WET是一家土木工程和環(huán)境公司，依托固定翼無(wú)人機(jī)（eBee）為美國(guó)蒙大拿州和太平洋西北地區(qū)的客戶(hù)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(wú)人機(jī)eBee完成項(xiàng)目的同時(shí)節(jié)省大量資金的。
采訪開(kāi)始
Q
您好，斯蒂芬，非常感謝您能接受Waypoint的采訪。在開(kāi)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(xún)公司。我們現(xiàn)在辦公地點(diǎn)在蒙大拿州，總部是在Butte，我們?cè)谥輧?nèi)還有幾個(gè)辦事處，我們的業(yè)務(wù)范圍覆蓋整個(gè)美國(guó)西部地區(qū)。
Q
請(qǐng)問(wèn)貴公司提供什么類(lèi)型的專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)服務(wù)呢？
斯蒂芬：我們大部分無(wú)人機(jī)工作與工程有關(guān)，我們也進(jìn)行環(huán)境方面的測(cè)繪，例如對(duì)工程周邊植被/雜草的繪圖和流域溫度測(cè)繪等。我們一直在尋找開(kāi)箱即用的無(wú)人機(jī)，它們大部分用于測(cè)量和工程目的，比如地形調(diào)查、礦山調(diào)查、庫(kù)存調(diào)查、場(chǎng)地開(kāi)發(fā)、垃圾填埋場(chǎng)預(yù)期壽命和洪水測(cè)繪等。
Q
你們是從什么時(shí)候開(kāi)始使用eBee的呢？
斯蒂芬：2015年5月，我們購(gòu)買(mǎi)了第一臺(tái)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(tái)。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(wú)人機(jī)服務(wù)提供商，給客戶(hù)提供飛行服務(wù)和無(wú)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(wú)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(shí)間的變化情況。
Q
您提到了為客戶(hù)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(gè)項(xiàng)目是一個(gè)露天礦場(chǎng)。它占地5,500英畝（約22.26km²），整個(gè)場(chǎng)地的海拔變化約為2,400英尺（約732米）。對(duì)于該項(xiàng)目，我們提供給客戶(hù)兩種數(shù)據(jù)成果：一個(gè)是整個(gè)礦場(chǎng)的正射影像圖，另一個(gè)是高程模型。我們提供了1米精度的整個(gè)測(cè)區(qū)的網(wǎng)格DTM。
這張數(shù)據(jù)對(duì)客戶(hù)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(lái)申請(qǐng)?jiān)S可和跟蹤回收的地圖文件里。高程數(shù)據(jù)可用來(lái)跟蹤礦井中物體變化情況，比如物體從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)。除此之外，他們正在研究邊坡穩(wěn)定性等問(wèn)題，比如，在過(guò)去的幾年中，這座山的移動(dòng)大小是英寸還是英尺級(jí)別？他們還利用地形來(lái)規(guī)劃未來(lái)的勘探工作，并從地質(zhì)學(xué)的角度來(lái)研究更多問(wèn)題。
使用固定翼無(wú)人機(jī)的另一個(gè)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?hù)做庫(kù)存量和對(duì)帳工作。通常情況下，客戶(hù)會(huì)將我們提供的庫(kù)存量與他們自己的內(nèi)部記錄（來(lái)自卡車(chē)計(jì)數(shù)或秤等）進(jìn)行比對(duì)。
WET的飛手Brad Rutherford準(zhǔn)備拋飛eBee
Q
對(duì)于這個(gè)礦山項(xiàng)目，過(guò)去在不使用eBee的情況下，客戶(hù)是怎么做的呢？
斯蒂芬：這個(gè)礦區(qū)太大了，他們過(guò)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(cè)量法，但是飛行的高度要求比較高。不過(guò)有人駕駛飛機(jī)的數(shù)據(jù)收集可能只需要幾個(gè)小時(shí)的飛行時(shí)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(shí)間也比較靈活，所以我們現(xiàn)在能夠給客戶(hù)提供質(zhì)優(yōu)價(jià)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(gè)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(shuō)，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(duì)嗎？
斯蒂芬：對(duì)。我認(rèn)為收支平衡有一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)可以判斷是使用無(wú)人機(jī)還是使用有人駕駛飛機(jī)。在某些時(shí)候，項(xiàng)目非常大，可能有人駕駛飛機(jī)的成本會(huì)更低一點(diǎn)。但是我不知道這個(gè)數(shù)字究竟是什么。對(duì)于具體的這個(gè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，我們認(rèn)為使用無(wú)人機(jī)要便宜些。隨著FAA越來(lái)越接受超視距[BVLOS]飛行，固定翼無(wú)人機(jī)用于大型項(xiàng)目也會(huì)變得更加經(jīng)濟(jì)吧。
Q
你提到你已經(jīng)有四架eBee型號(hào)的飛機(jī)了，是什么讓你最初接觸了解并選擇senseFly無(wú)人機(jī)？
斯蒂芬：是的，我們已經(jīng)買(mǎi)了4架了。eBee是我們接觸的第一款商用固定翼無(wú)人機(jī)。我們地區(qū)的經(jīng)銷(xiāo)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(gòu)買(mǎi)eBee，原因有幾個(gè)。我們非常喜歡它的簡(jiǎn)單性和大小。我是說(shuō)，eBee的操作非常的簡(jiǎn)單。自動(dòng)駕駛儀在操作過(guò)程中消除了大部分人為錯(cuò)誤，這對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì) - 我們是工程師，而不是飛行員。我們只想要一些操作簡(jiǎn)單的，eBee非常符合我們的要求。
eBee的操作非常的簡(jiǎn)單。自動(dòng)駕駛儀在操作過(guò)程中消除了大部分人為錯(cuò)誤。飛機(jī)也很輕巧，在飛行中風(fēng)險(xiǎn)最小，從責(zé)任的角度來(lái)看，eBee風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)低于市場(chǎng)上一些較大的固定翼無(wú)人機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。
eBee測(cè)繪無(wú)人機(jī)也很輕巧，在飛行中風(fēng)險(xiǎn)最小。這有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但對(duì)我們來(lái)說(shuō)，從責(zé)任的角度來(lái)看，在空中飛行的重量只有一磅半的風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)低于市場(chǎng)上一些較大的固定翼無(wú)人機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。而且，最重要的是，我們的客戶(hù)非常重視風(fēng)險(xiǎn)性。
WET的eBee Plus已準(zhǔn)備好去飛一個(gè)礦場(chǎng)
便攜性也是我們考慮的另一個(gè)重要方面。整套系統(tǒng)只有這樣一個(gè)小箱子，搬動(dòng)很容易，不需要拖拽大箱子或彈射架。其實(shí)還有一個(gè)方面，我們?cè)谫?gòu)買(mǎi)時(shí)并不知道，但eMotion無(wú)人機(jī)軟件也是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。我們也飛過(guò)其他幾個(gè)飛機(jī)，但我們認(rèn)為eMotion是迄今為止我們遇到過(guò)的最好的飛行控制軟件。
便攜性也是我們考慮的另一個(gè)重要方面。整套系統(tǒng)只有這樣一個(gè)小箱子。eMotion無(wú)人機(jī)軟件也是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。我們也飛過(guò)其他幾個(gè)飛機(jī)，但我們認(rèn)為eMotion是迄今為止我們遇到過(guò)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(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)的一般工作流程嗎？
斯蒂芬：我們會(huì)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(bào)價(jià)，多考慮野外可能出現(xiàn)的問(wèn)題，盡量避免一些不必要的成本開(kāi)支。
我們嘗試預(yù)先確定問(wèn)題，因?yàn)槲覀冃枰?jì)算成本，有時(shí)需要進(jìn)行較高等級(jí)的任務(wù)規(guī)劃進(jìn)行成本估算或報(bào)價(jià)。一旦項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)成功，我們?cè)龠M(jìn)行更深入詳細(xì)的規(guī)劃，假設(shè)它是一個(gè)需要設(shè)置地面控制點(diǎn)的測(cè)量類(lèi)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?cè)趀Motion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(chǎng)，首先按計(jì)劃布置地面控制點(diǎn)，通過(guò)使用我們的GPS獲取這些數(shù)據(jù)，然后我們才開(kāi)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(gè)高爾夫球場(chǎng)的數(shù)字表面模型和升級(jí)排水系統(tǒng)
無(wú)論對(duì)精度是否有嚴(yán)格要求，我們通常都打開(kāi)PPK模式進(jìn)行安全備份。我們一般在卡車(chē)的擋板附近設(shè)置一個(gè)有利位置，拋飛，讓飛機(jī)做它的事情，自動(dòng)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(chǎng)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(chǎng)就能看到數(shù)據(jù)效果。
對(duì)于較大的項(xiàng)目，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)拼接需要太長(zhǎng)時(shí)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(hù)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(duì)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(duì)于礦場(chǎng)來(lái)說(shuō)，任務(wù)計(jì)劃非常重要，因?yàn)樗罅恕１热邕@個(gè)5,500英畝的礦場(chǎng)，因?yàn)槊娣e大且地形陡峭多變，我們需要把它分成50多個(gè)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(duì)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(shí)間來(lái)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(shí)間。保持視距內(nèi)飛行（注：美國(guó)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(gè)真正的挑戰(zhàn)，這個(gè)礦場(chǎng)項(xiàng)目我們不得不選擇5個(gè)不同的地點(diǎn)，不過(guò)在兩天內(nèi)也采集完了所需數(shù)據(jù)。
通過(guò)使用eBee固定翼無(wú)人機(jī)，我們可以不再需要人員進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)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(kù)存盤(pán)點(diǎn)
Q
像這樣大的項(xiàng)目，你安排了多少個(gè)外業(yè)人員？
斯蒂芬：我和另外一名外業(yè)人員在現(xiàn)場(chǎng)，我們把任務(wù)分成兩天。我們兩人都配備了eBee Plus。我們?cè)诘谝惶祜w行了一半以上的航點(diǎn)，第二天飛行其余的。這個(gè)地方出了名的風(fēng)大，兩天里基本一直是5級(jí)左右的風(fēng)速，有時(shí)瞬間風(fēng)速高達(dá)7級(jí)。不用說(shuō)，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(lái)聊一下精度吧。我們知道使用無(wú)人機(jī)作業(yè)可以節(jié)省大量外業(yè)時(shí)間，那根據(jù)您的經(jīng)驗(yàn)，像eBee這樣的固定翼無(wú)人機(jī)是否滿(mǎn)足您對(duì)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(lái)看，精度很不錯(cuò)。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(méi)有地面控制點(diǎn)。
典型的小項(xiàng)目一般為這個(gè)精度值。對(duì)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(shí)間/花銷(xiāo)，我們會(huì)減少地面控制點(diǎn)的數(shù)量。我們?cè)O(shè)置了大約50個(gè)地面控制點(diǎn)，其中一些用來(lái)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(duì)任何項(xiàng)目來(lái)說(shuō)都是不錯(cuò)的，考慮到這個(gè)項(xiàng)目的規(guī)模，這種精度令人印象深刻。
牧場(chǎng)灌溉項(xiàng)目的3D點(diǎn)云，牧場(chǎng)被一條藍(lán)帶鱒魚(yú)溪流一分為二
作為工程師和測(cè)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(méi)有地面控制的情況下進(jìn)行項(xiàng)目。在我們看來(lái)，這是標(biāo)準(zhǔn)做法，按承諾將成果交付客戶(hù)。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(méi)用它？
斯蒂芬：是的，對(duì)于這個(gè)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(cè)量方式（無(wú)不管是有人駕駛飛機(jī)還是無(wú)人機(jī)）很適合在裸地或極小植被情況。LiDAR通常比攝影測(cè)量方式昂貴很多。我想說(shuō)這取決于項(xiàng)目，針對(duì)這個(gè)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?xún)r(jià)比不高。所以我想說(shuō)成本可能是最大的因素。
LiDAR通常比攝影測(cè)量方式昂貴很多。我想說(shuō)這取決于項(xiàng)目，針對(duì)這個(gè)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?xún)r(jià)比不高。
Q
如果讓您總結(jié)一下，您認(rèn)為使用專(zhuān)業(yè)無(wú)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(duì)我們而言，它開(kāi)辟了全新的業(yè)務(wù)范圍，我們可以為客戶(hù)提供全新的服務(wù)。除此之外，我們可以在很短的時(shí)間內(nèi)以相對(duì)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(shì)。從工程的角度來(lái)看，能夠獲得礦場(chǎng)的最新航空?qǐng)D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(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。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(hù)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(gè)重要方面。通過(guò)使用eBee固定翼無(wú)人機(jī)，外業(yè)人員不用進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)太大的區(qū)域，這真正的降低了工作現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。
Q
您覺(jué)得購(gòu)買(mǎi)無(wú)人機(jī)的投資回報(bào)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(jí)到最新最好的無(wú)人機(jī)版本。這個(gè)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(gòu)買(mǎi)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。
?