无人机管家免费开放精灵4RTK机型的后差分解算功能

2018年6月大疆发布了新一代了精灵4 RTK，这款无人机在原机型的基础上增加了RTK/PPK功能，使得精灵4 RTK在一定条件下具备了少像控或者免像控的能力。为了能给广大用户带来更好的服务体验，飞马无人机管家将在今天上线的版本上，免费开放精灵4 RTK机型的后差分解算功能，用户无需购买，下载更新软件即可使用。

飞马“无人机管家”是无人机数据获取、处理、显示、管理以及无人机维护的一站式智能GIS系统，支持固定翼、旋翼等种类丰富的飞行平台，满足各种应用需求的航线模式，支持真三维地形数据的精准三维航线规划、三维实时飞行监控、快速飞行质检，具有丰富的数据预处理工具箱，支持稳健的精度控制和自动成图、丰富的4D和三维成果生产，具有可视化监控中心，提供系统升级、智能维护、信息推送等云服务。

一、差分解算

这里以精灵4 RTK实际飞行数据为例，讲述无人机管家针对精灵4 RTK数据的差分解算流程。

1、数据获取

采用精灵4 RTK在天津宝坻无人机综合验证场进行飞行测试，测区内布设有固定靶标，可进行精度核查。此次飞行设计地面分辨率2cm，飞行高度73m，航向重叠度80%，旁向重叠度60%，架设飞马配备的基站（可支持全部型号基站），飞机连接千寻CORS进行实时RTK数据获取。

航线设计

测区情况图及靶标分布图

2、数据整理

飞行获取数据如下：

Ø  原始影像数据：DCIM文件夹

Ø  基站GPS静态数据：_4722471.GNS文件

Ø  机载GPS观测数据：包括GPS观测原始数据、RTK轨迹、打标时间及偏心改正等信息文件。

原始数据

3、后差分解算

采用无人机管家“智理图”模块的GPS处理工具进行差分解算。

第一步：

采用”RT27转RINEX”工具将基站.GNS格式转换为.O文件（Rinex格式），若使用其它厂家基站，则导出Rinex格式即可。

RINEX格式转换

第二步：

点击“GPS解算”，进行以下设置：

1）流动站设置

观测文件为飞机观测GPS数据，精灵4 RTK数据格式为.obs格式

2）基准站设置

Ø  勾选基准站

Ø  单击“用户输入”，填写基站WGS84经纬度椭球高坐标。

Ø  选择基站观测数据，须转换为rinex格式文件。

Ø  导航文件默认为“流动站”

点击“下一步”

差分解算参数设置1

第三步：

参数设置：

1）解算方式：勾选差分

2）GPS天线：直接输入垂高即可，该数据由于直接量测的为相位中心坐标，因此垂高为0

3）GNSS系统：勾选GPS,BeiDou

4）保存路径：设置输出路径

点击“确定”，软件进行差分解算。

差分解算参数设置2

第四步：

经差分解算，输出高精度差分结果，检查其固定率为100%，表示每个曝光点的GPS值均为固定解，该高精度GPS数据即可用于后续数据处理。

GPS差分解算结果

二、无人机管家全流程处理

针对精灵4 RTK获取的高精度后差分数据，无人机管家专业版支持免像控空三，及控制点和差分POS的联合平差，还可进行点云、DSM、DOM/TDOM、2.5D及3D模型成果输出，可以满足客户全方位的数据获取及生产需求。

全成果输出

1、免像控空三

采用无人机管家“智拼图”模块，基于高精度GPS和影像建立工程，一键式处理得到免像控的空三成果。

一键免像控空三

免像控点位预测

测区内一共12个控制点，将其全部作为检查点，软件可输出检查点空三残差报告，具体如下：

检查点平面中误差0.094m，可满足1:500航测平面精度要求。

检查点高程中误差为1.330m，且高误差为一个系统性误差，推测其产生原因在于旋翼姿态过于平稳，平差约束相对薄弱导致，其可通过飞构架航线或者倾斜航线来提高高程精度。

无控空三精度报告

2、“控制点+高精度GPS”联合平差

为提高精灵4 RTK高程精度，可采用“控制点+高精度GPS”联合平差的模式，来实现高精度GPS下的稀少控制点成图，满足1：500测图要求。这里分别对后差分PPK模式和实时差分RTK模式进行了数据处理精度验证。

1）PPK模式空三处理

选取测区最外围四个点当做控制点，其余点当做检查点，进行“控制点+PPK”联合平差处理，且软件在空三的同时可进行相机的自检校。

智拼图刺点界面（黄色点为控制点，蓝色为检查点）

控制点+高精度GPS联合平差

其空三精度统计如下：

控制点的平面中误差为2.5cm；高程中误差为4.3cm，

检查点的平面中误差为5.0cm；高程中误差为4.4cm，

由此可知，基于少量控制点和高精度后差分GPS进行联合平差处理，高程精度可大大提高，满足1：500测图要求。

空三精度报告（控制点和检查点）

2）RTK模式空三处理

无人机管家还支持基于精灵4 RTK获取的实时高精度GPS进行联合平差处理，控制点设置和PPK模式相同，其空三带控精度精度统计如下：

控制点的平面中误差为2.0cm；高程中误差为4.1cm，

检查点的平面中误差为4.6cm；高程中误差为5.1cm，

其精度同样满足1：500测图要求。

空三精度报告（控制点和检查点）

3、全成果输出

基于高精度空三结果无人机管家可一键输出密集点云、DSM、DOM/TDOM成果。

密集点云

DSM成果

TDOM成果

4、结论

由此次测试可知，飞马无人机管家可进行精灵4 RTK的后差分GPS解算，可获取高固定率的高精度GPS数据。且基于高精度GPS成果，无人机管家还支持免像控或者稀少控制的空三处理，输出点云、DSM、DOM等多种成果，满足1：500大比例尺成图测图需求。其RTK模式和PPK模式均可满足一定条件下的稀少控制点高精度成图，而常规我们建议尽可能采用PPK模式进行数据处理，可避免飞行时候由于信号不好RTK中断或者距离过大造成的精度不好的问题。

三、精灵4 RTK倾斜免像控案例

基于精灵4 RTK还可进行倾斜数据获取，再基于无人机管家进行差分解算，可进入三维建模软件ContextCapture进行空三及建模处理。经实际飞行测试，精灵4 RTK可实现小范围的免像控高精度三维模型的获取。具体如下：

1、数据获取

测区采用交叉倾斜航线，地面分辨率为3cm，飞行高度110m，航向重叠度为80%，旁向重叠度80%；结合精灵4 RTK的续航能力，飞行过程采用全程飞行，共计飞行2架次，采集影像795张。

航线示意图

影像数据

2、差分解算

采用智理图进行差分解算，解算流程与上一案例解算流程相同。

GPS差分解算

GPS差分解算结果

3、CC空三及建模处理

导入影像和高精度差分GPS，进行空三处理和刺点，并将所有点勾选为检查点。由CC点位自动预测可知，空三后预测控制点位置与实际位置偏差2个像素以内。

空三3D视图

CC刺点界面预测点与实际点偏差统计

检查点点位预测

提交模型生产，成果如下图。模型纹理清晰，几何结构完整。

模型整体

模型局部

模型局部

4、精度检查

将模型上检查点坐标与实测坐标做对比，得到精灵4 RTK在用PPK模式下的倾斜免像控精度。

检查点平面中误差为7.1cm，高程中误差为9cm，可满足1：500测图精度要求。

5、结论

由以上测试可知，将精灵4 RTK应用于三维实景建模，基于无人机管家解算出的高精度GPS，可在三维建模软件中进行倾斜免像控处理，满足1：500测图要求。这对于小场景三维建模来说可极大节省人工布设控制点的工作量，提高作业效率，且最终生成的模型几何结构完整，纹理清晰，可用于后期三维测图需要。