sense工具箱（箱子工具）

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矿区

库存量计算仍然是采矿和采石场中最重要但也最具挑战性的任务之一。 场地大小、覆盖区域、材料类型和安全因素都可能导致操作收集低于标准的数据。 为了有效地完成任务，运营部门需要组合正确的工具，使他们能够准确、高效和快速地测量库存。

对于位于田纳西州查塔努加的 Wingfield Scale and Measure 而言，这些价值观是他们业务的核心，也是对客户的承诺。 在过去的 85 年里，他们已经发展成为一家全国公认的规模和数据采集公司，今天，他们为客户提供创新的测绘和测量服务，包括地面/采石工作、地下测绘、结构扫描、实时库存产品和 无人机服务。

作为美国第一家通过 ISO 9000 和 ISO 17025 认证的大型公司，Wingfield 非常重视其响应时间、报告准确性和现场安全实践。 他们的绘图工作反映了材料在地面上的储存方式以及材料下方的基本地形的真实性质——创建了被调查区域的真实数字表示。 这种方法有助于将体积信息准确、可重复和及时地交付给客户。

“我们所做的 90% 的工作需要多个测量平台。 无论是地面扫描仪、全站仪、摄影测量无人机还是激光雷达无人机，都有不同的工具一起使用，可以为您提供更好、更完整的结果。”

他们将这一成功归功于测量技术、工作流程和对提高质量和准确性的数据管理因素的关注。

结合航空和地面数据以获得更好的结果

在获取完整的数据收集方面没有灵丹妙药。 Wingfield Scale and Measure 是一个数据采集小组，始终建议为工作使用正确的工具组合。

例如，如果您的操作有一半的桩在结构下，那么如果没有某种 LiDAR 技术，几乎不可能进行勘测。

“我们所做的 90% 的工作需要多个测量平台，”UAS 认证制图科学家兼 Wingfield Scale & Measure 高级航空测绘专家 Hayes Wilkinson 说。 “无论是地面扫描仪、全站仪、摄影测量无人机还是激光雷达无人机，都有不同的工具一起使用，可以为您提供更好、更完整的结果。”

高级航空测绘专家

从左到右，Wingfield Scale & Measure 的高级工程师 James Kenney 和高级航空测绘专家 Hayes Wilkinson 在他们的一些地面测量设备和无人机机队旁边。

多年来，Wingfield Scale & Measure 使用了多种无人机，最近增加了 eBee X 固定翼无人机和 S.O.D.A.相机到其调查工具箱。由 AgEagle 公司 senseFly 制造的 eBee 长期以来一直用于全球矿山，因为它们能够快速覆盖大中型场地并提供高精度的摄影测量。

Wilkinson 补充说sense工具箱，eBee X 具有易用性和用户友好性，可以满足摄影测量的高精度要求，同时直接补充和验证他们的 LiDAR 测量以确保报告的准确性。

在最近对一家水泥厂的调查中，Wingfield 使用地面设备和 eBee X 对各种库存大小和材料进行了库存调查，并对结果感到满意。

从下面的比较中可以看出，激光扫描数据和 eBee X / S.O.D.A 3D 数据非常互补，因为 eBee 数据能够填充地面激光扫描数据中不可见或无法访问的区域，因为库存的几何形状。

成果

成果

在相反的效果中，激光扫描数据补充了视觉障碍区域中的 eBee 数据，如下所示，该库存被棚顶覆盖。

成果

在此示例中，这两种类型的数据很容易合并，生成了丰富而准确的数据集组合，使库存管理能够更好地控制数量和由此产生的 KPI 计算。

所需精度与材料

为高效收集奠定基础首先要了解被测材料类型所需的准确性。 这种准确性对于每周报告和监控每月 KPI 的现场主管很重要。

“如果您正在处理像金矿石这样的高价值材料，5% 或 10% 的体积精度波动会对公司的账簿和运营决策产生巨大的下游影响。 即使使用石膏或粘土等价值较低的材料，情况也是如此——准确性会影响利润，”威尔金森说。

因此，就数据要求需要和必须达到的不同和严格程度而言，您正在工作的领域非常不同。

材质反射

在噪声与精度方面，项目材料表面的反射特性非常重要。 库存的表面颜色在其形式上发生巨大变化，而表面纹理保持不变。

测绘现场

与会反射大量光线的较轻材料相比，堆中较暗的材料会吸收大量的太阳反射率。

在摄影测量中进行处理时，重要的是相机可以调整光反射率的这种差异并提供良好的整体白平衡校正，以免图像过度曝光并在数据中产生噪声。

senseFly 产品经理 Michael Blake 说：“如果不仔细过滤或去除，这种噪音可能等同于对额外音量的错误检测。” “根据材料的类型，这些虚假数量可能会影响每周报告和每月 KPI 的波动，这可以决定公司的战略、财务和运营成就。”

在金、银和铜等高价值材料上，这种体积差异可能会呈指数级增长。

工作流程提高了准确性和效率

由于 eBee X 平台的易用性和直观的 eMotion 飞行计划软件，Wingfield 团队还实现了从飞行计划到后期处理的增强工作流程。

从 eMotion 到 Pix4D 生成最终的栅格和矢量化数据是一个自然的步骤，这个工作流程可以减少工作量。 对于其他平台，在此阶段通常需要额外的第三方软件来生成地理参考数据和项目文件。

Wingfield 将他们的数据处理更进一步，通常将他们的无人机和 LiDAR 数据放在第三方软件中并对其进行过滤，在执行挖方和填充计算之前去除任何噪音。

这一额外步骤增强了无人机提供的数据的丰富性，同时为每月 KPI 的最终计算提供了更好的整体准确性。

迈克尔·布莱克，senseFly 产品经理

在第三方软件中完成的大部分过滤都可以自动化。 Wingfield 具有定制的工作流程，可简化点云过滤的某些方面并保持一个数据集与另一个数据集的一致性。 此外，所有新获得的数据都将与之前的调查进行比较，以便就在何处划定库存以及如何重用历史基础和数据做出明智的决定。 对每个库存清单和地形测量都采用批判性和经验丰富的眼光，这是许多基于云的运动结构 (SfM) 摄影测量解决方案所不具备的。

“这一额外步骤增强了无人机提供的数据的丰富性，同时为每月 KPI 的最终计算提供了更好的整体准确性，”布莱克说。

数据质量控制

Wingfield Scale & Measure 将他们的新 eBee X 与带有售后 PPK 套件的 DJI Phantom 4 进行了比较，以查看数据质量是否存在明显差异。 团队在四个方面立即注意到了技术之间的差异。

画面质量

可以通过观察点密度和噪声来评估各种点云的质量。 一般来说，地面激光扫描点云的点密度非常高，然而，早期的比较表明，无人机的密度较低的点云也能达到类似的效果。 虽然无人机点云提供的细节比地面激光扫描仪点云少，但仍然为大多数典型的测量应用提供了足够的细节。

当 Wingfield 比较他们无人机的输出时，团队注意到来自 DJI Phantom 4 PPK 库存 20 MP 传感器（与 P4P-RTK 相同的相机）的图像与带有 S.O.D.A 3D 的 eBee X 相比具有更多的噪点和较差的色彩平衡。 这可能等同于图像中的大量模糊，并且正射镶嵌质量差，并且必须过滤更多的点云噪声。

虽然具有主动 RTK 的 eBee X 可提供低至 1.5 cm 的高精度精度，而无需 GCP 进行地理配准，但仍建议使用它们来验证数据质量。 因此，需要铺设的检查点明显减少，对于 Wingfield 项目的规模，团队只需三到五个 GCP 即可进行数据验证，这当然增加了安全性并节省了时间。

DJI对比图像

上面使用 DJI Phantom 4 RTK 拍摄的图像显示更高的曝光导致更多的噪点和色彩平衡的差异。

ebeex对比图像

这张使用 eBee X 和 senseFly S.O.D.A. 拍摄的同一位置的图像。 显示出精致的色彩平衡和显着减少的噪点。

上述库存的横截面显示了 LiDAR 捕获的橙色数据点、粉色 eBee X 和蓝色 DJI 捕获的数据点的叠加。

飞行时间

据估计，固定翼无人机的速度比传统的地面方法快 80%——通过从单点快速有效地收集所需数据来节省宝贵的时间。

从数据采集到电池更换和过渡时间，与多旋翼平台相比，固定翼无人机所需的飞行次数也更少。 在这个 194 英亩的综合站点的比较中，eBee X 在一次飞行中覆盖了整个区域，并有足够的电池续航时间在理想的飞行条件下再绘制类似大小的站点 5 次。 使用 DJI Phantom 4 PPK 进行了两次飞行来覆盖这个站点。

eMotion

eBee X 在其自动执行任务期间巧妙地控制了约 10-15 英里/小时的风速，位于 senseFly 的 eMotion 飞行计划软件中站点的数字表面模型上方。

地理配准

与 eBee 相比，DJI 的整体均方根 (RMS) 大得多。 需要 GCP 点才能将 Phantom 4 RTK 数据与 LiDAR 数据进行正确的地理配准，而 eBee X 数据与 LiDAR 数据完美对齐——无需 GCP 点。

自 11 月以来，Wingfield 已对 eBee X 拍摄的约 20,000 多张图像进行了地理标记，其 CM 级准确率具有 > 99% 的成功率。 Hayes 补充说，相比之下，用于他们的多旋翼飞行器的第三方 PPK GPS 装置很好且易于使用，但在现场和后期处理工作流程中不太一致。

使用支持 RTK 的 eBee X 在现场收集点数据的过程意味着操作员通过在现场花费更少的时间来提高效率，并且不必穿越潜在危险的地形来铺设大量 GCP，从而更加安全。 由于良好的摄影测量，作为最佳实践，站点周围只需要几个检查点，以确保 RTK/PPK 工作流程正常工作。

后期处理

使用摄影测量软件处理数据可能非常耗时，具体取决于捕获的数据量和使用的计算机硬件。 然而，通过使用 IMU 和 senseFly 的 S.O.D.A. 中的“直接飞行地理标记”数据。 3D 结合 PIX4Dmappers 的精确地理定位和方向校准方法，可以加快初始校准阶段，从而节省高达 35-40% 的时间。

3D 重建

这个由 S.O.D.A. 生成的 3D 重建。 3D 可用于环境和径流控制。

“更重要的是，我们没有发现对准确性的妥协，”布莱克补充道。 “植被和水体也可以更好地重建和重新计算，为数据集提供更多细节和上下文信息。”

有关更多信息，请参阅我们之前关于实现更快初始处理的博客文章。

作为一项附加的数据安全措施，Wingfield 在本地 PC 上完成所有处理，并且不会将图像上传到远程/基于云的服务器，这是具有敏感工作站点的客户的常见数据管理考虑因素。

对于大型矿山和采石场，固定翼无人机代表了一种有价值的方法，测量团队可以减少他们的数据收集工作量。 因此，这允许组织降低其人员成本，提供更具竞争力的价格和/或在设定的时间内完成更多项目。

此外，无人机采集的数据（如正射镶嵌图）可以为露天矿作业、矿山设计、场地规划和许多其他领域带来额外的好处。

虽然跟踪库存库存仍然是采矿和采石业最重要的任务之一，但固定翼无人机及其交付的效率正在最大限度地减少过去的挑战。 他们能够快速提供增强 LiDAR 的摄影测量和高分辨率点云，从而以更快的速度、效率和准确性对库存调查进行质量管理。

如需详细了解比较 LiDAR 和摄影测量数据，请关注我们的 Wingfield Scale & Measure 案例研究——即将推出！

围栏：控制环境因素

在数据收集过程中要考虑的另一个关键因素是正确设置地面控制和不断变化的照明条件。 这一步很容易被忙碌的人员忽略，并导致一开始就收集和处理低于标准的数据。

矿山是高度活跃的环境，一个月内会发生很多变化。 海耶斯建议在每次飞行前进行快速检查sense工具箱，以确保地面控制点得到清理、检查并准备好在整个站点放置。

航测时的照明也会影响您的数据收集，值得注意的是，结果可能因您的无人机平台而异。

“我从两个平台的个人经验中注意到的一件事是使用 eBee，它比使用 Phantom 更容易控制不断变化的照明条件，”Hayes 说。 “如果你锁定曝光，并且它太亮或太暗而无法解释光照条件的变化，你会得到一些不稳定的结果。”

默认情况下，eBee 的曝光设置在一个受限范围之间浮动，该范围经过精确改进，可以使快门速度更快，但仍然可以让足够的光线进入。

ebeex

除了随着时间的推移为 senseFly 的 Aeria X 和 S.O.D.A. 精确改进的默认设置。 3D 相机，eMotion 还具有阴天、阴天或晴天的设置，以调整曝光设置。

“对于 Phantom，有时如果你让它在自动模式下浮动，快门速度可能会太慢，你会得到不理想的图像模糊，”海耶斯补充道。