第6章 无人机倾斜摄影测量

无人机测绘技术自然资源与测绘学院徐军TelQ:932014716.1无人机倾斜摄影测量系统6.2无人机倾斜摄影测量流程6.3地面像控测量6.4无人机倾斜摄影飞行作业6.5无人机倾斜影像数据处理6.5无人机全景摄影第6章无人机倾斜摄影测量第6章无人机倾斜摄影测量与数据处理6.1无人机倾斜摄影测量系统6.1.1无人机倾斜摄影测量概述6.1.2无人机倾斜摄影测量系统6.1.3倾斜摄影测量的特点6.1.4倾斜摄影测量应用6.1.1无人机倾斜摄影测量概述正片：垂直地面角度拍摄获取的影像。斜片：镜头朝向与地面成一定夹角（一般为15°~45°）拍摄获取的影像。倾斜摄影：在同一飞行平台上搭载多台传感器（目前常用五镜头相机），同时从垂直、前视、后视、左视、右视5个不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。SWDC-5相机LeicaRCD30相机1.无人机倾斜摄影定义6.1.1无人机倾斜摄影测量概述6.1.1无人机倾斜摄影测量概述垂直摄影采集的影像（左）倾斜摄影采集的影像（右）下视前视后视左视右视6.1.1无人机倾斜摄影测量概述6.1.2无人机倾斜摄影测量系统1.无人机倾斜摄影测量系统构成：

飞行平台：小型飞机或无人机

人员：机组成员、专业航飞人员或地面指挥人员

仪器：传感器、GNSS定位装置和姿态定位系统1.无人机固定翼无人机（垂直起降）六旋翼无人机6.1.2无人机倾斜摄影测量系统2.倾斜摄影相机疆图科技倾斜相机天津天成华海倾斜相机华测导航睿铂DG3倾斜摄影相机双拼相机6.1.2无人机倾斜摄影测量系统3.地面站专业地面站一体遥控器PC地面站6.1.2无人机倾斜摄影测量系统4.数据处理工作站6.1.2无人机倾斜摄影测量系统5.实景三维建模计算机群CPU、内存、GPU、网络、存储、集群CPU、内存、GPU、硬盘6.1.2倾斜摄影测量的特点1.倾斜摄影测量的优势6.1.4倾斜摄影测量的行业应用6.1.3倾斜摄影测量的特点6.1.3倾斜摄影测量的特点6.1.4倾斜摄影测量的行业应用第6章无人机倾斜摄影测量与数据处理6.2无人机倾斜摄影测量流程6.2.1无人机倾斜摄影测量外业流程6.2.2无人机倾斜摄影测量内业流程6.2无人机倾斜摄影测量技术流程6.2.1无人机倾斜摄影测量外业流程接到任务执行飞行任务飞行质量检查完成飞行任务不合格合格收集测区资料实地勘查技术设计申请空域地形、气象、风速起降场地、应急返航路线地形图、影像时间、范围、飞行器、任务载荷地面分辨率、航高、任务航线微型无人机（空机0.25kg以下）在禁飞区外飞行，无需飞行申请；轻型无人机（空机4kg以下，最大起飞重量7kg以下）飞行真高120米以下，在禁飞区外飞行，无需飞行申请。布设地面像控点像控点测量像控点坐标无人机测绘数据（2）无人机航摄（1）准备工作（3）地面像控测量设备回收保养6.2.1无人机倾斜摄影测量外业流程测区资料收集，范围划定限飞区查询：/cn/flysafe6.2.1无人机倾斜摄影测量外业流程城市飞行，特别注意高楼遮挡，以及可能的无线电干扰6.2.2无人机倾斜摄影测量内业流程空三精度检查点云及纹理不合格合格导入无人机影像处理软件无人机测绘数据初始化处理空中三角测量影像数据POS数据坐标系设置相机参数设置POS数据地面像控点镶嵌编辑数字地面模型(DSM)数字正射影像(DOM)三维点云三维模型空三成果精度报告合格6.2.2无人机倾斜摄影测量内业流程第6章无人机倾斜摄影测量与数据处理6.3地面像控测量6.3.1地面像控点布设原则6.3.2地面像控点预设6.3.3像控点布设密度6.3.4像控点标志制作6.3.5像控点布设实例6.3.6像控点测量6.3.1像控点布设原则6.3.2像控点预设长方形测区布点6.3.2像控点预设正方形测区布点带状测区布点长正方形测区布点6.3.3像控点布设密度●像控点布设首先要考虑测区地形和精度要求。如地形起伏较大，地貌复杂，需增加像控点的布设数量。●很多飞机配置有RTK系统，比如大疆精灵4RTK，经纬M210RTK，实际作业可以减少地面控制点的数量。●根据项目经验，我们使用的一-些早期的六旋翼飞机(机.上没有RTK的)，飞三维模型,用于1:500地形图测图，相控布布设一般是120-200米。●配置有RTK系统的飞机，我们实际布设相控点，密度大概减少一半，按200-400米布设。●山区布设困难，我们按400-500米布设-一个。●如果是RTK+PPK,按成果精度要求，比如用大疆精灵4RTK飞1:2000正射图，理论上可以免相控。实际作业，我们也会做少量的点，作为检查点。影像分辨率像控点密度项目类型1.5cm100-200米/个地籍高精度测量2cm200-300米/个1：500地形图测量3cm300-500米/个1：1000地形图测量5cm500米/个常规规划测量设计像控点布设的密度，像控点布设首先要考虑测区地形和精度要求。如地形起伏较大,地貌复杂,需增加像控点的布设数量(10%-20%)。很多飞机有RTK或者PPK后差分系统,理论上可以减少地面控制点的数量，可以根据项目测试经验自行调整。6.3.4像控标志制作1.利用已有地物标志2.油漆像控标志6.3.4像控标志制作3.胶布贴像控标志6.3.4像控标志制作6.3.4像控标志制作4.不同颜色标志对比6.3.5像控点布设实例10平方公理，1：500测图6.3.5像控点布设实例6.3.6像控点测量像控点测量可采用CORS进行施测，信号较弱的地区采用GPS静态测量模式。像控测量平面高程精度均不能超过±0.02米。在飞机上的GNSS设备和地面基准站同步进行定位测量，飞行结束后在利用专门的PPK解算软件进行处理计算，取得飞行拍照点高精度的定位GNSS数据。6.3.6像控点测量校正方法：a、首先要有至少5个目标坐标系的基础控制点坐标数据，其中4个用作校正，1个用于校正后的检验。注意已知点最好要分布在整个作业区域的边缘，能控制整个区域，一定要避免已知点的线形分布。b、在电子手簿上输入已知控制点的坐标，并把GPS流动站接收机架在已知点上，测得WGS-84的坐标数据。c、根据已知点的已知坐标数据和WGS-84坐标系的坐标数据，计算七参数，求得两坐标系之间的转换关系。d、检查一下水平残差和垂直残差的数值，看其是否满足项目的测量精度要求，残差应不超过2cm。检校没问题之后才可以进行下一步作业。1、坐标系的校正因为GPS测量结果使用的是WGS-84坐标系统，如项目要求测量成果使用其他坐标系统，则需要在观测之前进行坐标系校正，求出WGS-84坐标系与目标坐标系之间的转换关系。6.3.6像控点测量2、野外观测的技术要求3、野外观测的作业要求a、两次观测，每次采集30个历元，采样间隔1秒。b、接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机或手机；雷雨过境时应关机停测，并取下天线，以防雷电。c、两次观测成果需野外比对结果，比对值为两次初始化采集的最后一个历元的空间坐标，较差依照平面较差不超过5cm，大地高较差不超过5cm的精度标准执行；不符合要求时，加测一次；如果三次各不相同，则在其它时间段重新观测。d、每日观测结束后，应及时将数据从GPS接收机转存到计算机上，确保观测数据不丢失，并拷贝备份由专人保管。观测窗口状态卫星数卫星高度角PDOP值良好窗口≥520°以上≤5勉强可用的窗口415°以上≤8避免观测的窗口415°以上≤8不可能观测的窗口≤3第6章无人机倾斜摄影测量与数据处理6.4无人机倾斜摄影飞行作业6.4.1航线规划6.4.2起飞场地选择6.4.3飞行时段选择6.4.4飞行电池充电6.4.5飞行安全6.4.1航线规划1.航线规划基本原则1.航高设计6.4.1航线规划1.航高设计6.4.1航线规划2.航线规划方式6.4.1航线规划、分区飞行摄影测量2D摄影测量3D（井字飞行）3.航线分区规划6.4.1航线规划人工分区测区范围测区外扩100米3.航线分区规划6.4.1航线规划人工分区：3.航线分区规划6.4.1航线规划大区分割4.仿地飞行6.4.1航线规划仿地飞行，是指无人机在作业过程中，通过设定与已知三维地形的固定高度，使得飞机与目标地物保持恒定高差。借助仿地飞行功能，无人机能够适应不同的地形，根据测区地形自动生成变高航线，保持地面分辨率一致从而获取更好的数据效果。目前一般的无人机飞行都是采用定高飞行，这就导致了一些地形起伏较大测区由于无人机相对实际地面的高度不同，造成地面分辨率相差较大，高处与低处的重叠度不够，出现山顶漏洞、建筑物拉花、精度不够等情况。对于经常在山区飞行的作业项目来说，动辄几百米的高差如果仅能在一定的高度飞行，无论是成像质量还是飞行重叠度都很难有保障。4.仿地飞行6.4.1航线规划6.4.2起降场地选择起降场地--般为平坦的空地或宽阔的道路，周围无高压线、高层建筑、信号塔等。6.4.2起降场地选择2.起降场地选择（1）非垂直起降场地2.起降场地选择垂直起降场地6.4.2起降场地选择垂直起降场地垂直起降场地垂直起降固定翼无人机起飞视频6.4.2起降场地选择1.飞行时段6.4.3飞行时段选择2.气象条件6.4.3飞行时段选择3.太阳高度角6.4.3飞行时段选择地形类别太阳高度角（°）阴影指数平地＞20＜3丘陵地和一般城镇＞25＜2.1山地和大、中城市≥40≤1.2CH-Z_3005-2010低空数字航空摄影规范陡峭山区和高层建筑物密集的大城市应在当地正午前后各1小时内摄影。超轻型飞行器航摄系统实施航摄时，风力应不大于5级;无人飞行器航摄系统实施航摄时，固定翼飞机、直升机要求风力应不大于4级，飞艇等应不大于3级。轻型无人飞行器航摄实施的其他要求按照CH/Z3001执行。4.风速与风力等级飞行时段、气象条件6.4.3飞行时段选择测风仪风速等级，对应的地物表现精灵4RTK风速超大提示大风现场视频●精灵4RTK智能飞行电池技术参数:智能飞行电池(PH4-5870mAh-15.2V)容量 5870mAh电压 15.2V●电池类型 LiPo4S●能量89.2Wh●电池整体重量468g●工作环境温度-10°C至40°C最大充电功率 160w飞行时间 约30分钟安装电池前，检查电池有没有鼓包6.4.4飞行电池充电6.4.4飞行电池充电1.锂聚合物蓄电池+逆变器能充满约13-15块精灵4飞行电池2.固定翼电池通过充电器给精灵4电池充电6.4.4飞行时段选择3.多功能充电器通过转接线充电1.飞行安全注意事项6.4.5飞行安全●无人机飞手，必须树立安全意识，在合法范围内执行飞行任务。●实际飞行时，遇到突发情况，沉着冷静，切勿盲目打杆。●飞行作业至少配备2人。●飞行前，检查飞行器各部件是否有损坏、老化。●校准IMU和指南针;飞行器避障设置检查.●RTK/GNSS信号.●检查飞行电池的电量，有没有鼓包。●如果电池存放实际较长，电量可能时虚电，飞行中电量容易发生瞬间下降，飞行器迫降。6.4.5飞行安全●飞行前对电池进行补电，确保电量满电。●飞行中留意低电量警告。●如果是风力较大，距离原点又比较远，可以手动按返航键，保证飞机在大风中电量足够返航降落。●在航线规划时要考虑到飞行中是否有信号遮挡情况，飞行场地应尽量选择空旷的场地●返航高度设置合理，距离远信号会弱，起飞前就把返航设高一点，如果遥控器信号丢失，触发自动返航，那么飞行器停止作业，爬升到返航高度，信号会恢复的。●遥控器打杆要尽量温柔，一般不要持续打满杆,不要暴力猛打杆，避免飞行器转换航向时由于惯性过大偏移太快，防止出现人为判断失误，操纵失误的情况。1.飞行安全注意事项6.4.5飞行安全2.安全信息提示6.4.5飞行安全3.飞行失误案例第6章无人机倾斜摄影测量与数据处理6.5无人机影像数据处理6.5.1外业数据整理6.5.2内业数据处理6.5.1外业数据整理●1、相控测量成果(含相控现场照片)●2、相片、POS、PPK基站坐标GNS文件●3、航线规划用到KML文件●4、其它需告知及转交的文件6.5.2内业数据处理1.ContextCapture数据处理流程（1）新建工程项目，依次填写项目名称与存储路径；（2）添加影像文件与POS数据，并检查影像文件的完整性；（3）在Surveys选项卡下的控制点编辑器中导入像控点文件（txt或csv格式），为了避免长距离几何失真和提高控制精度，每个控制点定位3张以上像片；（4）填入工作目录名称和各项参数后提交；（5）激活Engine模块，软件自动进行空三运算；（6）提交新建重建任务，在空间框架选项卡下，对模型进行分块设置，本次实验平面切块的网格大小250m，共计9个瓦片；（7）提交模型生产并选择模型输出格式、贴图质量、坐标系、建模范围以及输出路径；（8）模型输出。6.5.2内业数据处理2.

MetaShape数据处理流程（1）点击菜单栏“工作流程”的“添加照片”选项，导入航拍影像后双击缩略图检查文件的完整性，并添加POS数据；（2）对齐照片后添加控制点与比例尺；（3）选择建模区域控制运算点的数量，设置密集点云的参数后等待软件自动处理；（4）在点云的基础上建立三维网格模型；（5）创建模型纹理贴图，生成高分辨的TIN模型或生成正射影像和数字高程模型DEM。

6.5.2内业数据处理3Pix4Dmapper数据处理流程（1）新建工程设置名称和存储路径；（2）添加影像后设置坐标系与POS数据；（3）导入控制点文件并在像片上进行刺点；（4）根据需要填写运算参数；（5）点击菜单栏“运行”，在本地全自动处理，依次进行空三加密、DSM与DOM生成；（6）生成正射影像并输出多种格式成果。6.5.2内业数据处理4三种软件的比较第6章无人机倾斜摄影测量与数据处理6.6无人机全景摄影6.6.1无人机全景摄影概述6.6.2无人机全景摄影特点6.6.3无人机全景相片拍摄6.4.4无人机全景数据制作6.4.5无人机全景摄影应用领域及客户对象6.6.1无人机全景摄影概述6.6.1无人机全景摄影概述鱼眼镜头是一种焦距为16mm或更短的并且视角接近或等于180°的镜头。

它是一种极端广角镜头，“鱼眼镜头”是它的俗称。为使镜头达到最大的摄影视角，这种摄影镜头的前镜片直径很短且呈抛物状向镜头前部凸出，与鱼的眼睛颇为相似，“鱼眼镜头”因此而得名。210°视角鱼眼镜头（CF4mmf/2.8）6.6.1无人机全景摄影概述6.6.2无人机全景摄影特点https://720/t/9362awafj1v?scene_id=137546.6.2无人机全景摄影测量特点6.6.3无人机全景相片拍摄利用无人机拍摄各个角度照片大疆常规无人机的云台的最大仰角是30度，但是即使是大疆自己实现的全景拍照功能拍摄的最大仰角也只设置到15度。因为当仰角到极限的30度时，顶部区域会大面积的拍到桨叶。大疆的全景拍照间隔：云台+15度9张图像

云台0度9张图像

云台-25度9张图像

云台-60度6张图像

云台-90度1张图像水平优先：把云台在固定一个角度后，机身自身旋转一圈后拍摄下一个角度。竖直优先：机身固定在一个水平角度后，云台运动到各个角度拍照。假设都是拍摄4*8张照片（15度，