La D2000 está equipada con el módulo de cámara inclinable D-OP4000 para ayudar en la construcción de la ciudad inteligente en el centro de Shanghái.

Con la continua transformación y actualización de la "ciudad digital" de nuestro país a "ciudad inteligente", las aplicaciones SIG basadas en datos vectoriales bidimensionales han tenido dificultades para satisfacer las necesidades de la gestión urbana inteligente. La importante tarea de construcción del levantamiento y mapeo básico nacional durante el período del "14.º Plan Quinquenal", la plataforma 3D urbana puede proporcionar la base 3D de la ciudad para la gestión integral de los recursos naturales y la gestión de la ciudad inteligente, y proporcionar datos e información básicos para la planificación urbana, la gestión, la protección contra incendios, la respuesta a emergencias, el monitoreo del medio ambiente ecológico, etc. plataforma de gestión. Por lo tanto, cómo obtener datos 3D de forma rápida y precisa en el espacio geográfico se ha convertido en un apoyo importante para la construcción 3D de la China real. La fotogrametría oblicua con UAV se ha convertido en una forma importante de obtener datos de fotografía oblicua debido a sus capacidades de adquisición de datos eficientes y flexibles.

Sin embargo, en comparación con las cámaras aéreas profesionales, tiene una carga más ligera y una distancia focal más corta. Obtener imágenes de fotografía oblicua con UAV de alta resolución en el centro de una zona urbana con muchos edificios altos y grandes diferencias de altura entre ellos se ha convertido en una dificultad técnica en la fotogrametría oblicua urbana con UAV. Este estudio utiliza el UAV cuadricóptero Pegasus D2000, equipado con un módulo de fotografía oblicua con teleobjetivo D-OP4000 (distancia focal: 40 mm para vista hacia abajo, 56 mm para vista lateral), para explorar la adquisición de datos y la fotogrametría oblicua 3D en escenas reales en el centro de una megaciudad.

Área de estudio

La zona de estudio se ubica en la orilla norte del río Huangpu, en Shanghái, junto a la calle Nanjing. Se trata del famoso Museo Internacional de Arquitectura de Shanghái. El resto de los edificios de más de 100 metros de altura son relativamente pequeños, por lo que es necesario obtener imágenes fotográficas oblicuas de alta resolución con drones, lo cual resulta muy difícil.

Fotografías de edificios de gran altura en la zona de estudio.

La ruta técnica se muestra en la Figura 3. Según los datos del modelo digital de elevación (MDE) de las alturas de los edificios en la zona de North Bund de Shanghái, se utiliza el modelo digital de elevación PHOTOMOD para editar manualmente el MDE. Se realizan vuelos de cambio de altura para algunos edificios de 320 y 260 metros de altura.

Terreno artificial

El modelo digital de superficie del área de estudio se muestra en la Figura 4. Las alturas de los edificios varían de 3 a 320 metros, y el edificio más alto, el Edificio Magnolia, tiene 320 metros de altura. Utilice el módulo de edición PHOTOMOD DEM para editar y modificar manualmente el modelo DSM y centrarlo en el Edificio Magnolia (extender 100 metros) con alturas de 80 metros (rojo), 50 metros (amarillo claro), 30 metros (amarillo) y 10 metros (verde) del terreno escalonado.

Planificación de rutas

Según el terreno simulado artificialmente, se realiza el vuelo de altitud; la altitud de vuelo prevista es de 319 metros, y la altitud máxima de vuelo de Magnolia Plaza es de 400 metros. La superposición de trayectoria es del 80%, y la superposición lateral del 70%.

Diseño y medición de puntos de control de imagen

Dado que la zona de estudio se encuentra en el centro urbano, este proyecto dispone puntos de control terrestre y puntos de inspección a intervalos de 200 a 300 metros, y utiliza los pasos de cebra, esquinas escalonadas, etc., existentes como puntos de control de imagen, y emplea el método de medición RTK en modo de estación móvil de red CORS para medir las coordenadas de los puntos de control de imagen, y se establecen un total de 50 puntos de control de imagen y puntos de inspección.

Mapa de medición y distribución de puntos de control terrestre

Vuelo de dron

Dado que el área de estudio se encuentra en el centro de Shanghái, la interferencia electromagnética es relativamente grave. Para mantener la comunicación entre el dron y la estación terrestre, se eligió la estación de acoplamiento de helicópteros en la azotea del edificio Raffles de 260 metros de altura como punto de despegue. El despegue desde la azotea tiene dos ventajas: (1) La distancia de comunicación efectiva entre el UAV terrestre y la estación terrestre en el centro de la ciudad es de aproximadamente 1 km, pero en la cima de la torre Raffles City, el enlace de comunicación de la aeronave puede garantizarse como normal, lo que es conveniente para manejar situaciones especiales y garantiza la seguridad del vuelo; (2) Dado que la carga del D-OP4000 es más pesada que la del ortofoto y el D-OP3000, volar en la azotea de un edificio de 260 metros de altura puede minimizar el consumo de energía del UAV durante la fase de ascenso y mejorar el rendimiento de la fotografía de inclinación del UAV. Tiempo de vuelo de la aerolínea. El área del área de estudio es de aproximadamente 5,46 kilómetros cuadrados, y se volaron un total de 4 salidas. Se muestran fotografías de las operaciones sobre el terreno.

operaciones de vuelo de UAV

Vista del horizonte del Bund Norte en Shanghái.

Las vistas laterales del Bund Norte se obtuvieron secuencialmente a lo largo del eje del río Huangpu, y luego se unieron para crear un mapa del perfil urbano del Bund en Shanghái, como se muestra en la Figura 9. Mediante la creación de este mapa, se aprecia claramente el hermoso paisaje del Museo de Arquitectura Wanguo, ubicado en la orilla norte del río Huangpu en Shanghái. Este mapa proporciona información valiosa para la planificación urbana y la conservación y exhibición de edificios históricos en Shanghái.

Restauración y conservación de edificios históricos

El Bund es conocido como el Museo de la Arquitectura Internacional de Shanghái, por lo que su protección y reparación constituyen una cuestión fundamental en la planificación urbana de la ciudad. Tomemos como ejemplo el Edificio de Shanghái (anteriormente conocido como Broadway Mansions Broadway Building), diseñado por el famoso arquitecto británico Français en 1934. Mediante fotogrametría aérea con drones, podemos obtener con precisión las dimensiones de la fachada y el diseño del Edificio de Shanghái, y proporcionar información sobre los efectos de la reparación y la planificación de la construcción para su protección, basándonos en un modelo 3D real.

Esta investigación se ubica en el centro de Shanghái, una zona con numerosos edificios de gran altura y un entorno electromagnético complejo. Es un ejemplo representativo de la aplicación de la fotogrametría oblicua y las ciudades inteligentes en todo el país. Esta investigación adopta de forma innovadora un esquema de vuelo a gran altura para la simulación artificial de cambios en el terreno, que, combinado con las características de rendimiento del teleobjetivo D-OP4000 (40 mm) de fotograma completo, resuelve el problema de los múltiples vuelos en el área urbana central. Esto no solo mejora la eficiencia de la fotogrametría aérea oblicua, sino que también garantiza la calidad de la recopilación de datos. Las principales conclusiones son las siguientes:

(1) Vuelo con cambio de terreno simulado artificialmente: La altura de los edificios urbanos se optimiza artificialmente y se simula en el terreno, y luego se combina con la planificación y el diseño de la ruta de cambio de altitud del UAV de limpieza, lo que resuelve el problema de la resolución de vuelo inconsistente del modelado de la ciudad con UAV y la necesidad de volar varias veces en un área de estudio según las diferentes alturas de los pisos. Esto no solo mejora la eficiencia de la recopilación de datos, sino que también garantiza la calidad de los datos;

(2) Despegue con teleobjetivo desde la azotea: Debido a la altura de los pisos en el área urbana central, es difícil obtener imágenes de alta resolución con cámaras de distancia focal estándar. Por ejemplo, el edificio más alto en esta área de investigación tiene 320 metros. Para obtener imágenes de alta velocidad, la altitud de vuelo es de aproximadamente 191 metros, y los peligros de vuelo son propensos a ocurrir cerca de edificios altos con alturas de 260 y 320 metros, y en el plan de vuelo, se deben adoptar diferentes alturas según las diferentes alturas de los edificios. Esto es lo que solemos decir Hay muchos casos. Pero en este estudio, la cámara con una distancia focal larga (40 mm) puede usarse para obtener datos con la misma resolución (3 cm) a una altura de vuelo más alta (319 m). Al mismo tiempo, el punto de despegue se establece en la azotea de un edificio de 260 metros de altura, lo que no solo resuelve el problema de la fuerte interferencia electromagnética del vuelo del UAV en la ciudad, sino que también mejora la eficiencia de la ruta de vuelo de la batería del UAV y acorta el tiempo de ascenso en el aire.

(3) Exploración de los escenarios de aplicación del modelo 3D de escena real: este estudio extrajo el paisaje del horizonte en la orilla norte del río Huangpu a través de los datos del modelo 3D urbano de escena real, y utilizó el modelo 3D de escena real para la medición y el diseño de esquemas en la preparación del plan de protección y reparación de edificios de Shanghai Building, lo que enriqueció los escenarios de aplicación de los modelos 3D del mundo real.