使用Global Mapper进行无人机处理

无人机拥有量的快速增长给一些潜在的飞行员带来了一个有趣的困境。购买了硬件并收集了一些数据后,许多人通常不清楚它们到底可以做什么?在过去的几年中,我参加了几次针对无人机的贸易展览,我经常被问到的一个问题是:“我可以使用Global Mapper做什么?”答案:很多事情。

  • 制定初步飞行规划

在按下启动按钮之前,最好对项目区域进行虚拟勘查。附近有什么可能的障碍物,地形特征是什么,附近有没有建筑物或其他设施可能会有阻碍飞行,覆盖面积是多少?通过将相关数据加载到Global Mapper中并进行一些基本的飞行前分析,可以回答这些问题以及更多问题。软件内嵌的免费在线数据服务包括高分辨率的航空影像、数字高程模型(DEM),航空图和地形图。Global Mapper的绘图工具可用于勾勒项目现场的范围,以确定覆盖范围,并起草初始飞行计划以优化数据采集过程。所有这些数据都可以传输到运行Global Mapper Mobile的iOS或Android设备,以便对飞行计划参数进行现场检查。

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Global Mapper中免费提供的在线数据服务包括高分辨率的航空影像,数字高程模型(DEM),航空图和地形图等。
  • 地理图像浏览

无人机的最基本功能之一就是拍照,正如我们将在下面讨论的那样,在有足够重叠的情况下,可以将这些图像处理为3D场景。在继续使用此高级功能之前,可以将图像本身作为像片点加载到Global Mapper中以创建地理相册。通过读取嵌入在图像文件中的坐标值,每张照片的拍摄位置均在地图视图中用相机图标表示。使用Global Mapper的“要素信息”(Feature Info)工具,点击像片点将使用计算机的默认图像查看器显示每张照片。在3D查看器中查看时,相机图标将显示在地面上方,从而显示每张图像拍摄时精确的无人机高度。

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可以将图像本身作为像片点加载到Global Mapper中以创建地理相册。通过读取嵌入在图像文件中的坐标值,每张照片的拍摄位置均在地图视图中用相机图标表示。

  • 3D重建

从Global Mapper的19版本开始,Pixels-to-Points工具已集成到可选的LiDAR模块中,该工具可用于分析一系列重叠的图像以创建环境的3D场景。这个强大的组件可识别多张照片中像素的重复特征,并采用摄影测量的基本原理来确定相应表面的三维结构。尽管底层技术原理非常复杂,但用户的体验却非常简单,继承了Global Mapper简单易用的特点。只需加载图像,为相机系统应用必要的设置,如果需要可添加地面控制点,单击“运行”按钮,然后等待其创建高密度点云,并可在需要时同步创建3D模型。像素到点工具的功能将无人机获取的简单图像文件转换为可用于无数3D分析过程的数据。

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像素到点工具的功能将无人机获取的简单图像文件转换为可用于无数3D分析过程的数据集。
  • 正射影像制作

上述点云生成过程的一个副产品是创建正射影像的选项。正射影像定义为栅格图层,其中每个像素的坐标在地理上都是正确的,正射影像是通过将点云中的RGB值网格化而生成的。鉴于其内在的准确性,此2D图像层可用于精确测量或用作数字化或绘图操作的基础图层。

  • DTM创建和地形分析

如前所述,像素到点功能生成的点云可作为Global Mapper中众多分析过程的数据源。与任何未处理的数据集一样,在着手任何有意义的工作流程之前,需要进行一些质量检查,清理和处理。幸运的是,该软件提供了大量的编辑和过滤选项,包括噪声点去除、空间裁剪、地面点识别和自动重分类。分类出代表地面的点后,将使用网格内插工具来创建数字地形模型(DTM),该模型是描绘地面的3D栅格图层。反过来,此地形层可用于创建自定义等高线、计算体积、划定分水岭、进行视线/视域分析,以及在有先前创建的DTM情况下,则可以进行地形变化检测。

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Global Mapper可以从点云数据生成数字地形模型(DTM)
  • 视频回放

除了捕获静止图像外,大多数无人机还配备了必要的硬件来记录视频。除了简单的娱乐用途之外,此功能还适用于建筑物或资产检查,战略侦察,林业检查以及在其他需要远程视角的其他情况下使用。Global Mapper包括一个嵌入式视频播放器,它将在地图窗口中显示无人机的相应位置的同时播放此录像。位置的确定是根据飞行过程中记录的轨迹文件中记录的每个顶点的时间戳得出的。将该文件加载为线路特征并将其与相应的视频文件关联后,可从Digitizer的右键菜单中启动播放。

  • LiDAR处理

不久之前,由于所需设备的尺寸和重量,人们普遍接受激光雷达的采集只能使用有人驾驶飞机进行。这个简单的事实导致了LiDAR收集过程的高成本和物流方面的挑战。如今,LiDAR设备的小型化已达到许多大型无人机的有效负载能力之内。鉴于飞机的飞行范围有限,无人机收集的LiDAR仅适用于小型的局部项目,但是它确实允许频繁地重新飞行项目地点,因此非常适合进行变化检测。Global Mapper以及随附的LiDAR模块提供了用于处理LiDAR数据的多种工具。如前所述,在创建用于地形分析的表面模型之前,可以对点进行过滤和编辑。与摄影测量创建的点云数据相比,LiDAR提供了更完整的非地面特征(如建筑物,电力线和树木)的三维表示。LiDAR模块提供了一组用于识别、重新分类点云数据和提取这些特征为相应矢量对象的工具。

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Global Mapper LiDAR模块提供了一组用于识别、重新分类和提取这些特征作为矢量对象的工具

从根本上说,无人机和地图有很多共同点。两者的目的都是为了提供对感兴趣区域的遥远的感知,并使我们能够看到数据中的空间分布和模式。因此,无人机的主要功能之一就是提供可用于创建地图和其他空间数据集的数据。Global Mapper非常适合此类工作流程,它提供了可供无人机操作员使用的大量工具。

(原文:David McKittrick,编译:陈春华)

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