低空经济之航空摄影测量知识详解

航空摄影测量知识体系

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目录

1.概述...................................................................................1

1.1摄影测量..........................................................................1

1.1.1摄影测量学..................................................................1

1.1.2航空摄影测量................................................................1

1.1.3倾斜摄影测量................................................................2

1.1.4无人机航空摄影测量精度.....................................................3

1.2无人机航测优势....................................................................4

1.2.1无人机与大飞机在航测遥感领域的对比.........................................4

1.2.2无人机航测与常规作业测量方式性价比对比....................................4

1.2.3买无人机的意义..............................................................5

1.3无人机低空摄影测量技术系统组成...................................................5

1.3.1空中麟系统...............................................................5

13.2地面控制系统................................................................6

133数据处理系统.................................................................6

1.4无人机航测服务业务流程...........................................................6

2.前期技术准备...........................................................................8

2.1技术交底..........................................................................8

2.1.1坐标系统的选择..............................................................8

2.2前期资料搜集......................................................................8

2.2.1资料搜集....................................................................8

2.2.2则踏勘....................................................................8

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3.测绘航空摄影设计.......................................................................10

3.1技术设计依据.....................................................................10

3.1.1无人航空器.........................................................10

3.1.2民用无人机驾驶员管理规定...................................................10

3.1.3摄影测量规定...............................................................10

3.1.4基础地理信息数字成果规范..................................................11

3.2无人加选择.....................................................................11

3.2.1测绘无人机类型.............................................................11

3.2.2根据客户需求选择无人机航测方案............................................12

3.2.3数码相机要求...............................................................13

3.2.3.1数码相机基本要求.....................................................13

3.23.2数码相机检校要求......................................................13

3.2.4无人机实名登记.............................................................16

3.2.5无人机云监管...............................................................17

3.2.5.1无人机云..............................................................17

3.2.5.2无人机入云要求.......................................................18

3.2.6飞行器应急.............................................................19

3.2.6.1应急预案..............................................................19

3.2.6.2应急预案内容.........................................................20

3.2.7机载POS系统..............................................................21

3.3无人机操纵人员管理...............................................................22

3.3.1民用无人机驾驶航空器系统驾驶员资质管理...................................22

33.2AOPA民用无人机驾驶航空器系统驾驶员合格证级别...........................22

3.3.3AOPA民用无人机驾驶航空器系统驾驶员培训.................................23

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3.4空域申请.........................................................................23

3.4.1空域申请....................................................................23

3.4.2空域申请所需文件...........................................................24

3.5航摄影像的分辨率.................................................................26

3.5.1地面硼率.................................................................26

3.5.2调整地面分辨率的方法.......................................................27

3.5.3摄影分区基准面高程.........................................................29

3.5.4基高比......................................................................31

3.5.5地形图成图比例尺与影像地面分辨率（GSD）、基高比的关系..................31

3.5.6地籍图成图比例尺与影像分辨率（GSD）的关系...............................32

3.5.7理论精度计算...............................................................32

3.6像片重叠度设置...................................................................35

3.6.1像片重叠度.................................................................35

3.6.2航向重叠度.................................................................36

3.6.3旁向重叠度.................................................................37

3.7航飞季节和航飞时间的选择........................................................37

3.8航摄分区.........................................................................38

3.9航线敷设.........................................................................39

3.9.1航线敷设原则...............................................................39

3.9.2构架航线...................................................................40

3.9.3航摄区覆盖保证.............................................................41

3.9.4起降点选择.................................................................43

3.9.5进入点选择.................................................................43

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3.9.6航速选择...................................................................43

3.9.7飞行架次及时间估算.........................................................46

3.9.8试飞行......................................................................46

3.9.9人员交通食宿交通安排.......................................................46

4外业飞行...............................................................................47

4.1基础控制测量.....................................................................47

4.2像控点的布设与测量...............................................................47

4.2.1像控点布设原则.............................................................47

4.2.2像控点类型.................................................................47

4.2.3无差分回像控靛设.......................................................48

4.2.4有机载差分正射触点布设..................................................50

4.2.5倾斜峰测量像中空点布设.....................................................50

4.2.6像控点布设的具体要求.......................................................51

4.2.7地面标志布设的相关规定....................................................S1

4.2.8地面标志的形状禾OR寸.......................................................52

4.2.9利用已有地物布触点.......................................................53

4.2.10像控点编号及整饰..........................................................55

4.2.11像控点测量................................................................55

4.2.12像控点精度要求............................................................56

4.3飞前注意事项.....................................................................56

4.3.1周边环境...................................................................56

4.3.2风的影响...................................................................56

4.3.3电池检直....................................................................58

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4.3.4GNSS卫星检查.............................................................E8

4.3.5磁罗盘检查.................................................................58

43.6手动遥控测试..............................................................58

4.3.7相机检有...................................................................59

4.3.8PPK检查...................................................................60

4.3.9降落伞检查.................................................................60

4.3.10顺检直..................................................................60

4.3.11航路检查..................................................................60

4.3.12姿态检查..................................................................61

4.4飞行注意事项.....................................................................61

4.4.1起飞注意事项...............................................................61

4.4.2飞行监控...................................................................61

4.4.3降落注意事项...............................................................61

4.4.4飞后注意事项...............................................................62

4.5飞彳短录资料的填写...............................................................62

4.6影像质量要求.....................................................................62

4.7航摄飞行质量要求.................................................................64

4.7.1像片重叠度.................................................................64

4.7.2像片倾角...................................................................65

4.7.3像片旋偏角.................................................................65

4.7.4航线弯曲与航迹角...........................................................66

4.7.5航高网寺...................................................................67

4.8补充摄影.........................................................................68

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4.9外业调绘.........................................................................69

4.10野外补充测绘....................................................................72

4.11提交外业成果....................................................................72

4.11.1航摄影像..................................................................72

4.11.2POS点....................................................................72

4.11.3像控点文件................................................................73

4.11.4相机参数等................................................................75

5.内业处理...............................................................................77

5.1工程摄影测量成果.................................................................77

5.2常见的影像、矢量、三维数据格式..................................................77

5.2.1影像雌格式...............................................................77

TIF.........................................................................................................................77

IMG......................................................................................................................78

5.2.2矢量数据格式...............................................................79

5.2.2.1SHP......................................................................................................................79

5.222KML/KMZ............................................................................................................80

5.223DXF/DWG............................................................................................................80

5.2.3三维数据格式...............................................................81

5.23.1OSGB....................................................................................................................S1

5.23.2OBJ........................................................................................................................81

5.23.33DS.......................................................................................................................82

5.3数字线划图精度要求...............................................................82

53.1地形图平面精度要求.........................................................82

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532地形图高程精度要求.........................................................£4

5.3.3地籍图平面精度要求.........................................................86

5.3.4地籍图高程精度要求.........................................................87

5.4数字高程模型精度要求............................................................88

5.4.1格网尺寸...................................................................88

5.4.2数字高程模型精阂旨标.......................................................88

5.5正射航空摄影测量内业处理........................................................88

5.5.1照片预处理.................................................................90

5.5.2空三加密....................................................................91

5.5.3DSM（数字表面模型）制作..................................................S6

5.5.4DEM（数字高程模型）制作..................................................97

5.5.5DOM（数字正射影像）制作..................................................97

5.5.6DLG（数字线划图）制作.....................................................99

5.5.7TDOM（真数字正射影像）制作.............................................100

5.5.8内业编辑...................................................................102

5.5.9野外检直并修改............................................................102

5.5.10质量检查.................................................................102

5.5.11提交最终成果.............................................................103

5.6倾斜航空摄影测量内业处理.......................................................103

5.6.1倾斜摄影测量应用方向......................................................103

5.6.2空中三角测量..............................................................103

5.6.2.1像片刺点.............................................................104

5.6.2.2空三计算.............................................................104

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5.623空三精度.............................................................104

5.6.3三维模型质量...............................................................105

5.6.3.1彳酒精度............................................................105

5.63.2几何精度.............................................................105

5.63.3纹理精度.............................................................105

6.航空摄影测量系统或软件................................................................107

6.1数字般测量系统簸件.........................................................107

6.1.1相机检校软件..............................................................107

6.1.1.1检校大师............................................................107

6.1.2影像蝴软件..............................................................107

■大师.............................................................107

EasyUAV.............................................................................................................108

Sky-Photo-Sico.................................................................................................108

6.1.3数字摄影测量系统..........................................................108

VirtuoZo.............................................................................................................108

6.13.2ERDAS.................................................................................................................109

6.13.3PHOTODIS.........................................................................................................110

ImageStation....................................................................................................ill

6.13.5JX-5.....................................................................................................................ill

Pix4Dmapper....................................................................................................112

6.13.7SouthUAV..........................................................................................................113

APS.....................................................................................................................114

MapMatrix........................................................................................................114

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0Inpho...................................................................................................................................115

1PhotoMod..........................................................................................................................117

2GodWork...........................................................................................................................118

3PCIGeomatica.................................................................................................................118

4Helava.................................................................................................................................119

5SOCETSET........................................................................................................................119

6PixelFactory.....................................................................................................................119

7Correlator3D.....................................................................................................................120

8GEOWAY............................................................................................................................120

9AT.Pips.Cloud....................................................................................................................121

0EasyOrtho..........................................................................................................................121

1SkyPhoto-Super.............................................................................................................121

6.1.4常见数字摄影测量软件对比分析..............................................121

6.2倾测量相关软件............................................................123

6.2.1自动化建模软件............................................................123

ContextCaptuer(原Smat3D)................................................................................123

PixelFactory........................................................................................................................124

PhotoScan...........................................................................................................................125

Pictometry...........................................................................................................................126

PhotoMesh...........................................................................................................................126

DP-Smart..............................................................................................................................127

PixelGrid................................................................................................................................128

E3DRedbird.........................................................................................................................128

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SouthUAV..........................................................................................................128

0VirtuosoGrid...................................................................................................128

1LiMapper.........................................................................................................129

6.2.2精细■体建模软件........................................................130

6.2.2.1DP-Modeler倾斜摄影建模模块......................................130

6.222OSketch..............................................................................................................131

6.2.3测图软件...................................................................131

6.23.1EPS......................................................................................................................131

6.23.2Globalmapper..................................................................................................131

6.23.3DP-Modeler测图模块...............................................132

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1.概述

1.1摄影测量

1.1.1摄影测量学

摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其

相互关系的一门学科。

DOM徵字正射影像图）

DEM（数字高程模型）

DRG（数字栅格地图）

DLG（数字线划地图）

图1用相机拍摄照片，处理这些照片得到测绘成果

摄影测量的基本原理是在不同的已知位置拍摄目标，通过交会得到目标位置，并且通过多余观测减少

误差。

图2摄影测量基本原理

1.1.2航空摄影测量

航空摄影测量指的是在航空器：飞机、直升机、飞艇、甲文滑翔伞等）上用航摄仪器（目前多为数

码相机）对地面连续摄取像片，结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出地形图的作业。

航空摄影的目的是为了获取指定范围内、一定比例尺和重要度的航空影像。

近年来，随着国家遥感、测绘技术的迅速发展，无人机低空摄影测量技术逐渐应用于国家基础测绘、

数字城市建设、生态环境监测、国土资源治理等领域。无人机低空摄影测量技术具有快速高效、机动灵活、

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分辨率高、处理速度快、运行成木低等特点.

为获取比例尺合适的影像图，无人机航测已成为最重要的手段之一。

1.1.3倾斜摄影测量

倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感

器（两镜头、五镜头等），同时从多个垂直、倾斜的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直

观世界，获取地面物体更为完整准确的信息。具有真实性、高效性、高性价比特点。通过倾斜摄影测量，

建筑物纹理可被同时采集，建模效率高

图3一组及多组影像获取示意图

图4正射影像和倾斜影像对比

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图5倾斜摄影作业流程

图6传统正射航测做DLG与倾斜摄影测量做三维测量对比

1.1.4无人机航空摄影测量精度

无人机能实现的精度主要取决于无人机携带的相机，数据处理软件也很重要。

表1无人机各比例尺实现情况

比例尺实现情况

1:2000地形图国内技术水平基本都能做到.

1:1000地形图蔡司镜头+3600万像素以上相机平面没问题，高程需要尽量多加像控点.如果选择专业相机高程没有问题。通常

力瞰机载差分PPK/RTK系统，将有助于总程精度的提总和减少80%以上像控点。

1:500地形图平面勉强，高程较难，正接多采用架构航线提高高程精度.若加入PPK系统，则可做小面积免相控1:500地形图.

1:500地籍图倾斜摄影测量可达到要求.加载PPK系统后可减少大量像控点.

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1.2无人机航测优势

1.2.1无人机与大飞机在航测遥感领域的对比

表2无人机与大飞机在航测遥感领域的对比

名称无人机大飞机（有人机）

无人机适合小面积飞行，一股地区在1000平方公里以

测区面积适合大面积肮摄

内的区域面积。

飞行高度低空飞行，肮高一般不超过1000米一般都在1000米以上飞行

对天气要求低，可以在阴天作业，飞行高度较低，可以

云下数据获取受天气彩响较为严重

获取云下数据

分辨率分辨率高，适合大比例尺测图分辨率低，适合小比例尺测图

机动灵活、可以随时起飞，快速处理数据，满足应急需

机动性矶动性较差，受影响因素较多

求，支持快速更新

工作组可随时拍摄，可在短时间内快速完成，及时提供受限因素较多，从审批流程到获取数据需要3-4个月

时效性

用户所需成果，时效性高时间，更新时间较长

受空域限制小，不用调机，可以用火车、汽车、飞机等

空域受空域影响非常大

灵活的方式运送至！ns行区域.

灵活的起降方式支持滑跑、弹射、垂起等起飞方式，可

起降场地必须租用机场，受民航管制

以随时随地起飞