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消费级无人机只能当玩具?

近年来,无人机行业发展迅猛,呈现井喷式增长。有统计显示,目前我国从事无人机行业的单位有300多家。2014年,我国无人机销量约2万架,预计到2020年销量将达到29万架,未来几年将保持50%以上的增长。

随着技术的发展,无人机也变得越来越“价廉质优”。特别是消费级无人机,已经从只有少数爱好者能够问津的昂贵工具转变为一款大众消费类产品。以行业领头羊大疆为例,其刚刚推出的可折叠无人机——御MAVIC PRO,售价仅为6499元。

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但是,同时也有媒体开始唱衰消费级无人机市场。他们认为,消费级无人机的功能更多仅限于玩具和摄影,只有行业级无人机的应用,才会展现出越来越丰富的可能性。

实际应用情况真是这样吗?5月4日,一位来自Esri中国的无人机爱好者,在视频里通过实际操作,向大家展示了消费级无人机也有无数应用可能。

这位小伙叫白旭阳,人称小白,是知名地理信息系统(GIS)技术与服务提供商Esri中国的高级应用咨询师。因自身热爱捣鼓无人机,便承担了公司无人机应用解决方案的研究。

他在视频中首先指出了当前各行业在应用中可能会遇到的痛点。比如,统计行业在开展类似三农普的普查工作时,有时会为了一个山顶的地块,工作人员要攀登很远的路,去调查这块地具体种的是什么农作物。又比如,国土行业在治理地灾时,首先要弄清地灾的具体情况。这可能就需要工作人员爬很高的山,到达地灾点。如果是一条裂缝,需要查清它具体在哪里,有多长,可能的威胁有多大。再比如,林业在林调工作中,如果是在西南这样的山区,有时可能需要2个小时才能走到山顶去看,那个树是什么树种。像这样一些困难,导致各行业经常会遇到一些业务痛处。传统方法处理起来不仅工作效率不高,还费时费力。

那无人机对这些传统工作会有哪些促进吗?尤其是结合GIS之后,有没有更高效的解决方案?当前的无人机改装并不难,关于无人机能够干什么,不同的人有不同的设想。但是把想法变成现实最终解决问题,这样一个工艺流程,一般称作解决方案。各种各样的解决方案就是为了解决行业应用中的各种痛点。

白旭阳从价格、体积、像素、工作时间、套装重量几个维度对比了当前卖得最火的大疆无人机的三款消费级产品。他认为,与使用动辄30万以上的旋翼和固定翼的行业级无人机相比,日常很多的工作使用普通的消费级无人机反而更方便。所以他建议,不是越贵的无人机就越适合,一定要根据工作的场景和需求来选择。

目前,无人机与GIS结合,已经产生了很多应用,解决了很多行业问题。以工程监测为例,假如应用需求为测算某建筑工地5个月内的土方量变化,那使用价值几千元的轻小型旋翼无人机采能否测出这个结果。白旭阳通过实际操作来验证这一点。

他所采用的技术路线是:在施工的不同时期,使用消费级旋翼无人机在工地上空按照特定轨迹和高度飞行并获取高清航片,生成该区域的DSM(数字地表模型),通过两个时期DSM的差异计算出工地范围内土方量的变化。

在实际操作中他指出了一个问题,那就是在没有地面控制点的前提下,用几千元的无人机对同一个地点进行多次测量,飞回来的正射影像成果数据在水平方向上会有1~2米的偏移量。他认为,这样一个偏移量对于很多行业来说,成果是可以使用的,比如大范围的林业和农业的普查。另外,在高程上也会有几十米的偏差,这一方面是因为无人机的GPS系统高程值本来就不准,再加上拍摄的片子经过软件处理又累加了一些偏差。

对于这一点,白旭阳认为,在工程监测这个应用案例中,并不太关注这些正射影像和DSM在真实世界中的准确位置,只要求得一个相对的高度差就可以了。所以,在做差值计算之前,只要把DSM的水平偏差和高程偏差调整过来就可以。

使用ArcGIS面积和体积的量测工具来求差,得到的结果是发生了17万立方米不到的土方量变化。他对该结果进行了验证,显示该结果与实际数值偏差不大。可见,几千元的无人机是可以用来测量土方量变化的。

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结果验证

接着,他又以农业普查为例,演示了无人机如何获得200米乘200米样方范围内所有地块植被类型,并统计相关数值。传统方式是工作人员走到每一块地去查看该地具体种的是什么作物,并现场填表。这种方式的工作效率很低,而使用无人机操作,工作效率可以提升10倍以上。

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无人机在农业普查中的应用

白旭阳还在视频中演示了无人机在环保、湿地公园、数字校园、地质灾害点等方面的应用。所有应用实操均显示,几千元的消费级无人机完全可以胜任这些业务需求。

Esri作为空间信息技术领域的老牌厂商,十分重视无人机带来的应用需求。去年2月,在华盛顿召开的联邦GIS大会上,Esri推出了一款支持多线程的64位桌面端的APP——Drone2Map for ArcGIS。它以ArcGIS平台为支撑,通过与Pix4D专业算法集成,提供了从无人机原始数据到高质量镶嵌正射产品、DSM产品、3D网格纹理产品等生产全流程。通过与ArcGIS其他功能相结合,Drone2Map可以实现对影像信息的深入挖掘应用,有效降低了大规模航空影像采集、处理和使用的成本。Esri总裁杰克 丹杰蒙德在宣布这一消息时指出:“无人机的出现促使相关技术为许多工业领域带来革命性的颠覆。我们为ArcGIS开发Drone2Map,就是希望人们能够处理、使用和分享影像信息,而这一切功能都被一体化地集成在ArcGIS平台上。”

去年年底,Esri在其最新版本产品ArcGIS 10.5中发布了一款工具箱——OrthoMapping。它是从一系列的卫星、无人机、大飞机影像上生成图像镶嵌成果、DTM、DSM等的大规模正射级别产品的生成工具。ArcGIS平台提供对卫星影像及航空影像的区域网平差处理,通过区域网平差处理技术可以对影像进行纠正,获得高精度的镶嵌正射产品。在地形起伏较大的区域,OrthoMapping工具集同时还可以实现基于立体像对的DTM和DSM提取,具有较大的价值。

此外,Esri中国的战略合作伙伴Exelis VIS公司的ENVI OneButton也可对无人机数据进行处理。ENVI OneButton是ENVI新增的无人机图像处理工具,可提供全自动方式处理无人机拍摄的图像,利用先进的摄影测量和计算机视觉算法,采用空三加密和区域网平差技术快速得到高精度、具备标准地理参考、无缝镶嵌的正射影像、地形和真彩色3D点云产品。

除了产品方面的部署,同时Esri也在积极探索针对各个应用细分领域的行业解决方案。目前已经形成“基于ArcGIS的轻小型无人机农作物调查解决方案”和“使用ArcGIS和轻小型无人机测算土方量”两个行业解决方案,更多解决方案正在整理当中。

欲了解Esri在无人机应用方面的更多详情,欢迎关注5月25-26日在北京的中国科技会堂举办的“2017Esri空间信息技术开发者大会”。届时,白旭阳将亲临“IT热点及开发经验分享”专场,与大家分享他的经验与心得。(来源:南方都市报)

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