WET是一家土木工程和環(huán)境公司，依托固定翼無人機(jī)（eBee）為美國蒙大拿州和太平洋西北地區(qū)的客戶提供服務(wù)。
Waypoint最近采訪了WET的項(xiàng)目工程師斯蒂芬（Stephen Frazee），揭秘該公司是如何使用固定翼無人機(jī)eBee完成項(xiàng)目的同時節(jié)省大量資金的。
采訪開始
Q
您好，斯蒂芬，非常感謝您能接受Waypoint的采訪。在開始之前，我很想了解一下WET是一家什么樣的公司。您可否介紹一下？
斯蒂芬：您好。我非常榮幸能代表公司與您分享我們的經(jīng)驗(yàn)。我們是一家混合土木工程和環(huán)境咨詢公司。我們現(xiàn)在辦公地點(diǎn)在蒙大拿州，總部是在Butte，我們在州內(nèi)還有幾個辦事處，我們的業(yè)務(wù)范圍覆蓋整個美國西部地區(qū)。
Q
請問貴公司提供什么類型的專業(yè)無人機(jī)服務(wù)呢？
斯蒂芬：我們大部分無人機(jī)工作與工程有關(guān)，我們也進(jìn)行環(huán)境方面的測繪，例如對工程周邊植被/雜草的繪圖和流域溫度測繪等。我們一直在尋找開箱即用的無人機(jī)，它們大部分用于測量和工程目的，比如地形調(diào)查、礦山調(diào)查、庫存調(diào)查、場地開發(fā)、垃圾填埋場預(yù)期壽命和洪水測繪等。
Q
你們是從什么時候開始使用eBee的呢？
斯蒂芬：2015年5月，我們購買了第一臺eBee。我們已經(jīng)擁有了eBee Classic，eBee RTK，現(xiàn)在我們又引進(jìn)了eBee Plus以及其他一些平臺。我們飛行的數(shù)據(jù)一部分是自己使用，例如工程設(shè)計(jì)，另外我們也作為無人機(jī)服務(wù)提供商，給客戶提供飛行服務(wù)和無人機(jī)數(shù)據(jù)。
WET團(tuán)隊(duì)的eBee飛向山間溪流。拋飛后不久，無人機(jī)已經(jīng)收集了重要的RGB，近紅外和熱成圖像，幫助跟蹤溪流和河岸隨時間的變化情況。
Q
您提到了為客戶提供多樣的數(shù)據(jù)。你可以解釋一下交付成果嗎？
斯蒂芬：好的。例如，我們最近做的一個項(xiàng)目是一個露天礦場。它占地5,500英畝（約22.26km²），整個場地的海拔變化約為2,400英尺（約732米）。對于該項(xiàng)目，我們提供給客戶兩種數(shù)據(jù)成果：一個是整個礦場的正射影像圖，另一個是高程模型。我們提供了1米精度的整個測區(qū)的網(wǎng)格DTM。
這張數(shù)據(jù)對客戶非常有用，從許可的角度，這些數(shù)據(jù)可以作為背景資料，運(yùn)用在很多用來申請?jiān)S可和跟蹤回收的地圖文件里。高程數(shù)據(jù)可用來跟蹤礦井中物體變化情況，比如物體從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)。除此之外，他們正在研究邊坡穩(wěn)定性等問題，比如，在過去的幾年中，這座山的移動大小是英寸還是英尺級別？他們還利用地形來規(guī)劃未來的勘探工作，并從地質(zhì)學(xué)的角度來研究更多問題。
使用固定翼無人機(jī)的另一個好處是可以獲得更高的分辨率。有人駕駛飛機(jī)獲得的最高分辨率大概是6英寸分辨率; 而我們可以獲得低至1.5英寸或2英寸的分辨率。
另一件我最喜歡的事情，是我們?yōu)楹芏嗫蛻糇鰩齑媪亢蛯すぷ?。通常情況下，客戶會將我們提供的庫存量與他們自己的內(nèi)部記錄（來自卡車計(jì)數(shù)或秤等）進(jìn)行比對。
WET的飛手Brad Rutherford準(zhǔn)備拋飛eBee
Q
對于這個礦山項(xiàng)目，過去在不使用eBee的情況下，客戶是怎么做的呢？
斯蒂芬：這個礦區(qū)太大了，他們過去使用有人駕駛飛機(jī)收集這些數(shù)據(jù)，也是使用傳統(tǒng)攝影測量法，但是飛行的高度要求比較高。不過有人駕駛飛機(jī)的數(shù)據(jù)收集可能只需要幾個小時的飛行時間就能完成，需要的照片也比較少 - 我不知道 - 也許二十到三十張圖像吧，eBee一般要12,000張圖像左右。但是，使用eBee的成本比有人駕駛飛機(jī)便宜太多了，而且工作時間也比較靈活，所以我們現(xiàn)在能夠給客戶提供質(zhì)優(yōu)價廉的服務(wù)。
沙子和礫石的DSM（數(shù)字表面模型）
使用eBee的另一個好處是可以獲得更高的分辨率。有人駕駛飛機(jī)正射圖的最高分辨率大概是6英寸（約15厘米）; 而我們可以提供低至1.5英寸（約3.8厘米）的或2英寸（約5厘米）的分辨率。另外，我們制作的高程模型的分辨率也比有人駕駛飛機(jī)的高得多。
Q
那您是想說，有人駕駛飛機(jī)也可以，但是成本很高而且圖像質(zhì)量也不是最好，對嗎？
斯蒂芬：對。我認(rèn)為收支平衡有一個點(diǎn)，這個點(diǎn)可以判斷是使用無人機(jī)還是使用有人駕駛飛機(jī)。在某些時候，項(xiàng)目非常大，可能有人駕駛飛機(jī)的成本會更低一點(diǎn)。但是我不知道這個數(shù)字究竟是什么。對于具體的這個項(xiàng)目來說，我們認(rèn)為使用無人機(jī)要便宜些。隨著FAA越來越接受超視距[BVLOS]飛行，固定翼無人機(jī)用于大型項(xiàng)目也會變得更加經(jīng)濟(jì)吧。
Q
你提到你已經(jīng)有四架eBee型號的飛機(jī)了，是什么讓你最初接觸了解并選擇senseFly無人機(jī)？
斯蒂芬：是的，我們已經(jīng)買了4架了。eBee是我們接觸的第一款商用固定翼無人機(jī)。我們地區(qū)的經(jīng)銷商給我們做了演示，我們就設(shè)想如何能夠在業(yè)務(wù)中使用它。我們最終決定購買eBee，原因有幾個。我們非常喜歡它的簡單性和大小。我是說，eBee的操作非常的簡單。自動駕駛儀在操作過程中消除了大部分人為錯誤，這對我們來說是一個巨大的優(yōu)勢 - 我們是工程師，而不是飛行員。我們只想要一些操作簡單的，eBee非常符合我們的要求。
eBee的操作非常的簡單。自動駕駛儀在操作過程中消除了大部分人為錯誤。飛機(jī)也很輕巧，在飛行中風(fēng)險最小，從責(zé)任的角度來看，eBee風(fēng)險遠(yuǎn)低于市場上一些較大的固定翼無人機(jī)的風(fēng)險。
eBee測繪無人機(jī)也很輕巧，在飛行中風(fēng)險最小。這有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但對我們來說，從責(zé)任的角度來看，在空中飛行的重量只有一磅半的風(fēng)險遠(yuǎn)低于市場上一些較大的固定翼無人機(jī)的風(fēng)險。而且，最重要的是，我們的客戶非常重視風(fēng)險性。
WET的eBee Plus已準(zhǔn)備好去飛一個礦場
便攜性也是我們考慮的另一個重要方面。整套系統(tǒng)只有這樣一個小箱子，搬動很容易，不需要拖拽大箱子或彈射架。其實(shí)還有一個方面，我們在購買時并不知道，但eMotion無人機(jī)軟件也是一個巨大的優(yōu)勢。我們也飛過其他幾個飛機(jī)，但我們認(rèn)為eMotion是迄今為止我們遇到過的最好的飛行控制軟件。
便攜性也是我們考慮的另一個重要方面。整套系統(tǒng)只有這樣一個小箱子。eMotion無人機(jī)軟件也是一個巨大的優(yōu)勢。我們也飛過其他幾個飛機(jī)，但我們認(rèn)為eMotion是迄今為止我們遇到過的最好的飛行控制軟件。
Q
您可以向讀者介紹一下你們收集和處理無人機(jī)數(shù)據(jù)的一般工作流程嗎？
斯蒂芬：我們會先在eMotion軟件里進(jìn)行快速的任務(wù)規(guī)劃，作出我們的成本估算/報價，多考慮野外可能出現(xiàn)的問題，盡量避免一些不必要的成本開支。
我們嘗試預(yù)先確定問題，因?yàn)槲覀冃枰?jì)算成本，有時需要進(jìn)行較高等級的任務(wù)規(guī)劃進(jìn)行成本估算或報價。一旦項(xiàng)目競標(biāo)成功，我們再進(jìn)行更深入詳細(xì)的規(guī)劃，假設(shè)它是一個需要設(shè)置地面控制點(diǎn)的測量類型的項(xiàng)目，我們將預(yù)先計(jì)劃好地面控制點(diǎn)的位置和數(shù)量。然后，我們在eMotion中調(diào)整我們的任務(wù)塊以適應(yīng)我們的地面控制。之后，我們前往現(xiàn)場，首先按計(jì)劃布置地面控制點(diǎn)，通過使用我們的GPS獲取這些數(shù)據(jù)，然后我們才開始飛行任務(wù) - 而現(xiàn)在使用eBee Plus，我們主要用PPK模式飛行。
一個高爾夫球場的數(shù)字表面模型和升級排水系統(tǒng)
無論對精度是否有嚴(yán)格要求，我們通常都打開PPK模式進(jìn)行安全備份。我們一般在卡車的擋板附近設(shè)置一個有利位置，拋飛，讓飛機(jī)做它的事情，自動拍照。完成任務(wù)后著陸，我們快速檢查圖像，確保圖像的質(zhì)量是我們所期望的，檢查是否有任何明顯的漏圖以及圖像焦點(diǎn)和銳度是好的。如果任務(wù)區(qū)比較小，圖像數(shù)量也不多，我們直接在現(xiàn)場繼續(xù)用eMotion處理圖像，然后在Pix4D進(jìn)行快速處理，在外業(yè)現(xiàn)場就能看到數(shù)據(jù)效果。
對于較大的項(xiàng)目，因?yàn)楝F(xiàn)場拼接需要太長時間，所以我們只檢查圖像?；氐睫k公室再使用Pix4D進(jìn)行處理。我們自己處理圖像，根據(jù)不同的項(xiàng)目，在Pix4D成果的基礎(chǔ)上再做其他數(shù)據(jù)加工，交付給客戶需要的成果。這是我們大多數(shù)項(xiàng)目的一般工作流程。
Q
對于礦山項(xiàng)目，與您剛才描述的標(biāo)準(zhǔn)流程有何不同嗎？
斯蒂芬：對于礦場來說，任務(wù)計(jì)劃非常重要，因?yàn)樗罅恕１热邕@個5,500英畝的礦場，因?yàn)槊娣e大且地形陡峭多變，我們需要把它分成50多個任務(wù)區(qū)，其中一些任務(wù)區(qū)只有10或15分鐘，根據(jù)地形變化eBee采用跟隨地形飛行模式，當(dāng)然這相對于平坦地形需要更多的任務(wù)塊，因此，我們花費(fèi)了比平常更多的時間來規(guī)劃任務(wù)，設(shè)置最佳位置，盡可能減少和優(yōu)化外業(yè)時間。保持視距內(nèi)飛行（注：美國法規(guī)要求飛行保持視距內(nèi)，500米遠(yuǎn)*120米高，除非得到BVOLS視距外許可）也是一個真正的挑戰(zhàn)，這個礦場項(xiàng)目我們不得不選擇5個不同的地點(diǎn)，不過在兩天內(nèi)也采集完了所需數(shù)據(jù)。
通過使用eBee固定翼無人機(jī)，我們可以不再需要人員進(jìn)入風(fēng)險太大的區(qū)域， 它讓我們的外業(yè)工作更安全。
WET公司的蒂姆·德里斯科爾（Tim Driscoll）正進(jìn)行冬季礦區(qū)的庫存盤點(diǎn)
Q
像這樣大的項(xiàng)目，你安排了多少個外業(yè)人員？
斯蒂芬：我和另外一名外業(yè)人員在現(xiàn)場，我們把任務(wù)分成兩天。我們兩人都配備了eBee Plus。我們在第一天飛行了一半以上的航點(diǎn)，第二天飛行其余的。這個地方出了名的風(fēng)大，兩天里基本一直是5級左右的風(fēng)速，有時瞬間風(fēng)速高達(dá)7級。不用說，我們消耗了一些電池。我們每人配有八塊電池，飛行后等電池冷卻就立即充電。
Q
我們來聊一下精度吧。我們知道使用無人機(jī)作業(yè)可以節(jié)省大量外業(yè)時間，那根據(jù)您的經(jīng)驗(yàn)，像eBee這樣的固定翼無人機(jī)是否滿足您對精度的要求呢？
斯蒂芬：從收集數(shù)據(jù)的方式、方便性和速度這些因素綜合來看，精度很不錯。采用PPK方式的數(shù)據(jù)精度與飛行的性質(zhì)和地表覆蓋物也有關(guān)系。在良好的裸露地面或裸地條件下，我們發(fā)現(xiàn)垂直精度大約15英尺（約4.5米） - 有或沒有地面控制點(diǎn)。
典型的小項(xiàng)目一般為這個精度值。對于大規(guī)模的礦山項(xiàng)目，我們不要求這么高的精度，因?yàn)槲覀兊牡孛婵刂泣c(diǎn)并不像小項(xiàng)目那樣密集。為了節(jié)省時間/花銷，我們會減少地面控制點(diǎn)的數(shù)量。我們設(shè)置了大約50個地面控制點(diǎn)，其中一些用來作檢查點(diǎn)。檢查點(diǎn)的垂直RMS誤差為0.15英尺（約4.5厘米）。這對任何項(xiàng)目來說都是不錯的，考慮到這個項(xiàng)目的規(guī)模，這種精度令人印象深刻。
牧場灌溉項(xiàng)目的3D點(diǎn)云，牧場被一條藍(lán)帶鱒魚溪流一分為二
作為工程師和測量員，我們嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量保證/質(zhì)量控制程序，因此我們很少在沒有地面控制的情況下進(jìn)行項(xiàng)目。在我們看來，這是標(biāo)準(zhǔn)做法，按承諾將成果交付客戶。我們采用PPK后差分模式飛行，使用地面控制點(diǎn)作為檢查點(diǎn)，準(zhǔn)確度將達(dá)到十分之一英尺（3厘米）或更高。
Q
為什么不使用LIDAR？是什么原因讓你沒用它？
斯蒂芬：是的，對于這個礦山項(xiàng)目，有些地區(qū)植被茂盛或被小森林覆蓋，但絕大多數(shù)都是裸地。攝影測量方式（無不管是有人駕駛飛機(jī)還是無人機(jī)）很適合在裸地或極小植被情況。LiDAR通常比攝影測量方式昂貴很多。我想說這取決于項(xiàng)目，針對這個礦區(qū)，植被比較少，我們不需要[激光雷達(dá)]，用LiDAR獲得的植被區(qū)域附加精度不足以平衡LIDAR的額外費(fèi)用，性價比不高。所以我想說成本可能是最大的因素。
LiDAR通常比攝影測量方式昂貴很多。我想說這取決于項(xiàng)目，針對這個礦區(qū)，植被比較少，我們不需要[激光雷達(dá)]，用LiDAR獲得的植被區(qū)域附加精度不足以平衡LIDAR的額外費(fèi)用，性價比不高。
Q
如果讓您總結(jié)一下，您認(rèn)為使用專業(yè)無人機(jī)進(jìn)行露天礦坑或一般項(xiàng)目的主要好處是什么？
斯蒂芬：對我們而言，它開辟了全新的業(yè)務(wù)范圍，我們可以為客戶提供全新的服務(wù)。除此之外，我們可以在很短的時間內(nèi)以相對較低的成本獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，這可能是我們的最大優(yōu)勢。從工程的角度來看，能夠獲得礦場的最新航空圖像是寶貴的，然后考慮我們可以生成的地形數(shù)據(jù)的精度，這也是一個巨大的優(yōu)勢。它使我們的工程設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確和精確，為我們的客戶提供更準(zhǔn)確和更高質(zhì)量的產(chǎn)品。
WET項(xiàng)目工程師斯蒂芬與他的eBee Plus合影
安全性也是另一個重要方面。通過使用eBee固定翼無人機(jī)，外業(yè)人員不用進(jìn)入風(fēng)險太大的區(qū)域，這真正的降低了工作現(xiàn)場的風(fēng)險。
Q
您覺得購買無人機(jī)的投資回報率怎么樣？
斯蒂芬：我可以告訴你的是，它確實(shí)提升了我們的服務(wù)和收益，我們很容易就能升級到最新最好的無人機(jī)版本。這個行業(yè)的技術(shù)發(fā)展非常迅速，但是我們已經(jīng)做了足夠多的工作，并且已經(jīng)能夠從中獲得足夠的收益，證明我們多次的購買是合理的。
Q
斯蒂芬，非常感謝您接受我們的采訪。
斯蒂芬：不客氣。
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