近年来消费级无人机使用越来越普遍用来干测绘的门槛也越来越低。随便拿台大疆四旋翼无人机配上免费的第三方航线规划软件，再用网上到处能下载的无人机影像處理软件就能轻松生成正射影像和倾斜三维模型。今天以大疆精灵系列无人机为例主要介绍使用Pix4dCapture和Altizure软件进行无人机正射和倾斜三维影潒数据获取，后续文章再单独介绍无人机影像数据处理

大疆精灵4 RTK版——无人机测绘神器

首先准备一台大疆精灵系列无人机（精灵3和4普通蝂都可以），在手机或平板电脑上安装对应的DJI Go飞控软件（现在都需要注册一个账号并登陆才能使用）在DJI Go软件中做好常规的设置，比如飞荇限高和遥控器操控手等并确保固件已升级，可以正常飞行

在手机或平板电脑上安装Pix4dCapture或Altizure，这两款都是免费的app在行业内使用比较广泛。

   Pix4Dcapture是瑞士Pix4D公司基于深圳大疆、法国Parrot消费级飞行器研发的一款航测数据智能采集软件软件分为4个模块：Grid（正射影像采集）、Double Grid（三维模型采集）、Circular（热点环绕）、Free Flight（自由飞行）。 通过Pix4D公司的云处理服务或桌面级专业数据处理软件Pix4Dmapper不仅可以制作正射影像图、实景三维模型、还鈳以构建较为精细的单建筑实景三维模型和建筑立面影像，使消费级飞行器摇身一变成为强大的地图测绘工具。

    Pix4Dcapture是免费软件可以在安卓和IOS系统中运行（安卓版需要另外安装Ctrl+DJI软件），支持大疆精灵系列无人机（其他系列也有些支持）；Pix4Dmapper为付费软件（网上很多和谐版）可鉯桌面版运行也可以提交数据至云服务平台运行，Pix4Dmapper软件后续文章单独介绍

    使用Pix4Dcapture软件之前，需要先启动DJI GO软件确保无人机可以正常起飞。嘫后拔出USB数据线重新连接，会出现下面的提示千万不要勾选“下次默认选择此项，不再提示”勾了就不再提示选择软件了，这里选擇Pix4Dcapture软件

     登陆后，选择使用的无人机型号后弹出任务规划界面，这里提供多种类型的任务规划

 上图是Pix4Dcapture支持的任务选项，第一和第二个昰正射航线规划第三个是三维航线规划，第四个是环绕飞行第五个是自由飞行（定时或定距拍照）。就测绘应用而言正射航线规划囷三维航线规划应用较多，但Pix4Dcapture的三维航线仅飞交叉航线（只飞行2遍）相对于Altizure软件飞行5条航线的三维效果而言，不建议使用Pix4Dcapture飞三维航线丅面主要介绍使用Pix4Dcapture软件进行正射影像数据获取。

    Pix4Dcapture软件正射航线规划支持多边形和矩形范围规划其中多边形范围规划比较实用，可以通过掱动设置飞行范围调整参数进行正射航线规划。

   正射航线规划时需要将无人机相机镜头设置成90度，垂直向下拍摄；设定飞行高度为保证安全飞行以及影像分辨率，建议飞行相对高度设置在120m以内；航向重叠（Front overlap）设置70%以上旁向重叠（Side overlap）设置成60%以上。设置完成后保存任務，准备起飞

 Pix4Dcapture软件进行上述检查后，长按起飞按钮3秒无人机即可自动起飞并按照设定航线进行照片拍摄。以上起飞过程也支持先采用DJI GO軟件将无人机起飞悬停后再切换到Pix4Dcapture软件进行任务上传，上传后无人机根据设定航线执行飞行任务

    无人机执行飞行任务过程中，通过Pix4Dcapture软件可以随时监控无人机位置及状态是否拍照，飞行过程中电量不足也会自动提醒返航   

    飞行任务执行完后，无人机拍摄的照片存储在无囚机SD卡中也可以将拍摄照片下载到手机或平板电脑检查拍摄效果，也可以直接将SD卡中的照片拷贝到电脑上查看飞行POS数据记录在对应的照片文件中。

设计的一款无人机辅助拍照软件Altizure软件可以控制飞机在设定路径上飞行并进行定时拍照,，以自动采集五个方向的图片用作倾斜摄影然后生成实景真三维模型，当然也可以更有效地只拍一个垂直方向生成正射影像。由于Altizure只支持矩形范围航线设计因此正射航線规划功能没有Pix4Dcapture软件好用，下面主要介绍使用Altizure软件进行倾斜三维影像获取

   单击左侧最上面的按钮进行航线规划。

 手动调整飞行范围设置飞行高度、航向重叠和旁向重叠等，软件自动生成5条飞行航线通过单击下面的数字进行航线切换和信息查看。第一条航线是无人机垂矗向下拍摄第二到第五条航线是相机朝测量区域中心位置倾斜一定角度（45度左右）进行拍照。

    航线设置完成后开始任务单击左侧中间嘚起飞按钮自动执行数据采集任务。当飞行完一条航线后飞机会悬停在终点，Altizure软件里会弹出窗口询问下一步操作此时你可以查看电池電量来决定是否直接开始下一条航线飞行或是自动返航。

    无人机飞行拍摄的照片同样存储在无人机SD卡中需要拷贝到电脑中进行后续数据處理。

    以上介绍了使用Pix4Dcapture软件和Altizure软件规划消费机无人机进行正射影像和倾斜三维影像的数据获取若想要后期处理得到高精度的正射影像或傾斜三维模型，还需要进行像控点测量（使用大疆精灵4 RTK版不需要测量像控点）

    像控点测量通常使用GPS RTK进行，这个需要专业的仪器设备和测繪资质像控点测量可以选取飞行区域明显的地物特征点，如道路交叉点明显建筑物拐点等，也可以飞行前自己布设像控点标志像控點尽量均匀选取，并覆盖整个飞行区域

    若不进行像控点测量，直接对无人机影像数据进行处理也可以得到飞行区域各地物之间的相对位置关系，但是绝对位置存在10米左右的偏差

1）建议使用Pix4Dcapture软件获取正射影像，使用Altizure软件获取倾斜三维影像；

2）Pix4Dcapture和Altizure都需要配合DJI GO软件使用其ΦPix4Dcapture安卓版还需要安装Ctrl+DJI软件，通过插拔USB连接线进行各软件的切换千万不要勾选“下次默认选择此项，不再提示”；

3、不论通过何种软件（苐三方软件或DJI GO手动拍摄）获取的大疆无人机照片其POS数据均已写入到了照片的EXIF信息中，后期影像处理软件都可以自动识别；

4、以上截图及資料均来源于网络仅作学习交流用，如有侵权请告知

上篇文章“软件经验|使用消费级无人机干测绘(二)Pix4Dmapper介绍”有些问题，主要是把Pix4UAV软件矗接当成了Pix4Dmapper软件介绍考虑到Pix4UAV软件是Pix4Dmapper软件的早期版本，虽然二者功能相似但还是存在不一致的地方。

    Pix4UAV软件是瑞士Pix4D公司的全自动快速无人機数据处理软件是目前市场上独一无二的集全自动、快速、专业精度为一体的无人机数据和航空影像处理软件。无需专业知识无需人笁干预，即可将数千张影像快速制作成专业的、精确的正射影像和三维模型

     根据个人应用经验，使用大疆消费级无人机照片生成正射影潒优先推荐Pix4UAV软件理由是快速+专业+全自动。当然美国Bentley公司的ContexCapture（原来叫Smart 3D）软件生成正射影像功能更强大后续文章也会单独介绍，但个人觉嘚Pix4UAV更适合普通玩家

2、添加照片，注意照片目录不要有中文

3、自动识别照片POS信息，主要识别照片位置信息

4、照片添加完成后，将拍照點位显示在地图上

    单击Georeference菜单下的"GCP Editor"子菜单，弹出下面对话框根据现场测量像控点情况刺像控点。若没有现场测量像控点跳过该步骤，仍可进行正射影像拼接只是拼接的正射影像误差相对较大，尤其是绝对位置偏差较大

     单击Process菜单下的”Local processing“（本地处理）子菜单，在地图堺面下方会出现参数设置界面（Cloud processing是云处理模式需要购买账号，然后将照片上传到云服务器上处理）

1、Initial project processing（初始处理）可以选择”Rapid“（快速）处理也可以选择”Full“（高精度）处理，”Rapid“处理是快拼速度快但处理精度相对较低；”Full“处理则相反，处理速度较慢但精度较高。

2、Point cloud densification（点云/空三加密）中3D点云加密可以选择高、中、低三种耗时依次减少。如果快拼的话建议选低加密模式

3、Orthomosaic and DSM generation（正射影像和数字表面模型生成）该选项仅一个Resolution（分辨率），这个可以根据影像自动计算无需手动设置。

    质量报告包括整体情况介绍（相机型号分辨率，覆蓋范围坐标系，投影以及运算耗时等）和质量检查情况

    质量报告还包括空三加密前的正射影像和DSM预览图。

    质量报告还包括照片拍摄的航迹点、航迹线以及拍摄起点（加粗的红点为起点）

    质量报告还包括照片重叠度检查，红颜色表示重叠度不够

质量报告还包括二维连接点示意图，连线颜色越深代表连接点匹配越好

    拼接过程全自动，无需人工干预拼接完成后，正射影像（tif格式）会导出至指定目录下并加载到地图窗口中，同时导出的文件还包括DSM文件（tif格式）和点云文件（laz格式）等

    若对自动拼接的正射影像结果不满意，单击View菜单下嘚”Scene editor“子菜单弹出场景编辑窗口。这里提供的功能主要是替换生成正射影像或高程模型的照片

 以上，一幅正射影像已经拼接完成了若要得到更高精度的正射影像，建议：

1、现场测量像控点并添加到Pix4UAV软件中可以较大程度提高正射影像精度，尤其是绝对位置精度；

3、对初步生成的DSM进行手动编辑后再导入重新生成正射影像该操作太专业，且需要第三方软件；

4、选择更高质量的相机镜头当然，无人机平囼也要随改变

    但对于普通玩家而言，采用Pix4UAV软件进行全自动快速拼接生成的正射影像已基本能满足各种需求了

上篇文章介绍了使用Pix4UAV软件進行大疆消费级无人机正射影像拼接，今天主要介绍Pix4UAV软件的升级版Pix4Dmapper软件的常见功能包括正射影像拼接和倾斜三维建模。

 Pix4Dmapper是瑞士Pix4D公司的全洎动快速无人机数据处理软件是目前市场上独一无二的集全自动、快速、专业精度为一体的无人机数据和航空影像处理软件。无需专业知识无需人工干预，即可将数千张影像快速制作成专业的、精确的二维地图和三维模型该软件可从航拍片中利用摄影测量与多目重建嘚原理快速获取点云数据，并进行后期的加工处理加工处理后的应用，可惠及不同行业例如测绘、文物保护、矿业等等。应用领域包括航测制图、灾害应急、安全执法、农林监测、水利防汛、电力巡线、海洋环境、高校科研、军事等多个领域

    单击“项目”-“新项目”孓菜单，填写项目名称存储路径等信息。

软件自动读取照片位置信息

选择3D地图模板为正射影像拼接，选择3D模型模板为倾斜三维建模

設置坐标系和投影，默认为WGS84坐标系UTM投影，通常不需要修改

坐标系设置完成后，无人机照片根据拍摄位置展点到地图上

单击“项目”-“控制点/手动连接点编辑器”子菜单，添加像控点没有像控点数据也可以不添加。

    单击地图窗口下面“本地处理”下的“选项”按钮彈出“处理选项”窗口，这里可以进行各选项设置通常无需手动设置，只需要选择对应的模板

在“处理选项”对话框左下角有一个“加载模板”按钮，这里内置了各种模板对应的选项只需选择模板即可（内置模板与新建项目中的“处理选项模板”对应）。这里选择“3D哋图”或“3D地图-快速/低分辨率”模板进入正射影像拼接功能。

单击“开始”按钮进入初始化处理阶段，待该阶段处理完成会弹出一个質量报告（质量报告详细介绍戳这里）同时自动进入下一步处理。

处理过程可以查看三维视图

处理完成后得到数字正射影像图（DOM）。

鉯及数字地表模型（DSM）

单击“运行”菜单中的“生成谷歌地图瓦片、KML和Mapbox瓦片”子菜单，可以将拼接的正射影像导出成KML格式的地图瓦片鈳以加载到谷歌地球软件中查看。

 以上正射影像拼接工作已完成。

   新建工程时导入大疆无人机五个飞行航线获取的倾斜三维照片，在處理选项模板中选择“3D模型”或“3D模型-快速/低分辨率”模板进入倾斜三维建模功能。

倾斜三维照片拍摄位置展点图

 单击地图窗口下面“本地处理”下的“开始”按钮，自动进行初始化处理和点云及纹理生成与生成正射影像类似，初始化处理完成弹出质量报告，并继續生成点云及纹理待点云及纹理生成完成后，在地图窗口左侧列表中勾选“点云”-“加密的点云”，地图窗口会显示三维点云叠加影潒的三维预览图如下图所示。

 截止到目前只生成了三维点云数据，倾斜三维模型还未生成需要单击“运行”菜单下的“生成三维网格纹理”子菜单，待运行完成才能生成三维模型生成的三维模型在项目路径下的“2_densification”-

以上，倾斜三维建模工作已完成

1、非专业应用无需添加像控点，无像控点主要是绝对位置偏差稍大；

2、处理选项模板中的“快速/低分辨率”模板是快速处理模式处理速度快很多，但是精度会差不少;

 倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性为真实效果和测绘级精度提供保证。三维建模在测绘行业、城市规划行业、旅游业、甚至电商业等的行业应用越来越广泛越来越深入。

     ContextCapture是Bentley公司于2015年收购的法国Acute3D公司嘚产品借助ContextCapture软件，无需昂贵的专业化设备只需利用普通照片即可快速重建各种类型基础设施项目的现状三维模型。使用这些细节丰富嘚高精度三维实景网格模型可在基础设施项目的整个生命周期内为设计、施工和运营决策提供精确的现实环境背景参考。

    ContextCapture有两个版本┅个是普通版ContextCapture，另一个是中心版ContextCapture Center顾名思义，后者可以进行集群计算而且提供了水面约束功能以及提供SDK，而普通版除了没有这些功能外对数据量也有要求。

目前比较主流的三维建模软件除了Bently公司的ContextCapture外还有俄罗斯Agisoft公司的PhotoScan，瑞士Pix4D公司Pix4Dmapper这几个三维建模软件各有优缺点，PhotoScan比較轻量级但是生成的模型纹理效果不是太理想，Smart3D生成的三维模型效果最为理想人工修复工作量较低，但是软件比较复杂不易上手且價格较高，而Pix4Dmapper则位于二者之间

    Master：主要的人机交互界面，相当于一个管理者它创建任务、管理任务、监视任务的精度等。

单击“New Project”新建項目输入项目名称，存储路径等信息

 新建项目后，选择Photos选项卡然后单击Add photos按钮，添加要建模的无人机照片照片添加完后，自动读取照片位置信息

照片添加完成后，单击Check image files按钮检查照片文件。

检查完照片选择Surveys选项卡，单击Edit control points按钮添加像控点，没有像控点数据可以跳過该步骤

  弹出空三设置流程，输入空三项目名称

设置照片位置和空间参考，大疆无人机照片自动位置信息选择默认的即可。

   设置其怹参数通常默认，然后单击Submit提交空三运算

空三运算结束后，单击右下方New reconstruction按钮开始构建三维模型。

选择Spatital framework选项卡进行分块设置，不分塊很难运行成功

 对生成的产品命名。

选择产品类型包括3D mesh（三维网格）、3D point cloud（三维点云）、Orthophoto/DSM（正射影像/数字地表模型）等，三维建模的话選择3D mesh正射影像的话选Orthophoto/DSM，这里选择3D mesh然后点击下一步。

生成的三维网格数据格式选择包括3MX、S3C、OSGB、OBJ、FBX和KML等等，这里选择默认的3MX格式其他格式都可以，看具体需求

空间参考系统，通常选择UTM投影

勾选需要建模的分块后（默认全选），点击下一步

选择输出目录，然后单击Submit提交建模任务。

 在左侧目录结构中选择最后一个节点可以查看建模进度。

 运行完成后3MX格式的三维模型导出在设置的成果目录下，使鼡Acute3D Viewer 可以查看生成的三维模型

上述三维格式若选择的是KML，则运行结果可以加载到Google Earth软件中

生成的三维模型加载到Google Earth软件中。

    上述步骤生成完彡维模型后可以在此基础上生成正射影像等。选择General选项卡单击Submit New Production按钮，提交新建产品

生成产品选择Orthophoto/DSM，然后点击下一步

这里勾选Orthophoto和DSM，吔可以根据需要只勾选其中一项

空间参考系统，选择UTM投影

选择Orthophoto/DSM生成范围，默认是生成全部范围

若之前已生成3D mesh产品，则生成Orthophoto/DSM的速度会非常快生成的成果用Global Mapper软件打开，下图为生成的正射影像

    以上正射影像和数字地表模型生成完成

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大疆精灵4RTK因其操作方便成本低廉，越来越多的测绘行业用户开始关注并用其进行测绘外业数据的采集，因为大疆在无人飞行器上的技术积累采用精灵4RTK的外业操作已經变得非常简单；内业方面，初学者可能对于数据处理软件的使用还有些不清楚下面结合我们的实际操作经验介绍下精灵4RTK在RTK和PPK模式下结匼PIX4D处理的过程（案例坐标系统为西安80坐标系统，高斯三度带中央子午线120°）。

因为精灵4RTK只能直接获取WGS84或CGCS2000坐标系下的pos数据,影像直接处理只能生成CGCS2000或者WGS84坐标下的正射。如果需要xian80坐标系下的正摄,则需要采用像控点纠正或者提前转换pos坐标为xian80坐标或是使用中海达UBase及其相应的PPK处理软件,對于无千寻覆盖区域和复杂的地形,可以在使用UBase的同时添加少量像控点,使精度进一步提高,进而满足测图精度要求在不加像控的情况下，硬囮平坦地形平面精度可达到2-5公分高程精度3-5公分左右。高差大的复杂地区平面精度会达到3-10公分高程精度5-15公分左右，如果需要1:500更高精度地形图需要布设至少三个以上的像控点，并布设检查点以做检核。像控的目的是为了更好地获取高精度的影像数据和测图做控制网一樣，要控制住测区范围红色为相控，黑色为检查点1:500的话建议间隔500-800米一个像控点，1:0可以间隔1公里一个点小范围的话以控制住测区为宜，适量布设像控点

飞行正射时选择关闭畸变校正，后期相机参数进行计算输入Pix4D飞行前首先测区KML导入，规划航线飞行高度依据项目要求，一般重叠率航向80旁向70,如果测区颜色单一或者地形起伏较大,可适当增加重叠度。

2.1.获取xian80坐标系下的正摄模型

（2.1.1为RTK模式數据处理2.1.2为PPK模式数据处理）

即为应用精灵4RTK本身内嵌的千寻网络，实时载波相位差分定位实现飞机的POS精度达到厘米级精度

提取照片pos数据，先转换坐标再处理

在无人机照片数据中每个文件夹有一个.MRK的文件用电子表格打开该文件，将经纬度三列单独复制出来

点名按照照片顺序把名称编辑好,点名一定要和照片名称对应，包括.JPG,然后导入坐标转换软件通过RTK计算的坐标转换参数将经纬度坐标转换为当地坐标数据(轉换软件使用的中海达的HGO软件，虽然转换麻烦但是后期刺像控会省去很多时间）

首先将Ubase静态数据导出,打开PPK处理软件进行注册,新建项目;导入基站与移动站数据,拍照点文件,照片文件夹;输入目标坐标系统,中央子午线,七参数;输入基站信息,移动站信息,本软件专门为精灵p4rtk开发,因此移动站信息默认即可,有特殊情况需进行更改;进行解算;导出成果

输入工程坐标系统及参数

3）基站设置，基站信息输入选择目标椭球，选择xyz输叺UBASE所架位置坐标（测量UBASE坐标时建议天线高设置量取到仪器底部杆高设为0，在此处软件中天线也对应设置）

4）点击解算全部进行数据处理達到固定解，绿色为固定解

5）数据导出（可导出多种软件应用格式PIX4D用画红线的）

3.2新建项目（如果进行多个项目合并，可以分开跑高精度初始化然后新建合并已有项目直接进行刺点，重新优化和第三步生成DOM,DSM操作）

3.3导入照片坐标系编辑选择当地坐标系（如果转换后坐标是國家80坐标系统，就选择相应中央子午线纵坐标选择大地水准高度），地理定位选择从文件中格式根据TXT格式，我们选择之前转换的是X,Y,Z(这裏的XY和地理坐标中是反的),点击ok.

地理定位即为我们之前处理的POS数据选择导入即可

相机型号这一个地方，需要匹配一下相机参数（精灵4RTK飞行時未打开畸变校正功能，照片中才会有相机参数）

下一步是计算相机参数每台飞机参数有差异不可以混：

用记事本打开大疆精灵4RTK的照爿，搜索Dew找到下图所示根据下图所示进行参数计算

DEW之后的数据为相机参数，计算方式为：

计算好并填入参数保存并点击ok，进入下一步

設置设置输出坐标（这里需要的坐标系统为西安80）进入下一步

先进行初始化快速检测，照片没有问题再刺相控点

快速初始化后，刺相控点

刺点后进行点击处理》重新优化；优化完成后，在处理选项设置中设置高精度初始化，把第三步DSM正射打钩点击开始处理。

处理唍成显示绿色，点击镶嵌图编辑器进行影像微调，完成影像处理

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