無人機數(shù)據(jù)采集【蒼松書苑】

1、無人機遙感數(shù)據(jù)采集,1,培訓類別,主要內(nèi)容,無人機測圖的優(yōu)劣勢對比,無人機航飛對數(shù)據(jù)處理影響,無人機航攝計劃,航攝成果質(zhì)量檢查,2,培訓類別,1 無人機測圖的優(yōu)勢,由于采用無人及遠距離操作、適合于人無法達到的危險地區(qū)作業(yè),火山監(jiān)測,滑坡與塌方調(diào)查,地雷探測,冰川與泥石流監(jiān)測,大壩監(jiān)測,雪崩,3,培訓類別,1 無人機測圖的優(yōu)勢,由于體積小、重量輕，一般不算做飛行器受限制小, 搬運方便,4,培訓類別,1 無人機測圖的優(yōu)勢,由于飛行高度低, 能夠獲取高分辨率數(shù)據(jù) 在空中飛行, 視點高，地面地物遮擋少, 便于獲取高質(zhì)量的紋理信息用于3D建模和小范圍測圖作業(yè),5,培訓類別,1 無人機遙感的缺點,裝載非專

2、業(yè)數(shù)碼相機 小像幅、小基高比 影像數(shù)量多 抗風能力差, 穩(wěn)定性差 重疊度高，偏角大 存在像點位移,6,培訓類別,1 無人機遙感的缺點,普通定焦型,普通單反型,數(shù)碼相機,可量測單反型,1.1 裝載非專業(yè)數(shù)碼相機,7,培訓類別,鏡頭畸變,從左圖中的我們直接看出可以看出邊緣像片點的鏡頭畸變值較中間大，而右圖給出了鏡頭畸變大小與點離像主點距離的模擬的函數(shù)關(guān)系,8,培訓類別,1 無人機遙感的缺點,航高H,基線B,基線B,大像幅,小像幅,相機性能和無人機性能之間的平衡,考慮到拍攝響應和實際像幅，不能飛得太低,影響到攝影比例尺成圖精度,1.2 小像幅、小基高比,9,培訓類別,1 無人機遙感的缺點,像幅小，像

3、片多，影響處理效率，需要更多的控制 舉例：對6km2 方某地進行航拍， 無人機平臺裝載Cannon 450D相機、 全部相片數(shù)達1200張 傳統(tǒng)航測平臺使用DMC相機 全部相片不超過300張,1.3 影像數(shù)量多,10,培訓類別,1 無人機遙感的缺點,由于體積小飛行中抗風能力差, 穩(wěn)定性差, 載重量少,1.4 抗風能力差, 穩(wěn)定性差,11,培訓類別,1 無人機遙感的缺點,航向重疊度能達到70-85%，旁向重疊35-55%，但受相機姿態(tài)的影響，所拍攝影像間的預設重疊度無法得到嚴格保證 相鄰影像間很可能存在較大的旋角和上下錯動，最大旋轉(zhuǎn)角可能達到 20,1.5 重疊度高、偏角大,12,培訓類別,為什

4、么要低速？ 安全性 像點位移 = v t t為曝光時間,最低航速,w為無人機重量， s為機翼面積， 為空氣密度， c為該機型的最大升力系數(shù),13,培訓類別,1 無人機遙感的缺點,攝影相機安裝在無人機的移動平臺上，在相機曝光時間內(nèi)飛行器的運動產(chǎn)生的像點位移會造成影像模糊。對于大型專業(yè)寬幅量測數(shù)碼航空相機會通過時間延遲與向前運動補償來消除像點位移影響。但對于無人機搭載的中幅甚至小幅的非量測相機，這些像點位移是沒法得到補償?shù)?攝影曝光時間誤差帶來像移將會帶來空間分辨率的損失,1.6 像點位移,14,培訓類別,主要內(nèi)容,無人機測圖的優(yōu)劣勢對比,無人機航飛對數(shù)據(jù)處理影響,無人機航攝計劃,航攝成果質(zhì)量檢查

5、,15,培訓類別,2 無人機航飛對數(shù)據(jù)處理影響,大偏角給匹配帶來困難 基高比小和大偏角對相對定向的影響 高重疊度的匹配更穩(wěn)健 像點位移降低了像點量測精度 非專業(yè)相機的鏡頭畸變,16,培訓類別,2.1 大偏角給匹配帶來困難,由于無人機姿態(tài)不穩(wěn)定的特性，決定了相鄰影像間很可能存在較大的旋偏角和上下錯動，無法使用傳統(tǒng)的灰度影像匹配算法獲取同名點，具體在以下三個方面： 像間的左右重疊度和上下重疊度變化大，加上低空遙感影像攝影比例尺大，造成表面不連續(xù)地物（如高樓）在影像上的投影差大，因而無法確定匹配的搜索范圍； 相鄰影像間的旋偏角大，難以進行灰度相關(guān)； 飛行器的飛行高度、側(cè)滾角和俯仰角變化大，從而導致影

6、像間的比例尺差異大，降低了灰度相關(guān)的成功率和可靠性,17,培訓類別,基于尺度/旋轉(zhuǎn)不變的全自動相對定向(無人機影像 影像旋偏角較大,18,培訓類別,2.2 對相對定向的影響,基高比?。河捎跓o人機獲取的影像重疊度大，攝影時的基線短，而基線越短，所成的交會角就會小，極大程度的影響了測圖的高程精度，如果仍然按傳統(tǒng)方法用相鄰影像構(gòu)成立體相對，高程精度就很難得到保證。一般處理辦法是通過隔片構(gòu)成立體相對，通過增加基線長度和增大前方交會角的方式，提高測圖的高程精度。 大偏角：當無人機在幾百米高空飛行時，由于其自身的質(zhì)量較輕、氣流影響較大，使其在空中的姿態(tài)很不穩(wěn)定，導致獲取的影像存在較大的畸變差，并且相鄰影像

7、的亮度、對比度的差距也較大，降低了同名點匹配的數(shù)量和精度，而影像的相對定向的精度與匹配特征點的數(shù)量和精度密切相關(guān),19,培訓類別,2.3 高重疊度的匹配更穩(wěn)健,影像的重疊度越大(也即基線越短)，相鄰影像間的差異越小，自動匹配越容易，匹配點越多，相對定向的精度也非常好。 隨著影像重疊度的減小(也即基線變長)，影像間的差異變大，由姿態(tài)引起的影像間的差異比較明顯，造成匹配的同名點數(shù)不斷減少，相對定向精度逐漸降低，在重疊度低于65時(大于60)，匹配困難,20,培訓類別,2.4 像點位移,飛行器的地面速度 相機曝光時間 焦距長度 c 飛行器的飛行高度 像元大小,21,培訓類別,像點位移綜合分析,曝光間

8、隔與地面分辨率、地面速度關(guān)系,相同曝光時間下飛行器運動速度越大,像點位移量越大,影像模糊程度越高； 相同飛行器運動速度下曝光時間越長,像點位移量越大,影像模糊程度越高； 減少曝光時間會相應地減少進光量，這樣同樣影響影像的拍攝質(zhì)量；降低飛行速度，顧慮到影像基高比就要相應地增加曝光時間間隔，這樣就會影響作業(yè)效率； 飛行時既要考慮到像點位移也要考慮作業(yè)效率和影像獲取的質(zhì)量，所以需要在曝光時間間隔與飛行器的飛行速度間找到一個最佳值,22,培訓類別,2.5 低空無人機相機標定,二維平面法,23,培訓類別,2.5 低空無人機相機標定,室外三維檢校場,24,培訓類別,2.5 低空無人機相機標定,25,培訓類

9、別,主要內(nèi)容,無人機測圖的優(yōu)劣勢對比,無人機航飛對數(shù)據(jù)處理影響,無人機航攝計劃,航攝成果質(zhì)量檢查,26,培訓類別,3 無人機航攝計劃,27,培訓類別,航測無人機規(guī)范,無人機航攝安全作業(yè)基本要求， 編號為CH/Z30012010； 無人機航攝系統(tǒng)技術(shù)要求， 編號為CH/Z30022010； 低空數(shù)字航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范， 編號為CH/Z30032010； 低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范， 編號為CH/Z30042010； 低空數(shù)字航空攝影規(guī)范， 編號為CH/Z30052010,28,培訓類別,3.1 工作準備,飛行速度 飛行速度越慢，像點位移越小 飛行平穩(wěn)度 飛機平穩(wěn)，保證重疊度 續(xù)航時間 續(xù)航時

10、間長短，直接影響作業(yè)效率 有效荷載 可裝載的相機類型（+鏡頭） 易操作性 維修保養(yǎng),3.1.1 無人機的選擇,29,培訓類別,3.1 工作準備,根據(jù)選定的實驗區(qū)在對應的地形圖上確定出測圖范圍和攝影范圍,3.1.2 航攝范圍的確定,30,培訓類別,3.1 工作準備,根據(jù)測圖方法、儀器設備、比例尺和測圖精度等要求綜合選擇與其相匹配的航攝相機。 數(shù)碼航空攝影的地面分辨率GSD取決于飛行高度,3.1.3 航攝儀和攝影比例與航高的確定,31,培訓類別,3.1 工作準備,在避開航攝范圍內(nèi)高壓電力線和軍民航空器的前提下，保證航攝飛行路線的直線性，并把項目區(qū)分成若干測段每一測段再分為若干航帶，這樣便于航攝作業(yè)

11、,3.1.4 航飛路線設計,32,培訓類別,3.1工作準備,航飛路線設計,33,培訓類別,飛行設計,重疊度 通常采用航向75%旁向50%重疊，保障60%30%重疊要求 航高 充分顧及影像的有效分辨率，并非航高越低分辨率越高 有風天氣 盡量避免有風天氣飛行，特殊情況采用高重疊度方式進行飛行，減小后期處理工作量和保證處理精度,34,培訓類別,3.1 工作準備,3.1.5 控制點布設及測量,35,培訓類別,3.1 工作準備,3.1.5 控制點布設及測量,36,培訓類別,控制點布設,原則 均勻布設，邊角加密，大面積弱紋理區(qū)域（水域、森林、農(nóng)田）邊界加密。 一塊很多小片縫合的大氈布，控制點是固定氈布的釘

12、子，釘子稀少的地方氈布會下垂(區(qū)域網(wǎng)變形)，相同密度氈布厚的地方下垂量小(重疊度高和連接點多的區(qū)域)。氈布破洞周圍會產(chǎn)生下垂（大面積弱紋理區(qū)域）,避免下垂破洞附近加釘子(加控制點)。 飛行前布控，可以提高精度。圓形點較優(yōu) 飛行后布控，平面內(nèi)的標志點較優(yōu),37,培訓類別,3.1 工作準備,3.1.5 控制點布設及測量,38,培訓類別,3.1 工作準備,3.1.5 控制點布設及測量,39,培訓類別,3.2 航空攝影,航攝季節(jié)應選擇本攝區(qū)最有利的氣象條件，并要盡可能的避免或減少地表植被和其他覆蓋物對攝影和測圖的不良影響，確保航攝像片能夠真實地顯現(xiàn)地面細部。 選擇航攝時間，既要保證具有充足的光照度，又

13、要避免過大的陰影,3.2.1 攝影季節(jié)和航攝時間的選擇,40,培訓類別,3.2 航空攝影,3.2.2 航飛,空中飛行,起 飛,降 落,地面站,41,培訓類別,3.2 航空攝影,3.2.3 航帶整理,42,培訓類別,3.2 航空攝影,A、像片重疊度 航向重疊度一般應為60%-80%；最小不應小于53%。 相鄰航線的像片旁向重疊度一般應為15%-60%，個別最小不應小于8%。 B、像片傾斜角 像片傾斜角一般不大于5度，個別最大不大于12度 C、像片旋偏角 旋偏角一般不大于15度，在確保像片航向和旁向重疊度滿足要求的前提下，個別最大不超過30度；在同一條航線上旋偏角超過20度的像片數(shù)不應超過三片。超

14、過15度旋偏角的像片數(shù)不應超過攝區(qū)像片總數(shù)的10,3.2.4 飛行質(zhì)量,43,培訓類別,3.2 航空攝影,D、攝區(qū)、分區(qū)、圖廓覆蓋保證 航向覆蓋、旁向覆蓋邊界保證攝區(qū)及分區(qū)影像制作范圍全覆蓋。 E、漏洞補攝與重攝 航攝過程中出現(xiàn)的相對漏洞和絕對漏洞應及時補攝，漏洞補攝應按原設計要求進行。對不影響內(nèi)業(yè)加密模型連接的相對漏洞，可只在漏洞處補攝。補攝航線的長度應超出漏洞之外一條基線?？刂坪骄€如其本身出現(xiàn)局部的相對漏洞或有其他缺陷，如云影、脫膜、斑痕等，在不影響整條航線內(nèi)業(yè)加密選點和模型連接的情況下可不補攝。凡需要補攝時，應整條航線重攝。 F、記錄資料的填寫 每次飛行均應認真填寫飛行報告表和攝影處理參

15、考表等原始記錄資料，并隨所攝航片送交攝影處理工序存查,3.2.4 飛行質(zhì)量,44,培訓類別,3.2 航空攝影,正確選擇濾光鏡，確保曝光量正常，底片密度和反差適中、影像清晰、色彩豐富、顏色飽和、彩色平衡良好。 直接觀察像片，應能辨認出與航攝比例尺相適應的細小地物影像，能夠建立清晰的立體模型，能確保立體量測的精度,3.2.5 攝影質(zhì)量,45,培訓類別,主要內(nèi)容,無人機測圖的優(yōu)劣勢對比,無人機航飛對數(shù)據(jù)處理影響,無人機航攝計劃,航攝成果質(zhì)量檢查,46,培訓類別,4 航攝成果質(zhì)量檢查,將相鄰兩張像片按其中心附近2cm范圍的地物重疊后，再將重疊百分尺的末端置于第二張像片的邊緣，讀取第一張像片邊緣在重疊百

16、分尺上的分劃值，此值即為像片的航向重疊度,4.1 像片重疊度,1)航向重疊度,2)旁向重疊度,47,培訓類別,4 航攝成果質(zhì)量檢查,一般根據(jù)像片邊緣或角隅上圓水準氣泡影像偏離其中心的程度進行檢查，尤其要注意檢查整條航線相鄰像片上水準氣泡偏離其中心的方向和位置是否有明顯的移動。無水準氣泡記錄的像片可在已有的地形圖上選擇若干明顯地物點作為控制點用攝影測量方法進行測算檢查,4.2 像片傾斜角,48,培訓類別,4 航攝成果質(zhì)量檢查,4.3 像片旋偏角,相鄰像片的主點連線與像幅沿航線方向的兩框標連線之間的夾角稱像片的旋偏角。 實際航空攝影時，可通過設置攝影儀在其座架中的旋轉(zhuǎn)角從而消除或減小旋偏角，以達到

17、理想的立體覆蓋效果,49,培訓類別,4 航攝成果質(zhì)量檢查,4.4 航線彎曲度,最大彎曲矢距（）與航線長度（L）之比,航線彎曲度,規(guī)范規(guī)定,航線彎曲度,航線彎曲：把一條航線的航攝像片根據(jù)地物經(jīng)線疊拼起來，每張像片的主點連線不在一條直線上，而呈現(xiàn)為彎彎曲曲的折線,50,培訓類別,4 航攝成果質(zhì)量檢查,a) 在已有地形圖及其相應于立體像對相鄰像片重疊中線附近，分別量取相應地物點之間的長度，求得相鄰像片間的比例尺之差，再計算得相鄰像片的航高差,4.5 航高保持,51,培訓類別,4 航攝成果質(zhì)量檢查,b) 將像片按航線和分區(qū)鑲輯，在已有地形圖上和像片上分別量取相應地物之間的長度，按地面最高處和最低處分別求得各像片的最大比例尺和最小比例尺。然后取中數(shù)求得相對于攝影基準面的實際比例尺。根據(jù)比例尺按航線和分區(qū)分別算出同航線上的最大航高和最小航高之差和分區(qū)的實際航高與設計航高之差,4.4 航高