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    深度評測DJI P4 RTK免像控1:500大比例尺精度分析(CORS篇)

    更新日期:2019-04-27 來源:lnrxhk.com 作者:遼寧銳翔通用航空有限公司

    隨著無人機科技的不斷發展,地理信息行業新技術的不斷進步,測量方式也在發生著翻天覆地的變化,傳統測量方式漸漸的被新型手段所代替,換之而來的是低成本高效率,也就是所謂的“效率變革”,同時設備也在往智能化小型化發展,大疆精靈4RTK就是一款經濟實用型小型多旋翼高精度航測無人機,面向低空攝影測量應用,具備厘米級導航定位系統。那么對于它的精度效果如何呢?這也是真正用戶迫切希望看到的,那么我們來聽聽真實測繪使用者的聲音~


    之前天弘基業作為第一批測試公司,聯合天津融匯測繪科技有限公司共同對DJI P4RTK進行了詳細的深度測評,本篇為CORS編。


    DJI P4 RTK


    配置清單一



    DJI P4 RTK標準裝箱清單:


    1個泡沫手提箱

    1臺飛行器主機,16G microSD卡,4對螺旋槳,2塊飛行電池

    1個遙控器(帶屏幕,內置GS RTK APP),1塊遙控器電池

    1個全網統無線上網卡(裝在遙控器內,不帶SIM流量卡)

    1個電源適配器,1根電源線

    1個遙控器電池充電管家(可同時插入2塊)

    1個飛行電池充電管家(可同時插入3塊)

    1根Micro USB線,1根USB-C OTG線,1根USB-C線


    主要參數一



    本次測試使用的飛行器為大疆創新科技有限公司提供的P4R樣機,地面站軟件使用PC GS Pro(Windows版)及GS RTK APP(遙控器版),操作流程執行《P4R-beta測試說明書》。


    起飛重量:1391g

    飛行時間:約30分鐘

    GNSS使用頻點 :GPS:L1/L2;GLONASS:L1/L2;BeiDou:B1/B2;

    定位精度:垂直 1.5 cm + 1 ppm(RMS);

                  水平 1 cm + 1 ppm(RMS)

    紅外感知系統:障礙物感知范圍0.2 - 7 m(表面為漫反射材質,且反射率 > 8%)

    遙控器:5.5英寸屏幕,分辨率1920×1080;可根據法規在2.4G和5.8G之間切換,通訊距離7 km(FCC),4km(CE);亮度高達1000cd/ m2 ,方便戶外工作

    電池:15.2V,5870mAh,89.2Wh;P4RTK電池與P4 Pro電池一致,可互換,方便用戶使用 

    云臺相機:1 英寸 CMOS;有效像素 2000萬(總像素 2048 萬);P4 RTK每臺相機出廠前做過單體校正,記錄對應的Opencv參數.相機支持輸出未經畸變矯正的原圖,并在照片XMP信息中輸出該相機的OPEN-CV畸變矯正參數,用于用戶后處理。


    ◆ ◆ ◆

    P4 RTK精度實測


    測區概況:

    本次測區位于天津市西南部,測區為平原地貌類型,天氣陰轉晴天為主,地面風力約三級,為保證數據的全面性,特選擇了兩塊測區,一個約0.3平方公里,用于單架次測試精度,另一個約1.4平方公里,用于多架次較大區域測試精度。


    像控點及檢核點布設:

    為了保證數據檢核的真實性,在測區內均勻布設了多個像控點來檢核數據精度,由于P4RTK默認網絡連接是千尋CORS的8002端口,故為了保證檢核的一致性,采集像空點的RTK也連接的是千尋CORS的8002端口(這一點對于用戶日常使用十分關鍵,要保證無人機與地面采集端源橢球一致)。


    端口:8001    ITRF2008坐標系
    端口:8002    WGS84
    端口:8003    CGCS2000


    另外,為盡可能減少內業刺點帶來的精度誤差,本次采用黑白相間十字標識做像控點,樣圖如下:




    在0.3平方公里測區范圍內布設9個像控點

    位置分布如下:




    在1.4平方公里測區范圍內布設12個像控點

    位置分布如下:




    飛行情況:

    為保證數據的多樣性,此次測試共飛行了多個架次,分別對不同航高,不同分辨率,不同范圍,不同模式進行了深度測試,具體飛行信息如下:




    P4 RTK精度成果對比


    精度對測繪而言是重中之重!為了評定的精度更具客觀性,本次測試從飛行到數據處理前后共歷時9天,其中采集了不同比例的照片,不同的分辨率,不同的測區以及連接不同的網絡模式的數據,并對所采集的數據用不同的軟件,加入不同的像控點,采用不同的設置等進行了處理分析,其中也不乏會出現些飛行設置,處理設置等錯誤,進而再進行反復的實驗論證,雖然過程比較曲折,但從中收獲了很多,從而加深了對該產品的理解!


    對于P4RTK,支持RTK和PPK兩種方式,RTK支持網絡CORS(千尋)和自定義當地網絡CORS,由于目前天津本地CORS數據傳輸格式為RTCM3.1,而P4RTK僅支持標準RTCM3.2格式(后期會改進兼容更多格式),故無法測試自定義網絡CORS模式,后面有機會我們會繼續嘗試測試,而PPK則支持市面上各品牌GNSS主機做基站。本次測評主要介紹網絡RTK測評精度,PPK精度測評將在后續文章中介紹,請持續關注!


    此次測試,P4RTK飛行數據與地面坐標數據均是連接千尋CORS獲得,坐標系均采用的是WGS84坐標系,將采集的影像數據在無控制點和加少量像控點情況下分別導入Pix4d、Photoscan后處理軟件進行解算(后續會用更多的軟件進行解算測試,如Photomod、3DF等軟件)。


    ◆ ◆ ◆


    千尋網絡RTK方式-免像控處理精度對比:

    注:實測坐標與P4RTK同是千尋CORS WGS84坐標系統下采集


    1、千尋網絡RTK方式0.3平方公里單架次2.5cm分辨率免像控平面精度如下:



    千尋網絡RTK方式方式0.3平方公里單架次2.5cm分辨率免像控高程精度如下:

    2、千尋網絡RTK方式方式1.4平方公里五架次2.5cm分辨率免像控平面精度如下:

    千尋網絡RTK方式方式1.4平方公里五架次2.5cm分辨率免像控高程精度如下:

    3、千尋網絡RTK方式方式0.3平方公里單架次5cm分辨率免像控平面精度如下:

    千尋網絡RTK方式方式0.3平方公里單架次5cm分辨率免像控高程精度如下:

    千尋網絡RTK方式-加少量像控點處理精度對比:


    1、千尋網絡RTK方式0.3平方公里2.5cm分辨率像控點與檢核點分布如下圖:


    4個紅色點為控制點分布

    5個藍色點為檢查點分布



    平面精度:

    高程精度:


    2、千尋網絡RTK方式1.4平方公里2.5cm分辨率像控點與檢核點分布如下圖:


    6個紅色點為控制點分布

    6個藍色點為檢查點分布



    平面精度:

    高程精度:


    3、千尋網絡RTK方式0.3平方公里單架次5cm分辨率像控點與檢核點分布如下圖:


    4個紅色點為控制點分布

    4個藍色點為檢查點分布



    平面精度:


    綜上可以看出0.3平方測區單個架次,2.5cm分辨率時

    平面方向差值最大為4.1cm

    高程方向差值最大為6cm


    1.4平方公里測區五個架次,2.5cm分辨率時

    平面方向差值最大為7cm

    高程方向差值最大為8cm


    由此可知,大疆P4RTK無論是在免像控狀態下,還是在稀疏相控的狀態下,均具有較高的自符合精度,中誤差基本為地面分辨率的2-3倍,可以滿足小范圍大比例尺測圖需求!



    同時,我們通過一個更直觀的方式來看一下精度效果,我們將兩個測區所生成的DOM(正射影像圖)與使用傳統測繪手段經過嚴格實測的該地2個測區標準的1:500地形圖進行貼合,可更直觀看出數據精度。


    P4 RTK生成的正射影像疊加現有標準地形圖成果如下:




    0.3平方公里作業區域,2.5cm分辨率成果與現有地形圖套合情況


    我們將4處局部區域放大看效果:


    我們將4處局部區域放大看效果:對于航測而言,RTK的通迅鏈路的穩定性也是一個關注的焦點,由此,特意測試了P4RTK在空曠地區和有障礙物遮擋地區的網絡RTK的連接狀態,空曠區域,網絡RTK連接非常穩定,在有障礙物遮擋地區內,無線電受障礙物的影響,飛行難免出現網絡RTK浮點解狀態,此時P4RTK正常飛行拍照,存在浮點解狀況,故建議在山區或有障礙物遮擋區域飛行時,為保證數據質量,需結合PPK模式同時使用!


    傳統航測通常是外業采集飛行數據,然后回到內業進行后處理拼圖,對于需要應急出圖或者農業植保的客戶而言,實時建圖是個很好的功能,內外業同步進行,成果為可量測特性的正射地圖,極大提高應急響應速度和作業效率。

    本次使用的地面站電腦為DELL 外星人,PC GS PRO實時建圖要比P4RTK飛行延遲2-5s,無漏片、漏塊現象,具體拼圖過程可見所附視頻,當然,建圖的效率也和電腦的配置相關,配置越高,效果越流暢。


    CPU:i7-6700HQ

    GPU:GTX1070/8G顯存

    內存:32G



    總結


    1、在RTK連接千尋CROS狀態下,成圖內符合精度較高,小面積測圖可通過添加少量像控點滿足大比例尺(1:500)航空攝影測量要求。

    2、Windows版本地面站軟件支持實時建圖(快拼)功能,可以實時檢查飛行質量,如有發現丟片或曝光不均等情況可及時補飛。(該功能收費)。

    3、地面站軟件支持斷點續飛功能,可一次規劃多架次飛行,方便用戶使用。

    4、RTK模式下飛行器穩定性較好,測試過程中出現了5級陣風,檢查照片POS數據質量也能滿足使用要求。

    另外,此次測評也總結了一些飛行中需要注意的地方,希望能對大家有所幫助!最后,非常感謝廣大朋友對于這款產品給予的關注,同時也非常感謝天津融匯測繪科技有限公司和大疆創新提供的大力支持!


    注意事項:


    1、使用PC GS PRO進行實時建圖時,必須進入P4RTK GSR軟件起飛界面后,PC GS PRO才可以起飛執行任務;

    2、對于P4RTK,使用PC GS PRO進行實時建圖時,不需要將飛行模式從APP模式切換至PC模式;而對于P4 Pro和P4 Advance在使用PC GS PRO進行實時建圖時,則需要將飛行模式從APP模式切換至PC模式;

    3、對于使用P4RTK進行多架次航測任務時,P4RTK執行完一架次任務返航降落后,換上滿電電池,想執行斷點續飛功能的話,此時需進入任務界面,點擊“進行中”選項卡,點擊執行續飛功能,這點非常重要,避免造成成果丟失;

    4、在使用APP或PC端飛行P4RTK時,為保證成圖精度,建議把“是否進行畸變校正”默認關掉;

    5、經測試一塊P4RTK遙控器電池室外續航約兩個小時左右,建議野外多架次作業時多配幾塊遙控器電池,所以除了飛機電池,遙控器電池也是十分必要的,外業時一定要多配幾塊;

    轉載出處:天弘基業技術中心     版權歸原作者所有,如有侵權請告知

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