成都睿鉑 落差區域無人機傾斜攝影航線的規劃要點

2021-10-20 19:14:23 字數 2924 閱讀 7821

眾所周知,無人機航測工作是由內業與外業工作組成的,由於內業資料處理集群對配置要求很高,許多小型企業和單位並沒有能力配置足夠的工作站。出於經濟情況與工期考慮,一些單位在完成航測外業的資料採集後,其內業的資料處理會委託給具有工作站集群的單位完成。

這就導致了許多外飛團隊在航線規劃上沒有足夠重視如何才能讓內業最高效地完成出圖,並保證出圖質量,只是一味追求解析度與重疊率的提高。殊不知這樣卻讓內業人員的出圖過程非常痛苦,導致內業工作不斷產生問題,其中乙個最具代表性的就是高差引起的解析度超限問題,這將浪費大量時間去處理,非常影響專案進度。

規範要求:根據《ch/z_3005-2010低空數字航空攝影規範》,測圖比例尺與地面解析度的選擇關係如下表所示:

理想情況下,飛機和攝影基準面是保持一定相對高度的,維持某特定高度即可獲取一定解析度的圖。而實際上,被攝地表往往是略有起伏的,會導致解析度降低。如下圖所示:

以常見的35mm鏡頭為例,理想情況如左邊的飛機,在航測過程中與攝影基準面保持在390公尺相對高度,即可得到解析度為5cm/pix的圖。而實際情況可能存在右圖的情況,由於相對高度的抬公升導致實際只能得到解析度為5.8cm/pix的成果。隨著地形高差越大,其解析度差別也就越大,對內業資料處理的影響可想而知,特別是對於城市百公尺高樓等場景來說,弊端更為明顯。

面對較低落差區域——百公尺級別的落差,其理論解析度與實際解析度不一致的問題,一般較為常見的方法有以下兩種。

1▪降低實際飛行高度

這是較容易就能想到的方法,也比較好實現。在測區無高層危險源、地形高差不是特別大的情況下可以採取這種方式。在實際飛行過程中,應根據規範要求,結合實際地形,將航高適當調低。

一般所說的按多少解析度能飛多少平方公里,大部分都以理想情況來計算,實際情況還是要根據使用者所在地區地形特徵來綜合判斷,但低落差地形一般偏差不會太大。

2▪更換長焦距相機

長焦距鏡頭能夠支援無人機在安全的航飛高度作業,保證樓頂的實際重疊度和解析度,實現高樓更好的精度與建模效果。

較為頭疼的是城市某些幾百公尺的高樓、斷崖、山峰、山谷等大落差的區域,不能籠統地規劃統一航高去採集資料。這種情況已經無法用降低飛行高度和更換長焦相機的方法來解決了,我們往往會用到下面兩種方法。

1▪分層飛行

根據《ch/z_3005-2010低空數字航空攝影規範》,分區內的地形高差不應大於1/6航高。分割槽最低海拔高度 + 1/6航高高度= 分割槽最高海拔高度。高於分割槽最高海拔的地方易造成重疊率不足,低於分割槽最低海拔的測區容易造成解析度不足,所以需定義為下一分割槽的測區範圍。

在實際操作中,基於效率和成本的考慮,無人機一般按照 1/4 或 1/3 航高規劃,既能節約一定架次成本,又能滿足國內測繪市場製圖需求。

分層飛行規劃方法:

提前準備及說明內容:

i▪ 安裝谷歌地球

ii▪ 畫出測區kml,以某大高差山脈為案例規劃測區

iii▪ 以 35mm鏡頭為例,按照1:1000比例尺(實際規劃也就是8cm/pix)作業。在次基礎上,理論航線相對高度應為620公尺。

iv▪ 檢視測區的最高和最低點,查詢方法如下:

按此方法,可查出案例測區最高海拔約為860公尺,最低海拔約為60公尺。按我們上述所說的620公尺的1/3也就是206公尺。由於測區最低海拔高度為60公尺,所以

最高海拔60 + 206 = 266公尺

基準面是60 + 206/2 = 163公尺

航線絕對高度為60 + 620 = 680公尺

簡而言之,以60公尺為最低海拔、往上抬高206公尺的區域作為此分割槽的測區。

v▪ 用第2點的方法,將海拔高度設定為266公尺,重新勾畫新的kml區域。

vi▪ 以此類推, 第2個分割槽

最低海拔266公尺(也就是第1分割槽的最高海拔)

最高海拔266 + 206 = 472公尺

基準面為266 + 206/2 = 369公尺

航線絕對高度為266 + 620= 886公尺.

將測區海拔抬高到472公尺,根據第1個分割槽規劃第2個分割槽的測區。如下圖所示:

vii▪ 後續步驟原理相同,即可得其他分割槽

2▪仿地飛行

仿地飛行是按照測區地物的起伏特點規劃航線,使無人機相對地面的距離始終保持在乙個固定範圍內,從而保證獲取航片解析度的一致性。

需要注意的是:仿地飛行需要匯入數字高程模型,設定航點,事先需要先飛行一次,與分層飛行方式相比,增加了作業時間和作業量。

此外,仿地飛行無法對高壓線等高層危險物做出很好的規避,在實際作業中,的確有客戶因為沒有設計好航線造成無人機掛高壓線或者撞基站的情況發生,所以建議客戶根據實際情況,合理使用仿地飛行。

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