而满足无人机倾斜摄影测量飞行任务；双倾斜相机安装盒通过步进电机做转动动作，双倾斜相机安装盒动作过程为：步进电机带动双倾斜相机安装盒转动90°，并保持5s～10s不动后再反转90°复位；所述待测不动产测量区域数据包括CCD相机采集的图像数据、机载POS数据、机载GPS数据、基站数据；步骤五、数据处理：对待测不动产测量区域数据去噪后，进行空三加密解算，解算出每张图像对应的国家2000坐标系下的平面和高程位置，并结合部分像控点的平面和高程位置，利用摄影测量的共线方程和共面方程，求得各个加密点的平面和高程位置；步骤六、建立待测不动产测量区域的实景三维模型，过程如下：步骤601、根据加密点数据生成网格并优化网格，从而生成待测不动产测量区域的实景三维模型；步骤602、将未采用的像控点作为模型检核点，进行模型绝对精度检测，当未采用的像控点在三维模型平面中误差和高程误差满足地籍测量精度要求时，保留生成的待测不动产测量区域的实景三维模型，当未采用的像控点的三维模型平面中误差和高程误差不满足地籍测量精度要求时，检查步骤二至步骤五中测量工序作业流程及精度指标，并重新执行骤二至步骤五；步骤七、开展测图：由作业员将待测不动产测量区域的实景三维模型导入EPS进行裸眼测图，完成待测不动产测量区域的点、线、面测图，最后采用CASS软件进行图形数据编辑，同时对待测不动产测量区域中遮挡区域进行外业调绘与补测，完成地籍图的绘制；步骤八、精度检核：完成地籍图的绘制后，在待测不动产测量区域均匀选取大量房角点进行误差统计，当95％及95％以上的房角点误差小于地籍测量精度要求，则精度检核合格；当95％以下的房角点误差小于地籍测量精度要求，则精度检核不合格，重复步骤二至步骤七，直至精度检核合格。上述的一种基于多旋翼无人机高精度不动产测量方法，其特征在于：所述多旋翼无人机为智绘鹰S-100；所述CCD相机为A5100相机。上述的一种基于多旋翼无人机高精度不动产测量方法，其特征在于：步骤五中对待测不动产测量区域数据去噪后采用Smart3D软件进行空三加密解算。上述的一种基于多旋翼无人机高精度不动产测量方法，其特征在于：所述地籍测量精度要求为5cm。上述的一种基于多旋翼无人机高精度不动产测量方法，其特征在于：步骤601中根据加密点数据生成网格并优化网格，从而生成OSGB格式的待测不动产测量区域的实景三维模型。上述的一种基于多旋翼无人机高精度不动产测量方法，其特征在于：步骤八中完成地籍图的绘制后，在待测不动产测量区域均匀选取大量房角点进行误差统计，房角点最大误差不超过2倍地籍测量精度要求。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术通过构建多旋翼无人机高精度不动产测量装置，在多旋翼无人机的机体底部安装多个竖向支撑杆用于悬挂安装步进电机，以便携带双倾斜相机，双倾斜相机包括第一倾斜相机和第二倾斜相机，第一倾斜相机和第二倾斜相机安装在双倾斜相机安装盒内，步进电机工作带动双倾斜相机安装盒转动，进而实现第一倾斜相机和第二倾斜相机旋转，实现不同角度的图像的获取，减少自身载荷，飞行稳定，第一倾斜相机光轴所在直线与步进电机的输出轴所在直线之间的夹角、以及第二倾斜相机光轴所在直线与步进电机的输出轴所在直线之间的夹角均为45°，第一倾斜相机的镜头和第二倾斜相机的镜头均朝向远离步进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多旋翼无人机高精度不动产测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤一、构建多旋翼无人机高精度不动产测量装置：在地面建立与多旋翼无人机(1)通信的地面站和基站，在多旋翼无人机(1)的机体底部安装图像获取机构，所述多旋翼无人机(1)、图像获取机构、地面站和基站构成多旋翼无人机高精度不动产测量装置；/n所述图像获取机构包括安装在多旋翼无人机(1)的机体底部的多个竖向支撑杆(2)，多个竖向支撑杆(2)远离多旋翼无人机(1)的机体底部的一端设置有用于安装步进电机(4)的安装板(9)，步进电机(4)的输出轴垂直穿过安装板(9)，步进电机(4)穿过安装板(9)的输出轴上安装有用于放置第一倾斜相机(6)和第二倾斜相机(7)且为对称结构的双倾斜相机安装盒(5)，第一倾斜相机(6)光轴所在直线与步进电机(4)的输出轴所在直线之间的夹角、以及第二倾斜相机(7)光轴所在直线与步进电机(4)的输出轴所在直线之间的夹角均为45°，第一倾斜相机(6)的镜头和第二倾斜相机(7)的镜头均朝向远离步进电机(4)的输出轴所在直线的方向；/n安装板(9)一外侧壁上设置有两个呈平行布设的水平支撑杆(3)，两个水平支撑杆(3)的底部安装有镜头垂直朝下的垂直相机(8)；/n所述多旋翼无人机(1)内置控制主机以及均与所述控制主机连接的惯性导航模块、用于与地面站和基站均通信的无线通信模块，第一倾斜相机(6)、第二倾斜相机(7)和垂直相机(8)均为CCD相机，第一倾斜相机(6)、第二倾斜相机(7)和垂直相机(8)的信号输出端均与所述控制主机的信号输入端连接，步进电机(4)的信号输入端均与所述控制主机的信号输出端连接；/n步骤二、布置像控点并获取像控点地理坐标：在待测不动产测量区域内均匀布设多个像控点，所述像控点为1m*1m的红色方形标靶或白色方形标靶，待测不动产测量区域内每平方千米范围内的像控点数不少于8个，利用GPS-RTK采用强制对中杆测量标靶中心坐标，每个标靶中心坐标测量3次，取其平均值作为标靶中心坐标真值；/n步骤三、航线规划：从待测不动产测量区域一端起，按照S形路线规划航线，其中，多旋翼无人机(1)的航向重叠度为85％、旁向重叠度为75％、航高为120m；/n步骤四、数据采集：多旋翼无人机(1)按照规定的航线进行无人机倾斜摄影测量飞行任务，采集待测不动产测量区域数据，并将采集的待测不动产测量区域数据传输至地面站，其中，多旋翼无人机(1)进行无人机倾斜摄影测量飞行任务时，预先设置多旋翼无人机(1)的飞行速度、步进电机(4)工作频率、CCD相机拍摄间隔时间，从而满足无人机倾斜摄影测量飞行任务；/n双倾斜相机安装盒(5)通过步进电机(4)做转动动作，双倾斜相机安装盒(5)动作过程为：步进电机(4)带动双倾斜相机安装盒(5)转动90°，并保持5s～10s不动后再反转90°复位；/n所述待测不动产测量区域数据包括CCD相机采集的图像数据、机载POS数据、机载GPS数据、基站数据；/n步骤五、数据处理：对待测不动产测量区域数据去噪后，进行空三加密解算，解算出每张图像对应的国家2000坐标系下的平面和高程位置，并结合部分像控点的平面和高程位置，利用摄影测量的共线方程和共面方程，求得各个加密点的平面和高程位置；/n步骤六、建立待测不动产测量区域的实景三维模型，过程如下：/n步骤601、根据加密点数据生成网格并优化网格，从而生成待测不动产测量区域的实景三维模型；/n步骤602、将未采用的像控点作为模型检核点，进行模型绝对精度检测，当未采用的像控点在三维模型平面中误差和高程误差满足地籍测量精度要求时，保留生成的待测不动产测量区域的实景三维模型，当未采用的像控点的三维模型平面中误差和高程误差不满足地籍测量精度要求时，检查步骤二至步骤五中测量工序作业流程及精度指标，并重新执行骤二至步骤五；/n步骤七、开展测图：由作业员将待测不动产测量区域的实景三维模型导入EPS进行裸眼测图，完成待测不动产测量区域的点、线、面测图，最后采用CASS软件进行图形数据编辑，同时对待测不动产测量区域中遮挡区域进行外业调绘与补测，完成地籍图的绘制；/n步骤八、精度检核：完成地籍图的绘制后，在待测不动产测量区域均匀选取大量房角点进行误差统计，当95％及95％以上的房角点误差小于地籍测量精度要求，则精度检核合格；当95％以下的房角点误差小于地籍测量精度要求，则精度检核不合格，重复步骤二至步骤七，直至精度检核合格。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于多旋翼无人机高精度不动产测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、构建多旋翼无人机高精度不动产测量装置：在地面建立与多旋翼无人机(1)通信的地面站和基站，在多旋翼无人机(1)的机体底部安装图像获取机构，所述多旋翼无人机(1)、图像获取机构、地面站和基站构成多旋翼无人机高精度不动产测量装置；
所述图像获取机构包括安装在多旋翼无人机(1)的机体底部的多个竖向支撑杆(2)，多个竖向支撑杆(2)远离多旋翼无人机(1)的机体底部的一端设置有用于安装步进电机(4)的安装板(9)，步进电机(4)的输出轴垂直穿过安装板(9)，步进电机(4)穿过安装板(9)的输出轴上安装有用于放置第一倾斜相机(6)和第二倾斜相机(7)且为对称结构的双倾斜相机安装盒(5)，第一倾斜相机(6)光轴所在直线与步进电机(4)的输出轴所在直线之间的夹角、以及第二倾斜相机(7)光轴所在直线与步进电机(4)的输出轴所在直线之间的夹角均为45°，第一倾斜相机(6)的镜头和第二倾斜相机(7)的镜头均朝向远离步进电机(4)的输出轴所在直线的方向；
安装板(9)一外侧壁上设置有两个呈平行布设的水平支撑杆(3)，两个水平支撑杆(3)的底部安装有镜头垂直朝下的垂直相机(8)；
所述多旋翼无人机(1)内置控制主机以及均与所述控制主机连接的惯性导航模块、用于与地面站和基站均通信的无线通信模块，第一倾斜相机(6)、第二倾斜相机(7)和垂直相机(8)均为CCD相机，第一倾斜相机(6)、第二倾斜相机(7)和垂直相机(8)的信号输出端均与所述控制主机的信号输入端连接，步进电机(4)的信号输入端均与所述控制主机的信号输出端连接；
步骤二、布置像控点并获取像控点地理坐标：在待测不动产测量区域内均匀布设多个像控点，所述像控点为1m*1m的红色方形标靶或白色方形标靶，待测不动产测量区域内每平方千米范围内的像控点数不少于8个，利用GPS-RTK采用强制对中杆测量标靶中心坐标，每个标靶中心坐标测量3次，取其平均值作为标靶中心坐标真值；
步骤三、航线规划：从待测不动产测量区域一端起，按照S形路线规划航线，其中，多旋翼无人机(1)的航向重叠度为85％、旁向重叠度为75％、航高为120m；
步骤四、数据采集：多旋翼无人机(1)按照规定的航线进行无人机倾斜摄影测量飞行任务，采集待测不动产测量区域数据，并将采集的待测不动产测量区域数据传输至地面站，其中，多旋翼无人机(1)进行无人机倾斜摄影测量飞行任务时，预先设置多旋翼无人机(1)的飞行速度、步进电机(4)工作频率、CCD相机拍摄间隔时间，从而满足无人机倾斜摄影测量飞行任务；
双倾斜相机安装盒(5)通过步进电机(4)做转动动作，双倾斜相机安装盒(5)动作过程为：步进电机(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永林，杨超，潘东峰，赵国梁，丁吉峰，郑建国，张继文，夏玉云，廖东军，刘洋，张腾飞，王虎，
申请(专利权)人：机械工业勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61