无人机管家免费开放精灵4RTK机型的后差分解算功能
2018年6月大疆发布了新一代了精灵4 rtk，这款无人机在原机型的基础上增加了rtk/ppk功能，使得精灵4 rtk在一定条件下具备了少像控或者免像控的能力。为了能给广大用户带来更好的服务体验，飞马无人机管家将在今天上线的版本上，免费开放精灵4 rtk机型的后差分解算功能，用户无需购买，下载更新软件即可使用。
飞马“无人机管家”是无人机数据获取、处理、显示、管理以及无人机维护的一站式智能gis系统，支持固定翼、旋翼等种类丰富的飞行平台，满足各种应用需求的航线模式，支持真三维地形数据的精准三维航线规划、三维实时飞行监控、快速飞行质检，具有丰富的数据预处理工具箱，支持稳健的精度控制和自动成图、丰富的4d和三维成果生产，具有可视化监控中心，提供系统升级、智能维护、信息推送等云服务。
一、差分解算
这里以精灵4 rtk实际飞行数据为例，讲述无人机管家针对精灵4 rtk数据的差分解算流程。
1、数据获取
采用精灵4 rtk在天津宝坻无人机综合验证场进行飞行测试，测区内布设有固定靶标，可进行精度核查。此次飞行设计地面分辨率2cm，飞行高度73m，航向重叠度80%，旁向重叠度60%，架设飞马配备的基站（可支持全部型号基站），飞机连接千寻cors进行实时rtk数据获取。
航线设计
测区情况图及靶标分布图
2、数据整理
飞行获取数据如下：
ø 原始影像数据：dcim文件夹
ø 基站gps静态数据：_4722471.gns文件
ø 机载gps观测数据：包括gps观测原始数据、rtk轨迹、打标时间及偏心改正等信息文件。
原始数据
3、后差分解算
采用无人机管家“智理图”模块的gps处理工具进行差分解算。
第一步：
采用”rt27转rinex”工具将基站.gns格式转换为.o文件（rinex格式），若使用其它厂家基站，则导出rinex格式即可。
rinex格式转换
第二步：
点击“gps解算”，进行以下设置：
1）流动站设置
观测文件为飞机观测gps数据，精灵4 rtk数据格式为.obs格式
2）基准站设置
ø 勾选基准站
ø 单击“用户输入”，填写基站wgs84经纬度椭球高坐标。
ø 选择基站观测数据，须转换为rinex格式文件。
ø 导航文件默认为“流动站”
点击“下一步”
差分解算参数设置1
第三步：
参数设置：
1）解算方式：勾选差分
2）gps天线：直接输入垂高即可，该数据由于直接量测的为相位中心坐标，因此垂高为0
3）gnss系统：勾选gps,beidou
4）保存路径：设置输出路径
点击“确定”，软件进行差分解算。
差分解算参数设置2
第四步：
经差分解算，输出高精度差分结果，检查其固定率为100%，表示每个曝光点的gps值均为固定解，该高精度gps数据即可用于后续数据处理。
gps差分解算结果
二、无人机管家全流程处理
针对精灵4 rtk获取的高精度后差分数据，无人机管家专业版支持免像控空三，及控制点和差分pos的联合平差，还可进行点云、dsm、dom/tdom、2.5d及3d模型成果输出，可以满足客户全方位的数据获取及生产需求。
全成果输出
1、免像控空三
采用无人机管家“智拼图”模块，基于高精度gps和影像建立工程，一键式处理得到免像控的空三成果。
一键免像控空三
免像控点位预测
测区内一共12个控制点，将其全部作为检查点，软件可输出检查点空三残差报告，具体如下：
检查点平面中误差0.094m，可满足1:500航测平面精度要求。
检查点高程中误差为1.330m，且高误差为一个系统性误差，推测其产生原因在于旋翼姿态过于平稳，平差约束相对薄弱导致，其可通过飞构架航线或者倾斜航线来提高高程精度。
无控空三精度报告
2、“控制点+高精度gps”联合平差
为提高精灵4 rtk高程精度，可采用“控制点+高精度gps”联合平差的模式，来实现高精度gps下的稀少控制点成图，满足1：500测图要求。这里分别对后差分ppk模式和实时差分rtk模式进行了数据处理精度验证。
1）ppk模式空三处理
选取测区最外围四个点当做控制点，其余点当做检查点，进行“控制点+ppk”联合平差处理，且软件在空三的同时可进行相机的自检校。
智拼图刺点界面（黄色点为控制点，蓝色为检查点）
控制点+高精度gps联合平差
其空三精度统计如下：
控制点的平面中误差为2.5cm；高程中误差为4.3cm，
检查点的平面中误差为5.0cm；高程中误差为4.4cm，
由此可知，基于少量控制点和高精度后差分gps进行联合平差处理，高程精度可大大提高，满足1：500测图要求。
空三精度报告（控制点和检查点）
2）rtk模式空三处理
无人机管家还支持基于精灵4 rtk获取的实时高精度gps进行联合平差处理，控制点设置和ppk模式相同，其空三带控精度精度统计如下：
控制点的平面中误差为2.0cm；高程中误差为4.1cm，
检查点的平面中误差为4.6cm；高程中误差为5.1cm，
其精度同样满足1：500测图要求。
空三精度报告（控制点和检查点）
3、全成果输出
基于高精度空三结果无人机管家可一键输出密集点云、dsm、dom/tdom成果。
密集点云
dsm成果
tdom成果
4、结论
由此次测试可知，飞马无人机管家可进行精灵4 rtk的后差分gps解算，可获取高固定率的高精度gps数据。且基于高精度gps成果，无人机管家还支持免像控或者稀少控制的空三处理，输出点云、dsm、dom等多种成果，满足1：500大比例尺成图测图需求。其rtk模式和ppk模式均可满足一定条件下的稀少控制点高精度成图，而常规我们建议尽可能采用ppk模式进行数据处理，可避免飞行时候由于信号不好rtk中断或者距离过大造成的精度不好的问题。
三、精灵4 rtk倾斜免像控案例
基于精灵4 rtk还可进行倾斜数据获取，再基于无人机管家进行差分解算，可进入三维建模软件contextcapture进行空三及建模处理。经实际飞行测试，精灵4 rtk可实现小范围的免像控高精度三维模型的获取。具体如下：
1、数据获取
测区采用交叉倾斜航线，地面分辨率为3cm，飞行高度110m，航向重叠度为80%，旁向重叠度80%；结合精灵4 rtk的续航能力，飞行过程采用全程飞行，共计飞行2架次，采集影像795张。
航线示意图
影像数据
2、差分解算
采用智理图进行差分解算，解算流程与上一案例解算流程相同。
gps差分解算
gps差分解算结果
3、cc空三及建模处理
导入影像和高精度差分gps，进行空三处理和刺点，并将所有点勾选为检查点。由cc点位自动预测可知，空三后预测控制点位置与实际位置偏差2个像素以内。
空三3d视图
cc刺点界面预测点与实际点偏差统计
检查点点位预测
提交模型生产，成果如下图。模型纹理清晰，几何结构完整。
模型整体
模型局部
模型局部
4、精度检查
将模型上检查点坐标与实测坐标做对比，得到精灵4 rtk在用ppk模式下的倾斜免像控精度。
检查点平面中误差为7.1cm，高程中误差为9cm，可满足1：500测图精度要求。
5、结论
由以上测试可知，将精灵4 rtk应用于三维实景建模，基于无人机管家解算出的高精度gps，可在三维建模软件中进行倾斜免像控处理，满足1：500测图要求。这对于小场景三维建模来说可极大节省人工布设控制点的工作量，提高作业效率，且最终生成的模型几何结构完整，纹理清晰，可用于后期三维测图需要。
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一、差分解算
这里以精灵4 rtk实际飞行数据为例，讲述无人机管家针对精灵4 rtk数据的差分解算流程。
1、数据获取
采用精灵4 rtk在天津宝坻无人机综合验证场进行飞行测试，测区内布设有固定靶标，可进行精度核查。此次飞行设计地面分辨率2cm，飞行高度73m，航向重叠度80%，旁向重叠度60%，架设飞马配备的基站（可支持全部型号基站），飞机连接千寻cors进行实时rtk数据获取。
航线设计
测区情况图及靶标分布图
2、数据整理
飞行获取数据如下：
ø 原始影像数据：dcim文件夹
ø 基站gps静态数据：_4722471.gns文件
ø 机载gps观测数据：包括gps观测原始数据、rtk轨迹、打标时间及偏心改正等信息文件。
原始数据
3、后差分解算
采用无人机管家“智理图”模块的gps处理工具进行差分解算。
第一步：
采用”rt27转rinex”工具将基站.gns格式转换为.o文件（rinex格式），若使用其它厂家基站，则导出rinex格式即可。
rinex格式转换
第二步：
点击“gps解算”，进行以下设置：
1）流动站设置
观测文件为飞机观测gps数据，精灵4 rtk数据格式为.obs格式
2）基准站设置
ø 勾选基准站
ø 单击“用户输入”，填写基站wgs84经纬度椭球高坐标。
ø 选择基站观测数据，须转换为rinex格式文件。
ø 导航文件默认为“流动站”
点击“下一步”
差分解算参数设置1
第三步：
参数设置：
1）解算方式：勾选差分
2）gps天线：直接输入垂高即可，该数据由于直接量测的为相位中心坐标，因此垂高为0
3）gnss系统：勾选gps,beidou
4）保存路径：设置输出路径
点击“确定”，软件进行差分解算。
差分解算参数设置2
第四步：
经差分解算，输出高精度差分结果，检查其固定率为100%，表示每个曝光点的gps值均为固定解，该高精度gps数据即可用于后续数据处理。
gps差分解算结果
二、无人机管家全流程处理
针对精灵4 rtk获取的高精度后差分数据，无人机管家专业版支持免像控空三，及控制点和差分pos的联合平差，还可进行点云、dsm、dom/tdom、2.5d及3d模型成果输出，可以满足客户全方位的数据获取及生产需求。
全成果输出
1、免像控空三
采用无人机管家“智拼图”模块，基于高精度gps和影像建立工程，一键式处理得到免像控的空三成果。
一键免像控空三
免像控点位预测
测区内一共12个控制点，将其全部作为检查点，软件可输出检查点空三残差报告，具体如下：
检查点平面中误差0.094m，可满足1:500航测平面精度要求。
检查点高程中误差为1.330m，且高误差为一个系统性误差，推测其产生原因在于旋翼姿态过于平稳，平差约束相对薄弱导致，其可通过飞构架航线或者倾斜航线来提高高程精度。
无控空三精度报告
2、“控制点+高精度gps”联合平差
为提高精灵4 rtk高程精度，可采用“控制点+高精度gps”联合平差的模式，来实现高精度gps下的稀少控制点成图，满足1：500测图要求。这里分别对后差分ppk模式和实时差分rtk模式进行了数据处理精度验证。
1）ppk模式空三处理
选取测区最外围四个点当做控制点，其余点当做检查点，进行“控制点+ppk”联合平差处理，且软件在空三的同时可进行相机的自检校。
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其空三精度统计如下：
控制点的平面中误差为2.5cm；高程中误差为4.3cm，
检查点的平面中误差为5.0cm；高程中误差为4.4cm，
由此可知，基于少量控制点和高精度后差分gps进行联合平差处理，高程精度可大大提高，满足1：500测图要求。
空三精度报告（控制点和检查点）
2）rtk模式空三处理
无人机管家还支持基于精灵4 rtk获取的实时高精度gps进行联合平差处理，控制点设置和ppk模式相同，其空三带控精度精度统计如下：
控制点的平面中误差为2.0cm；高程中误差为4.1cm，
检查点的平面中误差为4.6cm；高程中误差为5.1cm，
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3、全成果输出
基于高精度空三结果无人机管家可一键输出密集点云、dsm、dom/tdom成果。
密集点云
dsm成果
tdom成果
4、结论
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三、精灵4 rtk倾斜免像控案例
基于精灵4 rtk还可进行倾斜数据获取，再基于无人机管家进行差分解算，可进入三维建模软件contextcapture进行空三及建模处理。经实际飞行测试，精灵4 rtk可实现小范围的免像控高精度三维模型的获取。具体如下：
1、数据获取
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2、差分解算
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模型整体
模型局部
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4、精度检查
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5、结论
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