三维重建神话般的过去

无人机摄影测量技术已经被用于创建英国康沃尔郡Tintagel城堡周围地区的3D打印模型。这个模型在城堡的新游客中心展出。垂直图像采用固定翼拍摄，倾斜图像采用多旋翼拍摄。数据采集面临两大挑战:天气和陡峭的悬崖。在冬天，在多风和阴暗的环境中工作，很难获得清晰和生动的图像，所以使用高质量的相机是必须的。相比之下，法律限制是适度的。

(作者:Andrew blog, Future Aerial Innovations，英国)

位于英国康沃尔郡坦塔格尔岛上的废墟曾是一座城堡。它由康沃尔伯爵理查德于公元13年建造^th这座城堡一直与亚瑟王的传说联系在一起;在19^th上个世纪，这个遗址成为了一个旅游景点，考古调查开始了。在廷塔格尔城堡(Tintagel Castle)，一场新的展览为游客们呈现了亚瑟王和廷塔格尔神秘的过去，展示了这个岛屿在1500多年的历史变迁——从繁荣的黑暗时代定居点，到中世纪堡垒，再到浪漫的废墟。新游客中心的核心是一个精确和详细的岛屿和附近大陆的3D模型(图2)。该3D模型是使用无人机摄影测量技术创建的。

挑战

UA的数据捕获面临两个主要挑战。首先，Tintagel面临着大西洋，因此在冬季刮风而黯淡，这是由于项目截止日期所要捕获数据。使用的多电流器是升天技术的Falcon 8。这款UAS可以处理比可用的固定机翼，来自Sensefly的eBee更多的风力，但空气动力学需要高相机快门速度。表1比较了uass的特征。为避免由于光线条件较差的情况而模糊的图像，固定机翼上的标准相机，索尼A7R，以快门优先模式换成升级的佳能。为了获得尽可能少的噪音的锐利图像，拍摄原始射击至关重要。原始图像格式通过捕获更广泛的动态范围或彩色色域来保护场景的辐射特性而不是极性图像。通过白色平衡和颜色分级创建最终图像。短暂的曝光时间降低模糊，但也需要降低谷物，因为需要高ISO设置。 The ISO setting defines the sensitivity of the sensor to light: the lower the number, the less sensitive the sensor and the finer the grain. The high ISO setting produced insufficient crispness of the building edges (Figure 3). To resolve this issue, the buildings were captured again with the Sony A7r on board the multirotor. A second challenge was that vertical images alone were not sufficient to create a full, uniformly detailed 3D model of the island and adjoining mainland. Terrestrial laser scanning (TLS) could have been an option to capture the steeply rising cliffs of the island and the ruins but this is a time-consuming surveying method. Furthermore, only a small area was accessible on foot due to the steep and dangerous terrain. Therefore, the cliffs and the ruins were captured with a camera on board a multirotor taking oblique images. Since capturing the entire island by multirotor alone would have taken too long, a fixed wing was used to capture vertical images of the relatively flat parts of the area.

类型	固定翼	多陆
品牌	eBee	猎鹰8
相机	索尼WX220	索尼A7r
重量[kg]	0．4	2．3
Max。有效载荷(公斤)	0．15	0．8
Max。留在空中[min]	45	22
Max。速度[km / h]	57	54
ø /翼展[厘米]	96.	82.

表1，固定翼的基本特征和多电流仪用于捕获Tintagel Castle周围的区域。

法律问题

英国民航局(CAA)允许商业无人机在视线范围内500米及不超过400英尺(122米)的飞行中使用。这些条件很容易满足。此外，由于飞行是在城堡对公众关闭的时期进行的，因此没有伤害人员的风险。

现场工作

多旋翼的工作一直在进行，直到天气允许使用固定翼。多旋翼无人机可以自主飞行，但为了给相机操作员时间正确地拍摄照片，无人机是手动飞行的。这需要额外的注意以确保适当的重叠。飞行计划设置multirotor 100出海在高级别最高的岛,回头看向它,总是专注于一个中心点的距离(图4)。100米保证岛上完全陷害一箭而保持最好的地面采样距离(德牧)小于4厘米。为了保持无人机在视线范围内并在500米范围内，摄像机操作员和飞行员都步行跟踪它。

恶劣的天气条件需要进行大量的测试，以确定正确的高度、快门速度和距离。拍摄斜向图像需要15次飞行。当天气条件变得更有利时，他们安排了一次后续访问，用senseFly eBee捕捉垂直图像。为确保最大的覆盖范围和重叠，飞行按两个垂直方向进行;与多旋翼飞行器相比，导航点能力使飞行变得更加简单。由于陡峭的悬崖和崎岖的地面，地面控制点(gcp)的布置花费了一整天的时间。使用可移动的标记物，以不留调查后的痕迹。图5显示了分布在该区域的25个gcp。所有三个维度的测量精度均为1厘米。

处理

使用Agisoft Photoscan处理数据，导致X，Y和Z坐标小于5cm的根均方误差（RMSE）。点云占4200万分。从如此大点云创建印刷的3D模型是具有挑战性的;早期使用3D打印的实验表明，需要清洁摄影测定的网格，因为它们充满了小型尖峰，隧道，孔和非歧管面和交叉多边形。用三个不同的密度进行测试，具有高和低分辨率纹理。具有大约42million面孔的全分辨率版本证明太难了。最好的网格是媒介，脸部约为1500万。

确认

感谢英国遗产组织的调试工作，英格兰历史遥感小组的保罗·布莱恩和遗产保护部门的乔恩·贝德福德。

作者简介

在获得GIS硕士学位后，Andrew Blogg开始了他的职业生涯，作为一名GIS专业人员，随后探索了无人机技术在GIS使用中的机会。他创立了世界上最早的无人机测绘公司之一，现在是未来航空创新公司的主管。188asia备用网址

电子邮件:andrew@futureaerial.com

图1，Tintagel城堡的位置在康沃尔，英国。

图2展示的3D模型和细节(插图)。(图片来源:Emily Whitfield-Wicks)

图3,Crisp，定义建筑模型(右)与索尼A7r相机拍摄的eBee上的佳能。

图4，显示捕获的斜图像的图。

图5拍摄斜向影像的多旋翼飞行轨迹及地面控制点。