演讲实录｜北京工业职业技术学院建筑与测绘工程学院教师郑阔：无人机航测技术行业应用与教学实践

演讲实录｜北京工业职业技术学院建筑与测绘工程学院教师郑阔：无人机航测技术行业应用与教学实践

演讲实录｜北京工业职业技术学院建筑与测绘工程学院教师郑阔：无人机航测技术行业应用与教学实践,

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　　演讲实录｜北京工业职业技术学院建筑与测绘工程学院教师郑阔：无人机航测技术行业应用与教学实践

　　在8月19日，由中国电子学会主办、无人机世界承办、中国职业技术教育学会物联网专委会、北京陵风科技有限公司、北京市延庆区无人机科技应用协会协办的2022世界机器人大会——第二届中国无人机产业发展与产教融合论坛上，由于郑阔老师的时间安排，本次演讲的《无人机航测技术行业应用与教学实践—以冬奥山地赛区环境保护无人机三维数据采集为例》由北京京飞智能科技有限公司无人机航测负责人张岳代替演讲。

　　各位老师大家好，我叫张岳。今天由于郑阔老师带领（学生）参加全国院校的技能大赛，所以由我来代替演讲。

　　我这次演讲的题目是《无人机航测技术行业应用与教学实践——以冬奥山地赛区环境保护无人机三维数据采集为例》

　　我校工程测量专业是1956年建校至今，从2017年申请无人机应用技术专业，到2021年测绘地理信息类新增“无人机测绘技术”专业，到现在我校并行开设无人机应用技术、无人机测绘技术专业。

　　无人机技术在各行业应用十分广泛，我校在专业建设过程中秉承了掌握基础，突出行业技能特色的定位，结合我校工程测量传统优势专业，精准打造无人机测绘专业方向。

　　无人机测绘（技术）在土地土地确权、公路测绘、隧道监测、堆体测量等不同领域被广泛应用，与传统测绘相比具有很多优势。

　　根据中国无人机管理办公室发布的《中国AOPA民用无人机驾驶员报告（2019年版）》，截至2019年年底，地理信息测绘行业工作占比13.2%。

　　根据中国无人机管理办公室发布的《中国AOPA民用无人机驾驶员报告（2019年版）》。无人机行业迫切需要大量具备无人机测绘技术的专业人才。而无人机测绘中，只有无人机航拍作业时需要具备无人机驾驶员资质的持证人进行飞行作业，而在测区资料采集、航线规划、像控点布测、高清影像处理、测绘数据（处理）生产等诸多环节并不需要相关人员取得无人机（驾驶）资质，但是必须具备相关的知识储备与经验，因此，无人机测绘行业迫切需要大量具备无人机测绘技术的专业人才。

　　传统测绘转入无人机测绘。在“十四五”的基础测绘规划背景下，（现在的）实景三维中国建设项目被提上日程，大批的测绘行业专业技术人员将从转传统测绘转入无人机测绘。

　　在新工科的背景下，高校加快培养具备无人机航测技术、德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人已是刻不容缓。作为一名新兴学科，培养创新创业能力是培养人才是首要的能力，而在测绘无人机技术学科建设过程中，以下环节应引起重视。

　　本项目测区范围如上图，冬奥会延庆赛区位于嵩山小海坨南路，规划面积约16平方公里，海拔最高点为2198米，是建设难度最大的赛区。历经3年艰辛，2020年12月，延庆赛区内国家高山滑雪中心、国家雪车雪橇中心、冬奥村等主要场馆全部完工。

　　低空无人机倾斜摄影具有精度高、作业效率高、数据分析能力强的特点，很大程度上解决了人工测绘的痛点，因此，无人机在测绘工程中的应用越来越广泛。下面以此项目具体说明无人机航测建立三维实景模型的过程。本次项目采用的是“2000国家大地坐标系”测区作业。工序分别为空域申请、控制点布设、无人机航摄影像采集、空三加密，三维实景模型建立、DOM制作、DEM制作、质检验收等。

　　为保证本次项目外业飞行的安全，航飞作业前对现场提前进行详细的现场踏勘工作。现场踏勘主要是对军事禁飞区、高压线塔、特高建筑物、信号塔、雷达设施等干扰航飞的电子设备进行调查和测试。

　　经现场踏勘发现测区内部分大部分区域山体起伏较大，故本次航飞采用固定翼加多旋翼的无人机对测区进行仿地飞行作业。侧区平均海拔为1800米，相对航高为200米。平均（地面）分辨率为七公分（0.07m），满足1 : 1000成图要求。（本次外业摄影采集时间为2021年9月20日）

　　空三（加密）经过影像连接点、相控点量测、平差计算等过程，经过连接点（加密点）的影像坐标和少量地面控制点的影像坐标及其物方空间坐标，通过平差（计算），求解影像的外方位元素和连接点的物方空间坐标称，（称为区域网）空中三角测量。空三（测量）提供的平差（结果）报告是影像后续处理与应用和基础。

　　海量的无人机倾斜（航空）影像数据通过匀光匀色、空三计算、消除畸变、三维点云、三角网（TIN）模型，制作纹理清晰、逼真的北京冬奥会延庆赛区三维实景模型，三维实景模型平均精度为七公分（7cm），大面积、高分辨率的北京冬奥会延庆赛区三维实景模型可为赛区范围线提取、现状地形调查（研究）、赛区展示、建筑赛道位置分布等等提供最直观的数字成果。

　　DOM的制作分别是原始影像（处理）；初步处理；加入控制点；生成点云；影像镶嵌；生成DOM影像；影像合并和分幅。

　　为确保DOM（正射的数据）精度，提供除了保证色彩完整等之外，还需要检查正射的精度，利用RTK检查检查点（检测数据），（进行）叠加套合检查数据，检查DOM的精度。

　　通过卫星图分析（准确）到达现场，根据天气情况（风速、云层的高低等）来进行作业。

　　飞行准备。飞行前准备包括：选择飞行平台和挂载的（测绘）设备（相机）、航线规划以及飞行方案，涉及（确定）高度、速度、重叠度等。

　　建立无线电台和地面站。无线电（链路）用于地面站和无人机之间的通信，目前大多数测绘无人机通过（使用）无线电链路在无人机与地面站之间进行数据交换飞行执行。根据制定的飞行航摄区域（计划），寻找适合的起飞点，对每块区域进行拍摄，采集照片。

　　执行技术标准：分辨率优于十公分(10cm）；航向重叠率70%，旁向重叠度60%；提供范围内原始OSGB（格式的）倾斜模型数据和OBG倾斜模型（成果）一套；无畸变原始影像；镜头参数文件；POS数据；模型无明显拉花、变形、模型着色均匀且无明显色差；三维模型数据格式：OSGB、OBJ；

　　工作内容：踏勘范围；空域申请；无人机倾斜摄影测量航线规划；无人机数据采集；三维模型生产；DOM、DEM制作。

　　下边这两个（照片）是我们做的模型的截图。左边这个截图有颜色的是雪车雪橇中心，右边是冬奥村，右侧这个截图是滑雪道（赛道）的白膜。

　　及时把握社会热点题材，及时进行教学转化，做好课程思政建设，做到生产与教学融为融合转化。

　　前两张照片是我们2019年在湖南湘西的18洞村进行航飞作业的现场工作照。后边两个是当地的电视台采访的视频（是截图）。

　　《高等学校课程思政建设指导纲要》分为一个核心：全面提高人才培养能力；三个重点：紧抓“主力军”、“主战场”、“主渠道”；四个统一：让思政元素从专业课程中自然长出。

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演讲实录｜北京工业职业技术学院建筑与测绘工程学院教师郑阔：无人机航测技术行业应用与教学实践

　　在8月19日，由中国电子学会主办、无人机世界承办、中国职业技术教育学会物联网专委会、北京陵风科技有限公司、北京市延庆区无人机科技应用协会协办的2022世界机器人大会——第二届中国无人机产业发展与产教融合论坛上，由于郑阔老师的时间安排，本次演讲的《无人机航测技术行业应用与教学实践—以冬奥山地赛区环境保护无人机三维数据采集为例》由北京京飞智能科技有限公司无人机航测负责人张岳代替演讲。

　　各位老师大家好，我叫张岳。今天由于郑阔老师带领（学生）参加全国院校的技能大赛，所以由我来代替演讲。

　　我这次演讲的题目是《无人机航测技术行业应用与教学实践——以冬奥山地赛区环境保护无人机三维数据采集为例》

　　我校工程测量专业是1956年建校至今，从2017年申请无人机应用技术专业，到2021年测绘地理信息类新增“无人机测绘技术”专业，到现在我校并行开设无人机应用技术、无人机测绘技术专业。

　　无人机技术在各行业应用十分广泛，我校在专业建设过程中秉承了掌握基础，突出行业技能特色的定位，结合我校工程测量传统优势专业，精准打造无人机测绘专业方向。

　　无人机测绘（技术）在土地土地确权、公路测绘、隧道监测、堆体测量等不同领域被广泛应用，与传统测绘相比具有很多优势。

　　根据中国无人机管理办公室发布的《中国AOPA民用无人机驾驶员报告（2019年版）》，截至2019年年底，地理信息测绘行业工作占比13.2%。

　　根据中国无人机管理办公室发布的《中国AOPA民用无人机驾驶员报告（2019年版）》。无人机行业迫切需要大量具备无人机测绘技术的专业人才。而无人机测绘中，只有无人机航拍作业时需要具备无人机驾驶员资质的持证人进行飞行作业，而在测区资料采集、航线规划、像控点布测、高清影像处理、测绘数据（处理）生产等诸多环节并不需要相关人员取得无人机（驾驶）资质，但是必须具备相关的知识储备与经验，因此，无人机测绘行业迫切需要大量具备无人机测绘技术的专业人才。

　　传统测绘转入无人机测绘。在“十四五”的基础测绘规划背景下，（现在的）实景三维中国建设项目被提上日程，大批的测绘行业专业技术人员将从转传统测绘转入无人机测绘。

　　在新工科的背景下，高校加快培养具备无人机航测技术、德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人已是刻不容缓。作为一名新兴学科，培养创新创业能力是培养人才是首要的能力，而在测绘无人机技术学科建设过程中，以下环节应引起重视。

　　本项目测区范围如上图，冬奥会延庆赛区位于嵩山小海坨南路，规划面积约16平方公里，海拔最高点为2198米，是建设难度最大的赛区。历经3年艰辛，2020年12月，延庆赛区内国家高山滑雪中心、国家雪车雪橇中心、冬奥村等主要场馆全部完工。

　　低空无人机倾斜摄影具有精度高、作业效率高、数据分析能力强的特点，很大程度上解决了人工测绘的痛点，因此，无人机在测绘工程中的应用越来越广泛。下面以此项目具体说明无人机航测建立三维实景模型的过程。本次项目采用的是“2000国家大地坐标系”测区作业。工序分别为空域申请、控制点布设、无人机航摄影像采集、空三加密，三维实景模型建立、DOM制作、DEM制作、质检验收等。

　　为保证本次项目外业飞行的安全，航飞作业前对现场提前进行详细的现场踏勘工作。现场踏勘主要是对军事禁飞区、高压线塔、特高建筑物、信号塔、雷达设施等干扰航飞的电子设备进行调查和测试。

　　经现场踏勘发现测区内部分大部分区域山体起伏较大，故本次航飞采用固定翼加多旋翼的无人机对测区进行仿地飞行作业。侧区平均海拔为1800米，相对航高为200米。平均（地面）分辨率为七公分（0.07m），满足1 : 1000成图要求。（本次外业摄影采集时间为2021年9月20日）

　　空三（加密）经过影像连接点、相控点量测、平差计算等过程，经过连接点（加密点）的影像坐标和少量地面控制点的影像坐标及其物方空间坐标，通过平差（计算），求解影像的外方位元素和连接点的物方空间坐标称，（称为区域网）空中三角测量。空三（测量）提供的平差（结果）报告是影像后续处理与应用和基础。

　　海量的无人机倾斜（航空）影像数据通过匀光匀色、空三计算、消除畸变、三维点云、三角网（TIN）模型，制作纹理清晰、逼真的北京冬奥会延庆赛区三维实景模型，三维实景模型平均精度为七公分（7cm），大面积、高分辨率的北京冬奥会延庆赛区三维实景模型可为赛区范围线提取、现状地形调查（研究）、赛区展示、建筑赛道位置分布等等提供最直观的数字成果。

　　DOM的制作分别是原始影像（处理）；初步处理；加入控制点；生成点云；影像镶嵌；生成DOM影像；影像合并和分幅。

　　为确保DOM（正射的数据）精度，提供除了保证色彩完整等之外，还需要检查正射的精度，利用RTK检查检查点（检测数据），（进行）叠加套合检查数据，检查DOM的精度。

　　通过卫星图分析（准确）到达现场，根据天气情况（风速、云层的高低等）来进行作业。

　　飞行准备。飞行前准备包括：选择飞行平台和挂载的（测绘）设备（相机）、航线规划以及飞行方案，涉及（确定）高度、速度、重叠度等。

　　建立无线电台和地面站。无线电（链路）用于地面站和无人机之间的通信，目前大多数测绘无人机通过（使用）无线电链路在无人机与地面站之间进行数据交换飞行执行。根据制定的飞行航摄区域（计划），寻找适合的起飞点，对每块区域进行拍摄，采集照片。

　　执行技术标准：分辨率优于十公分(10cm）；航向重叠率70%，旁向重叠度60%；提供范围内原始OSGB（格式的）倾斜模型数据和OBG倾斜模型（成果）一套；无畸变原始影像；镜头参数文件；POS数据；模型无明显拉花、变形、模型着色均匀且无明显色差；三维模型数据格式：OSGB、OBJ；

　　工作内容：踏勘范围；空域申请；无人机倾斜摄影测量航线规划；无人机数据采集；三维模型生产；DOM、DEM制作。

　　下边这两个（照片）是我们做的模型的截图。左边这个截图有颜色的是雪车雪橇中心，右边是冬奥村，右侧这个截图是滑雪道（赛道）的白膜。

　　及时把握社会热点题材，及时进行教学转化，做好课程思政建设，做到生产与教学融为融合转化。

　　前两张照片是我们2019年在湖南湘西的18洞村进行航飞作业的现场工作照。后边两个是当地的电视台采访的视频（是截图）。

　　《高等学校课程思政建设指导纲要》分为一个核心：全面提高人才培养能力；三个重点：紧抓“主力军”、“主战场”、“主渠道”；四个统一：让思政元素从专业课程中自然长出。

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