【飞马课堂】倾斜航摄技术小知识——航线设计篇

-作者：飞马机器人 -

2019-05-31

倾斜摄影技术是国际摄影测量范畴近十几年开展起来的一项高新技术，该技术经过从不同的视角同步采集影像，获取到丰厚的修建物顶面及侧视的高分辨率纹理。它不只可以真实地反映地物状况，高精度地获取物方纹理信息，还可经过先进的定位、交融、建模等技术，生成真实的高精度三维模型。该技术曾经普遍使用于应急指挥、疆土平安、城市管理、房产税收等行业。倾斜三维模型质量是一个零碎的工程，要想取得比拟理想的三维模型效果，传感器、航线设计、像控点布测、数据获取、数据处置等各个环节均应严厉把控质量，这里结合飞马机器人公司的D-OP300倾斜航摄零碎，复杂的引见一些倾斜数据获取进程中的一些小知识，以协助大家更好的了解我公司的产品，更好的理解倾斜航摄技术。

此篇重点引见倾斜航线技术中一个重要的环节，那就是倾斜航摄的航线设计，航线设计次要是结合用户需求设置适宜的航摄因子，次要包括空中分辨率（GSD）、航高、航向堆叠度、旁向堆叠度、航线外扩等，引申出来的航摄因子有摄影基线（拍照间距），航线间距等。

一、空中分辨率（GSD）

在数码相机航摄时一致都运用GSD（Ground Sample Distance）概念。运用数码相机航摄时，航线设计以GSD为动身点，先由成图比例尺确定GSD，进而确定航高。在高差较小的地域航摄时，成图比例尺与GSD的对应关系如下表所示：

需求强调一点就是：倾斜航线设计普通以下视相机作为航线设计的基准。

二、航高

关于无人机搭载的数码相机而言，其焦距是置办时已知的，通常有50mm、35mm和24mm等几种，用于倾斜航摄仪的镜头焦距普通是组合存在的，用于轻小型无人机上的倾斜航摄仪的下视相机的焦距普通有20mm、25mm、28mm、35mm等几种。焦距的大小直接与航摄时的航高相关。

单像元大小＆/空中分辨率GSD=焦距f/航高H，则：H=GSD*f/＆

从上式可以看出，相反GSD条件下，＆/f小的数码相机，所需的航高较高，对天气条件要求比拟苛刻。

三、堆叠度

倾斜航摄的堆叠度普通要求比现阶段的传统正射的堆叠度要高一些，经过少量的实测数据验证，统筹了作业效率和模型效果，我公司一切机型搭载的多拼倾斜航摄仪的默许的航向堆叠度和旁向堆叠度为80%*65%。

我公司双相机、单相机用于倾斜数据获取的时分，结合特殊的航线类型，航向堆叠度和旁向堆叠度略有变化为80%*80%。

四、航线外扩

倾斜航摄仪罕见的是由五个单相机组合构成，数据获取时为了获取到测区范围内完好的正面纹理，倾斜航摄仪的航线普通要完好掩盖测区需求在航向和旁向均超出一定的间隔，航向方向普通是以摄影基线数量权衡，旁向方向上普通以航线数量（旁向间距）权衡。

摄影基线、旁向间距的长度与堆叠度、像素数和空中分辨率有关，计算办法如下：

以选定索尼A6000相机为例，假定以传感器长边垂直于飞行方向（见下图），航向堆叠度80%，旁向堆叠度65%，设定空中分辨率为0.02米。

摄影基线B=4000*（1-80%）*0.02米=16米

旁向间距L=6000*（1-65%）*0.02米=42米

倾斜航线设计时，为保证数据完好、无效获取，可以依据侧视相机倾斜角度和视场角的关系，计算返航向和旁向掩盖超区分区边界限实际值为

式中，P为航向或旁向堆叠度；θ为倾角；β为视场角。

在实践飞行中，由于大气等各要素的影响，航向或旁向掩盖超出边界限的实践值普通依照基线数=实际值+2、航线数=实际值+1停止计算。

随着技术及使用的开展，越来越多的大面积倾斜义务，因无人机航程及控制半径缘由，需求对较大测区停止划分，无人机管家智航线中会自动对大区域停止划分同时思索区块间的堆叠度，保证效率最大化。

无人机管家大区域航线表示图

五、变高航线设计

三维模型的质量最重要的要素就是分辨率；另外倾斜摄影的模型高程精度普通是空中分辨率（GSD）的三倍，假如生成的正射影像的分辨率是5cm，那模型的高程精度根本就是15cm,最大限差为2倍中误差即30cm，所以为了失掉满足精度要求的倾斜模型，GSD就有一定的限制。

关于丘陵、山区、平地区、由于存在一定的高差，假如依照等高的方式停止航线设计，为了保证飞机平安，则会遭到测区内最高点的高程的影响，普通会依照测区最高点的高程+平安间隔的方式完成航线设计，这种航线设计的方式分明添加了飞行高度，降低了GSD，进而降低了高程精度及模型质量，而且这种状况会随着测区高差的变化而发作变化。