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浅谈无人机倾斜摄影测量技术标准

来源:中国摄影协会    摄影入门_摄影艺术_中国摄影协会      发布时间:2020-10-17 05:03:49

摘要:无人机倾斜摄影测量技术在应用过程中,存在模型分辨率不一致、精度不可靠、格式不匹配的问题,但没有现行的标准对任务质量进行评价,这在一定程度上限制了无人机倾斜摄影测量技术进一步发展。本文针对无人机倾斜摄影测量技术的现状,对从航摄准备( 硬件)到数据处理应用(软件)整个作业流程的技术标准进行了论述,为无人机倾斜摄影测量技术的从业人员提供一些参考。

  

关键词:无人机;倾斜摄影;技术标准

  

       无人机倾斜摄影测量技术是近年来发展起来的一项高新技术,倾斜摄影技术三维数据可真实反映地物的外观、位置、高度等属性;借助无人机,可快速采集影像数据,实现全自动化三维建模;倾斜摄影数据是带有空间位置信息的可量测影像数据,能同时输出DSM、DOM、TDOM、DLG等多种成果。目前,无人机倾斜摄影测量技术已被越来越多的行业认可和应用,但针对无人机倾斜摄影的国家技术标准一直没有明确,这就给无人机倾斜摄影工作带来一定困扰。本文结合实际工作和学习经验,对无人机倾斜摄影测量技术标准进行初步的探讨。

  

1、无人机倾斜摄影系统介绍

  

       传统航空摄影只能从垂直角度拍摄地物,倾斜摄影则通过在同一平台搭载多台传感器,同时从垂直、侧视等不同的角度采集影像,有效弥补了传统航空摄影的局限。那么,无人机倾斜摄影系统可以定义为:以无人机为飞行平台,以倾斜摄影相机为任务设备的航空影像获取系统。

  

       1.1 飞行平台的性能要求


       目前,市场上无人机的种类繁多,按照动力系统可以区分为内燃机动力和电池动力;从飞行实现方式上可以区分为固定翼和旋翼(单旋翼、多旋翼)。由于飞行平台自身的振动问题,在成像质量上电池动力优于内燃机动力;在作业效率和续航时间上,固定翼优于旋翼;在飞行稳定性上,旋翼优于固定翼。由于无人机用途不同,其性能标准也不一样。测绘型无人机对飞行标准要求更高,可以在载重、巡航速度、实用升限、续航时间、安全性和抗风等级等方面做出限定。例如:①无人机最低载重2kg;②多旋翼巡航速度大于6m/s,固定翼无人机巡航速度大于10m/s;③电池动力续航时间大于25min,内燃机动力续航时间大于1 h;④抗风性要求不低于4级风速;⑤无人机实用升限能达到1000m以上,海拔高度不低于3000m。

  

       1.2 倾斜相机的性能要求


       在《低空数字航空摄影规范》(CH/Z 3005—2010)中,对测绘航空摄影也就是垂直摄影的相片倾角有着如下规定:倾角不大于5°,最大不超过12°。现有的航测软件处理能力已经有了很大提升,可以在这个标准的基础上,把倾角15°以上的都划归到倾斜摄影的范畴。倾斜摄影发展到今天,倾斜相机不再限定相机镜头的数量。倾斜相机的关键技术指标是获取不同角度影像的能力和单架次作业的广度和深度。这包括五镜头、三镜头、双镜头等多镜头相机及可以调整相机拍摄角度的单相机系统。在无人机航测标准中,要求航测相机像素不低于3500万,在倾斜摄影中可以不对单一相机的像素进行限定,而对一次曝光获取的影像像素进行控制。

  

       倾斜相机的性能要求可以从获取影像能力、作业时间、曝光功能、续航时间、POS 记录功能等方面做出限定。例如:①倾斜摄影一次曝光采集的像素越高越好,但要根据设备成本考量,单个镜头不低于2000万像素,一次曝光不低于1亿像素;②作业时间至少能满足90min,最好具备全天候的作业能力;③有定点曝光功能,确保影像重叠度满足要求。

  

2、飞行航线的设计

  

       2.1 航摄高度的确定


       无人机倾斜摄影的飞行高度是航线设计的基础。航摄高度需要根据任务要求选择合适的地面分辨率,然后结合倾斜相机的性能,按照式(1)计算

式中,H为航摄高度,单位为m;f为镜头焦距,单位为mm;α为像元尺寸,单位为mm;GSD 为地面分辨率,单位为m。

  

       2.2 航摄重叠度的设置


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