模塊7：無人機(jī)航測影像獲取無人機(jī)測繪技術(shù)DRONESCONTENTS目錄01航空攝影基礎(chǔ)02無人機(jī)航線規(guī)劃03無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集04無人機(jī)航測移動地面站05無人機(jī)影像快拼圖制作無人機(jī)的定義DRONES航空攝影基礎(chǔ)01航空攝影基礎(chǔ)航空攝影是利用航空攝影機(jī)從飛機(jī)或其他航空器上獲取地面或空中目標(biāo)圖像信息的技術(shù)。航空攝影基礎(chǔ)地質(zhì)、水文、礦產(chǎn)、森林等自然資源勘測，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量估產(chǎn)，大型廠礦和城鎮(zhèn)規(guī)劃，路線勘測和環(huán)境監(jiān)測等方面有著廣泛的應(yīng)用。航空攝影基礎(chǔ)過航攝機(jī)鏡頭后節(jié)點垂直于像面的光線稱為主光軸。主光軸與像面的交點稱為像主點。在航空攝影過程中，飛機(jī)不可能始終保持平穩(wěn)的飛行狀態(tài)，致使航攝機(jī)的主光軸偏離鉛垂方向，主光軸與鉛垂線之間的夾角稱為像片傾斜角α。（1）按像片傾斜角分類航空攝影基礎(chǔ)像片傾斜角α≤3°的航空攝影稱為豎直航空攝影或近似垂直航空攝影，所攝取的像片為近似水平像片。航空攝影主要是這種類型。（1）按像片傾斜角分類航空攝影基礎(chǔ)像片傾斜角α＞3°的航空攝影稱為傾斜航空攝影，傾斜攝影技術(shù)獲取的三維數(shù)據(jù)可真實反映地物的外觀、位置、高度等屬性。（1）按像片傾斜角分類航空攝影基礎(chǔ)為拍攝單獨固定目標(biāo)而進(jìn)行的攝影稱為單片攝影，一般只攝取一張（或一對）像片。單片攝影航線航空攝影區(qū)域航空攝影線狀地帶航空攝影相鄰像片有重疊，主要用于公路、鐵路和輸電線路的定線及江河流域的規(guī)劃等。面積航空攝影在規(guī)定高度上，在被攝區(qū)域內(nèi)規(guī)劃多條航線，逐條攝影，像片在航向和旁向兩個方向都有一定重疊部分。地形圖測繪主要采用區(qū)域航空攝影。（2）航空攝影方式分類航空攝影基礎(chǔ)航空攝影獲取的航攝像片是航空攝影測量成圖的原始依據(jù)。質(zhì)量關(guān)系到后期作業(yè)的難易和量測的精度。因此對航空像片質(zhì)量及航空攝影的飛行質(zhì)量均有嚴(yán)格要求。航空攝影基礎(chǔ)在攝影瞬間攝影機(jī)軸發(fā)生了傾斜，攝影機(jī)軸與鉛直方向的夾角稱為像片傾角。像片傾斜角一般不超過12°，最大不超過15°。（1）像片傾角航空攝影基礎(chǔ)視攝影像片水平、地面取平均高程時，像片上的線段l與地面上相應(yīng)的水平距L之比為攝影比例尺，公式如下：1/m=l/L=f/H（2）攝影比例尺與航高航空攝影基礎(chǔ)1/m=l/L=f/HH為相對于測區(qū)平均水平面的高度，稱為相對航高。f為物鏡中心至像面的垂距，稱為航攝機(jī)主距。（2）攝影比例尺與航高航空攝影基礎(chǔ)用于地形測量的航攝像片，必須使影像覆蓋整個測區(qū)，而且能夠進(jìn)行立體測圖，相鄰像片應(yīng)該具有一定的重疊。同一條航線內(nèi)相鄰像片之間的重疊稱為航向重疊，相鄰航線之間的重疊稱為旁向重疊。重疊大小用像片的重疊部分與像片對應(yīng)方向邊長比值的百分?jǐn)?shù)來表示，即重疊度。（3）像片重疊度航空攝影基礎(chǔ)航向重疊度一般規(guī)定為60%，最小為53%，最大為75%。旁向重疊度一般規(guī)定為30%，最小為15%，最大為50%。重疊度小于最小限定值時，稱為航攝漏洞，必須補(bǔ)拍。重疊度過大時，將影響作業(yè)效率和提高作業(yè)成本。（3）像片重疊度航空攝影基礎(chǔ)把一條航線的航攝像片根據(jù)地物影像疊拼起來，連接首尾像片主點成一條直線，同時量出其距離L。航線中各張像片的像主點若不落在該直線上，航線則呈曲線狀，稱之為航線彎曲。（4）航線彎曲度航空攝影基礎(chǔ)用其中偏離航線最大的主點距離δ（稱最大彎曲矢量）與航線L之百分比表示，稱為航線彎曲度。航線彎曲度通常不得大于3%。（4）航線彎曲度航線彎曲度=

δ/L?100%航空攝影基礎(chǔ)本航線中相鄰像片主點的連線與同方向像片邊框方向的夾角稱為像片旋偏角。像片旋偏角一般不得大于6°，個別允許達(dá)到10°。（5）像片旋偏角DRONES無人機(jī)航線規(guī)劃02無人機(jī)航線規(guī)劃無人機(jī)航線規(guī)劃是依據(jù)地形和執(zhí)行任務(wù)環(huán)境，結(jié)合無人機(jī)的性能、到達(dá)時間、耗能、威脅、飛行區(qū)域等約束條件，規(guī)劃出一條或多條自出發(fā)點到目標(biāo)點最優(yōu)或次優(yōu)航跡。無人機(jī)航線規(guī)劃根據(jù)既定任務(wù)，結(jié)合環(huán)境限制與飛行約束條件，整體上制定最優(yōu)參考路徑。飛行前預(yù)規(guī)劃無人機(jī)航線規(guī)劃根據(jù)飛行過程中遇到的突發(fā)狀況，如地形、氣象變化、未知因素等，局部動態(tài)調(diào)整飛行路徑或改變動作任務(wù)。飛行過程中的重規(guī)劃無人機(jī)航線規(guī)劃執(zhí)行任務(wù)時，遇到如禁飛區(qū)、障礙物、險惡地形等復(fù)雜地理環(huán)境，飛行過程中，應(yīng)避開這些區(qū)域，將這些區(qū)域在地圖上標(biāo)志為禁飛區(qū)域，提升無人機(jī)的工作效率。避開大風(fēng)、雨雪等復(fù)雜氣象條件下的飛行任務(wù)，并采取應(yīng)對機(jī)制。1、飛行環(huán)境限制無人機(jī)航線規(guī)劃①最小轉(zhuǎn)彎半徑：無人機(jī)飛行轉(zhuǎn)彎形成的弧度受到自身飛行性能限制，限制無人機(jī)在特定的轉(zhuǎn)彎半徑內(nèi)轉(zhuǎn)彎。②最大俯仰角：限制航跡在垂直平面內(nèi)上升和下滑的最大角度。2、無人機(jī)物理限制無人機(jī)航線規(guī)劃③最小航跡段長度：限制無人機(jī)在改變飛行姿態(tài)前必須直飛的最短距離。④最低安全飛行高度：限制通過任務(wù)區(qū)域最低飛行高度。2、無人機(jī)物理限制無人機(jī)航線規(guī)劃3、飛行任務(wù)要求①航跡距離約束，限制航跡長度不大于預(yù)先設(shè)定的最大距離。②固定的目標(biāo)進(jìn)入方向，確保無人機(jī)從特定角度接近目標(biāo)。到達(dá)時間目標(biāo)進(jìn)入方向需滿足如下要求：無人機(jī)航線規(guī)劃4、實時性要求一方面，當(dāng)預(yù)先具備完整精確的環(huán)境信息時，可一次性規(guī)劃自起點到終點的最優(yōu)航跡，而實際情況是難以保證獲得的環(huán)境信息不發(fā)生變化。無人機(jī)航線規(guī)劃4、實時性要求另一方面，由于任務(wù)的不確定性，無人機(jī)常常需要臨時改變飛行任務(wù)。在環(huán)境變化區(qū)域不大的情況下，可通過局部更新的方法進(jìn)行航跡的在線重規(guī)劃，而當(dāng)環(huán)境變化區(qū)域較大時，無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃則必須具備在線重規(guī)劃功能。無人機(jī)航線規(guī)劃DRONES無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集03一、無人機(jī)智能飛行大疆創(chuàng)新DJIGO軟件智行無人機(jī)飛控軟件無人機(jī)飛控軟件RTechGo軟件無人機(jī)飛控軟件Pix4Dcapture軟件無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集智行飛控軟件為例，分步驟說明無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集。無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集打開飛行器，等待飛行器完成校準(zhǔn)準(zhǔn)備工作。打開遙控器，點擊遙控器上的啟動按鈕啟動遙控。打開“智行”APP，將裝有智行的手機(jī)通過USB連接線連接到遙控器上，在手機(jī)端彈出的選項框里點擊智行，點擊僅此一次，（如果先彈出是否允許訪問設(shè)備數(shù)據(jù)，點擊“是，訪問數(shù)據(jù)”）。（1）設(shè)備連接無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集（1）設(shè)備連接點擊按鈕開功能箱，點擊區(qū)域航測，選擇矩形航測，軟件會自動根據(jù)當(dāng)前位置初始化矩形飛行區(qū)域，自動出現(xiàn)綠色范圍框及航線，右側(cè)會彈出無人機(jī)航空測繪飛行設(shè)置界面，默認(rèn)為正射模式。無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集影像參數(shù)、模型參數(shù)、相機(jī)參數(shù)等。航高：飛機(jī)相對起飛點的航飛高度，對應(yīng)航飛高度和相應(yīng)相機(jī)參數(shù)，實時顯示地面分辨率。旁向重疊：旁向重疊部分的長度與像片長度之比，稱為“旁向重疊度”，以百分?jǐn)?shù)表示。傳統(tǒng)航測為35%左右，無人機(jī)航測一般設(shè)置為60%-85%。默認(rèn)70%即可。（2）參數(shù)設(shè)置無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集航向重疊：是航空攝影中，沿同一航線的相鄰像片上有同一地面影像部分。沿航向重疊部分與像片長度之比，稱為“航向重疊度”，以百分?jǐn)?shù)表示。無人機(jī)航測一般設(shè)置為70-85%，默認(rèn)80%即可。（2）參數(shù)設(shè)置根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境需要規(guī)劃航飛任務(wù)范圍。（3）航線規(guī)劃設(shè)置航線航高、旁向重疊度、航向重疊度，最大飛行速度進(jìn)行設(shè)置。點擊【提交】按鈕。彈出飛行前安全檢查界面。無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集飛行安全檢查主要涉及飛行作業(yè)時所要考慮的常規(guī)因素。如果這些需要檢查的因素沒有全部是正常狀態(tài)符號，需要仔細(xì)檢查對應(yīng)項是否出現(xiàn)問題并認(rèn)真調(diào)試。（4）飛行狀態(tài)調(diào)試完成后再次點擊【提交】按鈕。彈出飛行前安全檢查界面，飛行前安全檢查界面全部通過后，點擊自動執(zhí)行按鈕，無人機(jī)開始自動執(zhí)行任務(wù)。無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集無人機(jī)會在起飛點上空垂直升空，飛行高度達(dá)到航點1航高的2/3處時，飛行器自動調(diào)整云臺方向為預(yù)設(shè)的云臺角度，到達(dá)航點1后，按照預(yù)設(shè)航線和曝光點位置進(jìn)行自動飛行和執(zhí)行任務(wù)。（4）飛行狀態(tài)無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集（5）自動返航無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集任務(wù)完成，自動返航。無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集航空攝影成果質(zhì)量檢查無人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集影像質(zhì)量飛行質(zhì)量數(shù)據(jù)質(zhì)量附件質(zhì)量影像重疊度像片傾角與旋偏角航高保持航線彎曲航攝漏洞攝區(qū)覆蓋影像最大位移清晰度曝光數(shù)據(jù)完整性數(shù)據(jù)組織的正確性資料的完整性檢查資料的正確性檢查DRONES無人機(jī)航測移動地面站04無人機(jī)航測移動地面站無人機(jī)地面站系統(tǒng)是整個無人機(jī)系統(tǒng)的指揮控制中心,而地面站軟件是地面站系統(tǒng)的重要組成部分。一套功能完善的無人機(jī)地面站軟件，能夠很好地輔助地面操作人員對無人機(jī)進(jìn)行飛行狀況監(jiān)視和實時控制。無人機(jī)航測移動地面站Pix4Dcapture是瑞士Pix4D公司基于深圳大疆、法國Parrot消費級飛行器研發(fā)的一款航測數(shù)據(jù)智能采集軟件。軟件分為4個模塊：Grid（正射影像采集）、DoubleGrid（三維模型采集）、Circular（熱點環(huán)繞）、FreeFlight（自由飛行）。

（1）Pix4Dcapture無人機(jī)航測移動地面站通過Pix4D公司的云處理服務(wù)或桌面級專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件Pix4Dmapper。不僅可以制作正射影像圖、實景三維模型、還可以構(gòu)建較為精細(xì)的單建筑實景三維模型和建筑立面影像，使消費級飛行器搖身一變，成為強(qiáng)大的地圖測繪工具。（1）Pix4Dcapture無人機(jī)航測移動地面站北京達(dá)北科技有限公司基于安卓移動操作系統(tǒng)GIS平臺，采用大疆最新SDK，針對自動化飛行全面、全新設(shè)計的無人機(jī)智能作業(yè)系統(tǒng)，涵蓋沿點、線、面等多項全面解決方案，軟件支持大疆最新所有無人機(jī)型號，首次提出同點起飛的精細(xì)化巡檢方案。智行無人機(jī)航測移動地面站軟件結(jié)合底圖GIS平臺，無任何其他平臺的依賴性，

拓展開發(fā)能力強(qiáng)，支持國內(nèi)外常用坐標(biāo)系，支持7參數(shù)轉(zhuǎn)換，可動態(tài)加載服務(wù)器發(fā)布數(shù)據(jù)。智行無人機(jī)航測移動地面站軟件支持導(dǎo)入TXT、Excel、KML、SHP等常用格式，

也支持拓展與服務(wù)器交互，實現(xiàn)各組人員登陸后的動態(tài)更新，免數(shù)據(jù)導(dǎo)入，實現(xiàn)最便利化的智能應(yīng)用。區(qū)域航測帶狀航測全景采集通道路徑巡檢精細(xì)化巡檢路徑采集和系統(tǒng)設(shè)置無人機(jī)航測移動地面站Altizure是集航線規(guī)劃、照片采集和三維瀏覽為一體的移動端平臺。主要用于正射、傾斜攝影等用途較多，可以用于控制DJI（大疆創(chuàng)新）各系列無人機(jī)，可快速規(guī)劃航線，拍攝正射和傾斜照片。（3）Altizure無人機(jī)航測移動地面站一款可控制DJI飛行器實現(xiàn)自主航線規(guī)劃及飛行的iPad應(yīng)用程序。擁有直觀簡易的交互設(shè)計，只需輕點屏幕，就能輕松規(guī)劃復(fù)雜航線任務(wù)，實現(xiàn)全自動航點飛行拍照，測繪拍照等操作，全新虛擬護(hù)欄功能還可幫助飛行器在指定區(qū)域內(nèi)飛行，保障飛行安全。（4）DJIGSPRO無人機(jī)航測移動地面站常用地面站軟件對比無人機(jī)航測移動地面站常用地面站軟件對比DRONES無人機(jī)影像快拼圖制作05無人機(jī)影像快拼圖制作一、無人機(jī)影像快拼圖應(yīng)用無人機(jī)影像快拼即利用無人機(jī)原始航空攝影影像與對應(yīng)的POS數(shù)據(jù)，無需地面控制點，通過對測區(qū)多張影像進(jìn)行快速拼接處理，得到一幅測區(qū)整體影像圖。快拼影像成果可用于不同行業(yè)需要無人機(jī)影像快拼圖制作災(zāi)區(qū)現(xiàn)勢受災(zāi)狀況評估生態(tài)環(huán)境狀況分析垂直起降固定翼無人機(jī)像片控制測量布設(shè)方案制定（1）原始影像整理

將外業(yè)飛行獲取的影像拷貝至電腦影像存放文件夾，打開影像進(jìn)行數(shù)據(jù)瀏覽預(yù)處理，刪除起飛前及降落后鏡頭未垂直向下的影像，新建影像文件夾(如：Images)，將所有合格的影像放置于新建文件夾內(nèi)。二、無人機(jī)影像快拼圖制作流程無人機(jī)影像快拼圖制作（2）數(shù)據(jù)導(dǎo)入

無人機(jī)影像快拼圖制作打開執(zhí)行程序。單擊菜單欄中的【文件】。選擇【新建】。（2）數(shù)據(jù)導(dǎo)入

無人機(jī)影像快拼圖制作彈出新建工程窗口。單擊工程路徑后的【瀏覽】。（2）數(shù)據(jù)導(dǎo)入

無人機(jī)影像快拼圖制作彈出瀏覽文件夾界面。選擇盤符（例如：E盤）。單擊【新建文件夾】。按要求命名文件。鼠標(biāo)左鍵點擊【確定】。（3）快拼圖的制作

無人機(jī)影像快拼圖制作將新建工程界面右下角航高改為實際航飛高度，勾選【僅作快拼】、【去除轉(zhuǎn)彎片】、【運(yùn)行自動轉(zhuǎn)點】，點擊OK開始處理至完成。（3）快拼圖的制作

無人機(jī)影像快拼圖制作彈出軟件主界面，鼠標(biāo)左鍵單擊菜單欄中的【常用工具】，選擇【影像顯示】。（3）快拼圖的制作

無人機(jī)影像快拼圖制作系統(tǒng)彈出DPViewer界面。鼠標(biāo)左鍵單擊【文件】，選擇【打開】，在彈出的頁面。（3）快