创建工程
在从无人机影像中进行测量之前,需要对影像进行处理。 首先,在 Drone2Map 中创建并配置一个工程。 执行以下任务:
- 确认影像和输出产品的坐标系
- 添加影像
- 添加控制点
下载影像
无人机捕获的影像在线存储在 .zip 文件中。 您需要下载文件,解压缩文件夹的内容,并在将影像添加到 Drone2Map 工程之前查看其中的一张影像。
- 下载 Create_2D_products_with_ArcGIS_Drone2Map .zip 文件。
注:
该文件大小超过 700 MB,下载可能需要几分钟。
- 找到已下载的文件。 将文件解压到方便查找的计算机位置,例如文档文件夹。
- 打开 Create_2D_products_with_ArcGIS_Drone2Map 文件夹。 打开无人机影像文件夹。
此文件夹中包含 89 张影像。
- 打开名为 DJI_0674 的影像。
预览随即出现。 显示了稍后将在本教程中测量的堆积物。
- 关闭预览。
- 关闭无人机影像文件夹。
使用模板创建工程
接下来,在 Drone2Map 中创建一个工程。 您将以适合您需求的模板为基础创建该工程,并且其中包含您下载的图像。
- 启动 ArcGIS Drone2Map。
注:
如果您没有 Drone2Map,请参阅软件访问权限选项。
- 如果出现提示,请登录 ArcGIS 账户。
注:
如果您没有组织帐户,请参阅软件访问权限选项。
此应用程序随即打开。
首先,选择一个处理模板。 这些模板为您提供创建 2D 和 3D 产品的默认设置。 您的经理需要 2D 图像产品和测量结果,因此选择 2D 产品模板。 该模板允许您创建真正的正交和数字表面模型 (DSM),也可用于处理多光谱和热图像。
注:
要了解有关处理模板的更多信息,请阅读创建工程。
- 在处理模板下,选择 2D 产品。
然后,为工程命名。
- 在工程名称下,输入 Construction Site。
- 或者,选择一个位置保存工程。
创建工程时,将为 Drone2Map 工程文件、影像产品和其他数据集创建一个文件夹目录。
接下来,将无人机影像添加到工程中。 可以选择特定的影像或者添加包含影像的文件夹。 由于影像位于 Drone Imagery 文件夹中,因此需要将此文件夹添加到工程中。
- 单击添加文件夹。
将出现浏览影像文件夹窗口。
- 浏览并选择 Drone Imagery 文件夹。 单击确定。
您之前看过的的 89 张影像已加载到工程中。
每个影像均包含具有 Lat [Y](纬度)、Long [X](经度)和 Alt [Z](高度)属性的元数据。 无人机在捕获每张影像时会存储这些地理属性,以便在地图上进行定位。
接下来,查看用于在工程中定位无人机影像的坐标系。
- 单击图像坐标系。
随即显示空间参考窗口。
由于大多数无人机都使用 WGS 1984 水平坐标系和 EGM96 垂直坐标系记录图像位置,因此这些是 Drone2Map 的默认坐标系。
许多不使用实时运动学 (RTK) 或后处理运动学 (PPK) GPS 系统的流行无人机型号在飞行过程中无法持续记录准确的高度信息。 有时,无人机的垂直 GPS 数据偏差可能高达 100 米。 如果您希望产品高程值尽可能准确,并与地面高程正确对齐,建议使用地面控制点。
在此场景中,您的无人机使用的是 WGS 1984 水平坐标系和 EGM96 垂直坐标系。 无需更改这些默认值。 但是如果您的无人机使用了不同的空间参考,则更改这些设置非常重要。
- 单击确定。
还需要为您创建的影像产品设置坐标系。
- 单击投影坐标系。
随即显示空间参考窗口。
输出产品的水平坐标系默认为工程所在的 UTM 区域。 对于此工程,水平坐标系为 UTM Zone 14 North。 默认的垂直坐标系为 EGM96。
无需更改这些默认值。 稍后,添加控制点时,为控制点设置的空间参考将覆盖默认的 UTM 区域。
注:
要了解有关坐标系、正高和椭圆体高度之间的差异以及垂直参考系的更多信息,请参阅文档。
- 单击确定。
添加控制点
接下来,向工程添加控制点。 通常使用现场高精度 GNSS 接收器来收集控制点。 有两种类型的控制点。 地面控制点 (GCP) 用于提高 2D 产品在处理过程中的水平和垂直精度。 检查点 (CP) 可以用于验证最终产品的整体精度。 将控制点添加到工程后,系统将自动将点设置为 GCP。 稍后,需要将 5 个 GCP 更改为 CP,检查最终影像产品的准确性。
注:
要了解更多信息,请阅读在 Drone2Map 中评估工程准确性。
不使用控制点生成产品仍然可以生成具有良好的相对精度的数据集,并且您可以对这些结果执行测量任务。 然而,产品的位置很可能不准确,这意味着选择测量的要素可能与其真实位置不一致。 除了水平精度和位置的考虑之外,大多数商用无人机报告的高度 (Z) 值的误差都会超过 100 米(约 328 英尺)。 这些错误会导致高程产品(DSM 和 DTM)无法与正确的地面高程对齐,除非添加控制点来更正高度值。 要了解更多信息,请阅读患有严重眩晕症。
- 单击导入控制点。
随即出现导入控制点窗口。 接下来,需要添加控制点。 它们以表的形式提供在 Create_2D_products_with_ArcGIS_Drone2Map 文件夹中。
- 浏览至 Create_2D_products_with_ArcGIS_Drone2Map 文件夹并选择控制点 .csv 文件。
- 单击确定。
随即出现导入控制点窗口。 允许您在将控制点添加到工程之前完成进一步配置。
对于该工程,使用与默认设置不同的水平和垂直坐标系收集控制点。 更新这些值。
- 在控制坐标系下,单击设置水平和垂直空间参考按钮。
随即显示空间参考窗口。
首先,更新水平坐标系。
注:
坐标系默认为您之前查看过的投影坐标系。 如果在导入控制点窗口中更改坐标系,投影坐标系也会更新。
- 在空间参考窗口中,确保选择当前 XY。 在搜索栏中,输入 6588,然后按 Enter 键。
值 6588 是用于收集控制点的特定水平坐标系的标识符。 该坐标系是 NAD 1983 (2011) StatePlane Texas S Central FIPS 4204 (US Feet)。
接下来,更新垂直坐标系。
- 在当前 Z 下方,单击该框。 在搜索栏中,输入 6360,然后按 Enter 键。
值 6360 是用于收集控制点的特定垂直坐标系的标识符。 该垂直坐标系是 NAVD88 height (ftUS)。
- 单击确定。
对每个控制点拍摄照片作为参考。 接下来将这些照片附加到控制点。
- 在控制点照片下,取消选中在标注中,然后单击浏览。
- 浏览至 Create_2D_products_with_ArcGIS_Drone2Map 并选择控制点照片文件夹。
- 单击确定。
现在,每个控制点都有一个图像附件。
接下来,填充控制点字段信息参数。 这些参数将下载表中的字段与 Drone2Map 在处理图像时使用的不同值相关联。 除了控制点的坐标外,该表还包含控制点的水平和垂直精度。 GNSS 接收器的水平和垂直精度为 0.02 英尺。 将此信息提供给 Drone2Map。
- 在控制点字段信息下,执行以下任务:
- 确认 Lat [Y] 设置为 Y。
- 确认 Lon [X] 设置为 X。
- 确认高程 [Z] 设置为 Z。
- 将水平精度设置为 XY_Acc。
- 将垂直精度设置为 Z_Acc。
- 单击确定。
工程输入已完成。 接下来,将创建工程。
- 单击创建。
您的图像和控制点将添加到地图中,并且工程目将自动保存。
蓝点代表无人机拍摄的图像的位置。 橙色线是预估的无人机飞行路径。 绿色十字是控制点的位置。
在本模块中,创建了一个 Drone2Map 工程并添加了图像和控制点。 此外,还将工程的水平坐标系设置为 NAD 1983 (2011) StatePlane Texas S Central FIPS 4204 (US Feet),将垂直坐标系设置为 NAVD88 height (ftUS)。
配置控制点
现在已经创建了一个工程,几乎快准备好处理图像了。 首先,将一些控制点定义为地面控制点 (GCP),另一些定义为检查点 (CP)。 然后,将一些无人机图像链接到这些控制点。
标注控制点
控制点有一个包含其名称的属性。 使用此属性来标注地图上的控制点。
- 在内容窗格中,右键单击控制点并选择标注。
将标注添加到每一个控制点。 然而,这些标注难以看清。
接下来,添加晕圈,使这些标签更加易于阅读。
- 右键单击控制点并选择标注属性。
标注分类窗格随即显示。
- 单击符号选项卡。
- 展开晕圈。 对于晕圈符号,选择白色填充。
- 单击应用。
已为标注应用白色晕圈。
创建检查点
现在控制点已被标注,需要指定其中三个作为 CP。 这些 CP 将用于确认最终图像产品的位置精度。 其他六个控制点仍保留默认设置 GCP。
- 在功能区上,单击主页选项卡。 在控制点组中,单击控制点管理器。
控制点管理器窗格随即出现。
通过此窗格,可查看控制点、将 GCP 更改为 CP,以及识别无人机图像中的控制点。
接下来,选择三个 GCP 并将它们转换为 CP。
- 在控制点管理器窗格中,选择以下控制点:
- CP1
- CP2
- CP3
提示:
按 Ctrl 键选择多个 GCP。
- 在功能区开始选项卡的控制点组中,单击控制点下拉列表并选择控制点类型。
更新控制点类型窗口随即显示。 您将把选定的控制点更改为 CP。
- 在从列表中选择控制点类型下,选择检查点。
- 单击确定。
在控制点管理器窗格中,选定的控制点更改为 CP。
链接到控制点的图像
需要在无人机图像中识别 GCP 和 CP。 此过程称为链接,即在处理过程中将 GCP 和 CP 的准确位置应用于图像。
- 在控制点管理器窗格中,单击显示影像连接编辑器按钮。
随即显示影像链接窗口。
此窗口可将无人机图像链接到控制点。 首先,选择某个特定控制点。 然后,循环浏览列出的图像。 最后,当在某一图像中找到该控制点时,单击该图像。 此过程将图像中的特定位置与控制点的精确位置相关联。 每个控制点至少需要链接两张图像,建议链接三到八张。
在本教程中链接的控制点是实用孔盖。 一些组织可能会在地面景观上使用目标或其他易于识别的特征,例如彩绘道路标记。
- 在影像链接窗口中,对于控制点,选择 GCP1。
影像链接窗口中的图像将更新。 默认情况下,Drone2Map 首先显示距离所选控制点最近的图像。 列在窗口中。 最接近该控制点的图像是 DJI_0784.jpg。
在影像链接窗口中选择的控制点也同时在地图上选中。
- 移动影像链接窗口,查看选定的控制点。
提示:
使用地图上的标注帮助您找到控制点 GCP1。 选定的控制点位于工程区南端一条死胡同的中间。 被选中的控制点将以浅蓝色突出显示。
- 在影像链接窗口中,放大图像并找到实用孔盖。
可以使用鼠标滚轮或使用放大按钮进行缩放。
连接控制点时,放大操作很重要。 链接图像时的精度会影响输出产品的质量。
- 单击实用孔盖的中心。
图像上出现红色标记。 控制点 GCP1 现在链接了一张名为 DJI_00784.jpg 的图像,如名称旁边的复选标记所示。
注:
根据 Drone2Map 设置,可能会看到不同颜色的标记,例如黄色。 标记的颜色不会改变结果。 可以通过单击工程、设置来调整标记的颜色。 在控制点选项卡中,更改影像链接颜色参数以更改图像链接的颜色。
- 单击第二张最接近的图像 DJI_0797.jpg。
- 放大图像并找到实用孔盖。 单击孔盖的中心。
该控制点现在具有处理所需的最小数量的链接影像。 链接图像的数量显示在链接下。
注:
或者,继续进程,为此控制点添加其他链接。 建议为每个控制点链接三到八张图像,提高结果的准确性。
感兴趣的控制点可能不会出现在所选图像中。 如果是这种情况,请跳到下一张图像并继续寻找控制点。
- 对于控制点,选择 GCP2。 调整影像链接窗口,查看地图上的控制点。
实用孔盖位于三路交叉口的中间。
- 链接两张图像的控制点。
通常情况下,将为工程中的每个控制点重复这些步骤。 为了完成本教程的目标,您将清除控制点并导入包含所有控制点和一些图像链接的 .zip 文件。
- 单击确定。
- 在控制点管理器窗格中,按 Ctrl 键并选中所有控制点:
- 单击移除所选按钮。
移除控制点窗口随即出现。
- 在移除控制点窗口中,单击是。
控制点已被移除。
- 在控制点管理器窗格顶部,单击导入控制点按钮。
- 在导入控制点窗口中,浏览至 Create_2D_products_with_ArcGIS_Drone2Map 文件夹。 选择Control Points Export .zip,然后单击确定。
随即出现导入控制点窗口。 其中列出了每个控制点链接到的图像。
- 在导入控制点窗口中,单击确定。
之前删除的控制点已再次添加,但这次已经为控制点链接到了该工程的图像。 控制点名称旁边的复选标记表示它们至少链接到两个图像。
- 在快速访问工具栏中,单击保存工程按钮。
在本模块中,将控制点链接到图像,并将一些控制点定义为 GCP,另一些定义为 CP。 处理图像时将使用这些控制点。
处理影像并审查结果
现在,图像已与控制点链接您即将准备处理影像。 在处理前,需要探索处理选项。 通过这些处理选项,您可以确定 Drone2Map 要创建的产品及其整体质量。
配置处理选项
通过处理选项窗口,您可以在处理影像前,查看工程的输入与输出。
- 在功能区上,单击主页选项卡。 在处理组,单击选项。
选项窗口随即显示。
通过此窗口,您能够配置摄影测量过程的关键组件,满足您的特定分析需求。 默认选项在您选择 2D 产品模板时已设置。 在某些情况下,降低默认设置和输出质量,可以加快无人机图像的处理速度。 在其他情况下,提升设置和输出质量,可能会对您的无人机项目更有利。
注:
要深入了解各项可用选项,请参阅处理选项。
接下来,您会探索部分选项。
- 在选项窗口中,确保已选择常规选项卡。
利用常规选项卡,可以调整输出产品的质量和分辨率。 您还可以定义生成这些产品时,计算机处理能力的使用量。 例如,如需加快影像处理速度,可以将点云密度参数设置为中等。 此更改可以加速影像处理,但同时也会降低输出质量。
- 单击调整图像选项卡。
- 单击 2D 产品选项卡。
利用2D 产品选项卡,您可以调整处理选项,以及为真正射影像、数字表面模型和数字地形模型设定所需输出。 选择 2D 产品模板后,默认会选择真正射影像和数字表面模型产品。
- 在数字表面模型选项下,选中创建晕渲地貌、创建等值线和导出 Shapefile。
您可以自定义 Drone2Map 创建的等值线。 默认情况下,设置为每 10 英尺一个间隔。 可以将其调整为每 2 英尺一个间隔。 间隔单位为英尺,因为工程的坐标系采用英尺为单位。 如果选择了以米为单位的坐标系,则间隔单位将为米。
- 在创建等值线选项下,将间隔设置为 2。
利用选项窗口的其它选项卡,可以输出 3D 产品、检查工程坐标系,并检查工程的其他详细信息。
- 单击确定。
在开始处理影像前,您将在管理窗格中查看输出。
- 在功能区的主页选项卡中的处理组中,单击管理。
随即出现管理窗格。 此窗格提供了一个概览,展示了处理影像时将创建的产品。
- 展开 3D 产品和报告组。
在 2D 产品下,真正射影像和数字表面模型已排队等待处理。 在 3D 产品下,未选择任何产品。 这是因为您选择了 2D 产品模板。 在报告下,将创建一个处理报告。 此输出提供了有关影像输入和输出质量及精度的重要信息。
接下来,您将开始处理影像。
- 在功能区上,单击主页选项卡。 在处理组中,单击开始。
注:
随即显示处理警告窗口。 单击否。此警告表示无法在无人机影像的坐标系和工程的坐标系之间找到变换。 为了获得正确的变换,您需要安装 ArcGIS Coordinate Systems Data。 保存工程,关闭 Drone2Map,安装 ArcGIS 坐标系数据,重新打开 Drone2Map 工程,然后开始处理。
处理进度将在管理窗格中显示。
注:
处理影像所需时间,取决于计算机硬件、正在处理的图像数量、图像的分辨率,以及 Drone2Map 正在生成的产品类型。 对于本教程,处理可能需要 30 分钟至一个多小时。
处理完成后,多个图层将被添加到内容窗格和地图中。
检查处理报告
现在处理已完成,您将检查处理报告。 该文档提供了有关工程质量和精度的见解,以及定义的处理选项的摘要。 这是一个重要的步骤,因为生成产品的视觉外观可能并不反映数据集的质量。 否则,您对建筑工地的测量可能会出错,导致给管理者提供不准确的信息。
注:
要了解关于处理报告的详细信息,请参阅了解 Drone2Map 处理报告文档。
- 在功能区上,单击主页选项卡。 在处理组中,单击报告。
随即显示处理报告窗口。
注:
处理报告中的数值可能与示例图像中显示的数值有所不同。
工程摘要部分概述了处理的研究区域。 校准图像的数量尤其重要。 如果未校准的图像过多,可能会影响输出产品的质量。 地面分辨率值代表真正射影像的分辨率。
- 向下滚动至调整图像部分。
摘要部分提供了模型性能的关键指标信息,例如结果中控制点位置的均方根误差 (RMSE)。 较高的 RMSE 值表示结果在位置上可能不够精确,可接受阈值需要根据最终用户的需求来确定。 在美国摄影测量与遥感协会 (ASPRS) 发布的数字地理空间数据定位精度标准中,可以找到设置定位精度的参考框架。 此外,重新投影误差的 RMSE 能够反映调整过程中图像调整步骤的质量。 重新投影误差的值应小于 1。 工程摘要的其他部分提供了更多关于处理的重要信息,您可以在了解 Drone2Map 处理报告文章中了解更多详细内容。
- 向下滚动至调整后的图像位置部分。
该图形展示了处理过程中对您图像应用的位移。 蓝点标示了图像最初的位置,绿点则显示了它们被重新定位后的位置。 如果两点之间存在显著位移,可能说明收集影像时 GPS 精度不佳,用户应注意无人机可能存在 GPS 问题。 但是,如果报告中的其他指标表现良好,则说明 Drone2Map 中应用的处理步骤已成功校正了 GPS 误差,输出结果应仍然准确。
- 向下滚动至图像重叠小节。
无人机捕获的图像间的重叠至关重要。 该图形有助于识别重叠度高或低的区域,并用于排查因图像重叠不足而导致的重建质量不佳或图像丢失的问题。
- 向下滚动至地理位置详细信息部分的检查点表。
检查点表中的 dX、dY 和 dZ 字段显示了尝试将控制点拟合至其指定位置时计算出的残差(偏差)。 当 RMSE 值较低时,表明区域网平差已成功执行。 如果任何点的残差明显较高,则应重新审查与该点的关联,可能在手动链接时出现了错误。
- 关闭处理报告窗口。
检查影像产品
现在,您已经检查并确认了输出精度,接下来将在地图上探索影像产品,更全面地了解工程区域。
- 在内容窗格中,折叠并关闭工程数据组。
现在,地图上的影像产品更清晰可见。 图层上的线条代表以英尺计的高程等值线。
接下来,您将探索工程区域的高程。
- 在功能区主页选项卡的导航组中,单击浏览。
- 在地图上,单击一条等值线。
随即显示等值线弹出窗口。 等值线属性包含高程值。
- 关闭弹出窗口。
接下来,您将查看没有高程等值线的真正射影像图层。
- 在内容面板中,关闭 DSM 等值线图层。
现在,仅真正射影像图层可见。 它清晰地描绘了建筑工地的要素。
接下来,您将查看 DSM 晕渲地貌图层。
- 关闭真正射影像图层。
DSM 晕渲地貌图层将变得可见。 该图层通过晕渲效果展现了地形的高程变化。 工程区域中心的区域显示出最高的高程。 可以看到三个大型堆积物。 稍后,您将对最大的堆积物进行体积测量。
最终输出是数字地表模型图层。
- 关闭 DSM 晕渲地貌图层。
数字地表模型图层将显示出来。 该图层包含了整个研究区域的高程信息。
- 在地图上,单击数字地表模型图层的任意位置。
弹出窗口将显示该位置的高程。
- 关闭弹出窗口。
- 保存工程。
现在,您已经探索了影像产品并确认了它们的精度,您已经准备好在将结果共享到 Web 之前测量最大的堆积物。
测量和共享结果
在线共享您的图像产品之前,您需要计算其中一个堆积物的体积。 您的经理想知道现场是否有足够的资源用于本次住房开发。 要执行这些测量,使用分析工具。
测量堆积物体积
堆积物在 True Ortho 图层中最为明显。 使用该图层来执行测量。
- 在内容窗格中,打开 True Ortho 图层。
为了确保准确测量,缩放到感兴趣的堆积物。 它位于工程区南端。
- 放大到最大堆积物。
- 在功能区上,单击分析选项卡。 在测量组中,单击体积。
接下来,绘制一个面来定义堆积物。
注:
Drone2Map 中包含用于点、距离和面积测量的附加工具,但是不会在本教程中使用。
- 在地图上,单击堆积物边缘开始绘制多边形。
数字化时,单击靠近堆积物底部的位置。 如果多边形绘制不精确,即使是图像产品中的小瑕疵也可能会导致结果错误。
- 继续单击,围绕堆积物底部绘制多边形。
注:
指向顶点即可进行移动。 一秒钟后,光标发生变化,可以拖动以重新定位。 如果需要重新开始,请按 Esc 键。
- 双击以完成堆积物轮廓的绘制。
测量结果窗格出现。
此窗格提供有关您所划定的堆积物的信息。 估计体积约为 3,500 立方英尺。 您可以通知您的经理,确定是否需要更多填充,或者是否需要额外的自卸卡车来清除施工后可能残留的任何东西。
注:
结果取决于图像产品和所绘多边形的准确度。
如果需要更改体积或其他计算的测量单位,请在测量结果窗格中单击测量选项按钮。 可以在单位下更新单位。
- 或者,使用分析选项卡中的其他测量工具。
您已经计算了建筑工地上最大堆积物的体积。 接下来,将以报告的形式共享此信息。
- 在测量结果窗格中,单击生成报表按钮。
生成报表窗口随即显示。 接下来,选择保存报表的位置。
- 在生成报表窗口中,浏览到 Construction Site 工程文件夹。 对于名称,输入 Construction Site Measurement。
- 单击保存。
- 在计算机的文件浏览器中,浏览并打开 Construction Site Measurement 文件。
Drone2Map 中计算出的值已添加到此报告中以供共享。
- 关闭 Construction Site Measurement 文件和文件浏览器。
- 在 Drone2Map 中,保存工程。
共享影像产品
现在您已经生成了图像产品、检查了产品和产品质量并测量了站点中的关键功能,接下来将使用 web 地图与其他同事、利益相关者或客户共享这些产品。 将内容共享到 webweb 时,可以使用 ArcGIS Online 或 ArcGIS Enterprise 帐户。
- 单击功能区上的共享选项卡。 在另存为组中,单击 Web 地图。
随即显示共享 Web 地图窗格。 此窗格允许您选择要发布的图层。
- 在共享 Web 地图窗格中的图层下,选中所有七个图层旁边的复选框。
接下来,为这些图层命名。
- 对于标题,输入 Construction Site。
还将与其他人共享此地图。 您可以选择与群组、您的组织或公众共享此内容。 在本教程中,您将与您的组织共享,方便您的经理查看。
- 在组下,选中组织旁边的框。
最后,将内容共享到 Web。
注:
可以使用属性选项卡进一步配置图层的共享。
- 单击共享按钮。
随即出现管理窗格。 您的数据被打包并作为一系列项目发布到 web 上。 此进程可能需要花费几分钟。
共享完成后,查看 web 地图。
- 在共享项目旁边,单击 Construction Site Web Map。
Web 浏览器随即打开。 使用获得 Drone2Map 许可的同一帐户登录。
- 使用您获得许可的 ArcGIS 账户登录。
随即显示 web 地图的详细信息页面。
- 单击在 Map Viewer 中打开。
地图随即打开,Drone2Map 中的内容将作为图层添加。
现在您的内容已共享到 web 上,您可以将其打包到 web 应用程序中,例如 Instant Apps 或 Dashboards。
在本教程中,您使用 Drone2Map 拍摄了原始的无人机图像。 还通过添加 GCP 和 CP 并将它们链接到无人机图像来确保最终输出的准确性。 在处理图像后确认质量,然后再测量堆积物体积并与您的组织共享。
您可以在教程库中找到更多教程。