一、無人機(jī)航測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)

無人機(jī)航測(cè)是傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量手段的有力補(bǔ)充，具有機(jī)動(dòng)靈活、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)，在小區(qū)域和飛行困難地區(qū)高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

隨著無人機(jī)與數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于無人機(jī)平臺(tái)的數(shù)字航攝技術(shù)已顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，無人機(jī)與航空攝影測(cè)量相結(jié)合使得“無人機(jī)數(shù)字低空遙感”成為航空遙感領(lǐng)域的一個(gè)嶄新發(fā)展方向。

下面，我們一起來看下無人機(jī)航測(cè)需要了解的21個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)。

1.航線計(jì)算公式

相對(duì)航高 = 主距f * 比例尺分母m = f * m （1：m）

基準(zhǔn)面高 = （最高點(diǎn) + 最低點(diǎn) ）/ 2

絕對(duì)航高 = 基準(zhǔn)面高 + 相對(duì)航高

m = 地面分辨率 / 像元大小

Lx相片寬度；Ly相片高度；p航向重疊度；q旁向重疊度；

攝影基線B = Lx*m*(1-p)；

航線間隔D = Ly*m*(1-q)；

分區(qū)航線條數(shù) = 分區(qū)寬度 / D；

每航線照片數(shù) = 航線長(zhǎng)度（分區(qū)長(zhǎng)度）/ B;

每航線照片數(shù) = （航線長(zhǎng)度 + 2B）/ B ，因?yàn)橐髢啥诵枰鰯z區(qū)邊界不少于1條基線，因此要加上2B

相片總數(shù) = 分區(qū)航線條數(shù) * 每航線照片數(shù)

攝區(qū)模型數(shù) = 分區(qū)航線條數(shù) * （每航線照片數(shù) - 1）

2.重疊度

像片重疊度：是指飛機(jī)沿航線攝影時(shí)，相鄰像片之間或相鄰航線之間所保持的影像重疊程度。前者稱為航向重疊度，后者稱為旁向重疊度。以像片重疊部分的長(zhǎng)度與像幅長(zhǎng)度之比的百分?jǐn)?shù)表示。

為滿足航測(cè)成圖的要求，一般規(guī)定：航向重疊度為60%，最少不得少于53%；旁向重疊度為30%，最少不得少于15%；當(dāng)?shù)匦纹鸱^大時(shí)，還需要增加因地形影響的重疊百分?jǐn)?shù) 。

根據(jù)項(xiàng)目需求不同，重疊度可做以下調(diào)整：

1）航測(cè)生產(chǎn)地形圖：航向重疊度一般設(shè)置為80%，旁向重疊度一般設(shè)置為60%，記為(80x60)。

2）生產(chǎn)正射影像DOM，航向重疊度一般設(shè)置為70%，旁向重疊度一般設(shè)置為60%，記為(70x60)。

3）無人機(jī)傾斜三維建模要求航向重疊度和旁向重疊度至少均為70%，記為(70×70)。

3.旋偏角

像片旋偏角：相鄰兩像片的主點(diǎn)連線與像幅沿航帶飛行方向的兩框標(biāo)連線之間的夾角稱為像片的旋偏角。

像片旋偏角是由于攝影時(shí)航攝機(jī)定向不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的。旋偏角不但會(huì)影響像片的重疊度，而且還給航測(cè)內(nèi)業(yè)作業(yè)增加難度。因此，對(duì)像片的旋偏角，一般要求小于6°，個(gè)別最大不應(yīng)大于8°，而且不能連續(xù)三片有超過6°的情況。

序號(hào)	航測(cè)比例	尺旋轉(zhuǎn)角
1	a<1:7000	一般<6°，個(gè)別<8°
2	1:3500>a≥7000	一般<8°, 個(gè)別<8°
3	a≥1:3500	一般<10°,個(gè)別<12°

4.航測(cè)比例尺選擇

成圖比例尺	航攝比例尺	地面分辨率(m)	地面采樣間隔（GSD）/cm
1：500	1：2000~1:3500	0.1	4~7
1：1000	1：3500~1:7000	0.1	7~14
1：2000	1：7000~1:14000	0.2	14~28
1：5000	1：10000~1:12000	0.5	20~40
1：10000	1：12000~1:40000	1.0	40~80
1：25000	1：2.5萬~1：6萬	2.5	50~120
1：50000	1：3.5萬~1：8萬	5.0	70~160

5.多像空間前方交會(huì)

多像空間前方交會(huì)：利用外方位元素和待求點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo)，解出待求點(diǎn)三維坐標(biāo)。

3個(gè)內(nèi)方位元素（x,y,f）

5個(gè)相對(duì)定向參數(shù)（2線+3角）

6個(gè)外方位元素（3線+3角）

7個(gè)絕對(duì)定向元素（3線+3角+1伸縮）

6.控制點(diǎn)布設(shè)

像片控制點(diǎn)是直接為攝影測(cè)量的控制點(diǎn)加密或測(cè)圖需要而在實(shí)地布設(shè)并進(jìn)行測(cè)定的控制點(diǎn)。

平坦地區(qū)：航向上4條基線布設(shè)1個(gè)平高控制點(diǎn)，旁向上每2條航線布設(shè)1排平高控制點(diǎn)（外業(yè)像片控制點(diǎn)的布設(shè)）

丘陵地區(qū)：在平坦地區(qū)的基礎(chǔ)上，在航帶每2排平高控制點(diǎn)之間，增加1排高程控制點(diǎn)；（外業(yè)像片控制點(diǎn)的布設(shè)）

每個(gè)像對(duì)不少于6個(gè)內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)，立體測(cè)圖時(shí)，不少于4個(gè)基本定向點(diǎn)（內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)的要求）；

像片控制點(diǎn)的目標(biāo)影像應(yīng)清晰易讀，控制點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在航向、旁向6片重疊范圍內(nèi)，選定困難時(shí)也可以在5片重疊范圍內(nèi)；

控制點(diǎn)建立圖像邊緣不少于1~1.5cm，對(duì)于數(shù)字影像或衛(wèi)星影像距離圖像邊緣不少于0.5cm，沒有特殊說明的話，不少于1.5cm；

立體測(cè)圖時(shí)每個(gè)像對(duì)4個(gè)基本定向點(diǎn)，離通過向主點(diǎn)&垂直于方向線的直線，距離少于1cm，最大不超過1.5cm；

7.控制點(diǎn)精度

像控點(diǎn)的精度：相對(duì)于基礎(chǔ)控制點(diǎn)，不超過地物點(diǎn)平面中誤差（0.6mm、0.8mm）的1 / 5（特殊），高程精度為1 / 10的基本等高距；

圖根點(diǎn)精度要求：相對(duì)于基本控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不應(yīng)該超過圖上0.1mm，高程中誤差不應(yīng)該超過基本等高距的1 / 10；

全站儀、GPS校核地物點(diǎn)位置較差：檢測(cè)結(jié)果與已知成果的平面較差少于圖上0.2mm，高程較差少于基本等高距的1 / 5

界樁點(diǎn)平面位置中誤差：不應(yīng)該大于圖上±0.1mm；界樁點(diǎn)高程中誤差：不大于基本等高距1 / 10（0.1h），困難地區(qū)1 / 2；

航測(cè)成圖，1:500 ~ 1:2000圖上地物點(diǎn)相對(duì)最近野外控制點(diǎn)的平面位置中誤差（單位：mm）（圖上）

#	平地、丘陵	山地、高山地
加密點(diǎn)平面位置中誤差	0.4mm	0.55mm
地物點(diǎn)平面位置中誤差	0.6mm	0.8mm

8.DEM格網(wǎng)點(diǎn)

數(shù)字高程模型（DEM）網(wǎng)格尺寸：1：500~1：2000（1：n）網(wǎng)格尺寸少于0.001n（1/1000）；1：5000~1：10萬的網(wǎng)格尺寸不應(yīng)大于0.0005n（1/2000）；

DEM格網(wǎng)點(diǎn)相對(duì)于臨近野外控制點(diǎn)的高程中誤差（m）

#	DLG基本等高距	DEM網(wǎng)格點(diǎn)高程中誤差
平地、丘陵	1	1
山地、高山地	2	2.4

9.航空攝影質(zhì)量元素和檢查

航空攝影測(cè)量的質(zhì)量元素和檢查項(xiàng)包括：

1.飛行質(zhì)量：

基本要求包括：1）像片重疊度；2）像片傾角；3）像片旋偏角；4）航線彎曲度；

非基本要求：1）航攝設(shè)計(jì)；2）最大最小航高差；3）邊界覆蓋保證；4）像點(diǎn)最大位移值；

航攝比例尺>1：5000時(shí)，航線上相鄰像片高差不大于20m，航線最大最小航高差不大于30m；

航攝比例尺 ≤1：5000時(shí)，航線上相鄰像片高差不大于30m，航線最大最小航高差不大于50m；

2. 影像質(zhì)量：1）影像最大、最小密度；2） 灰霧密度；3）反差；4）沖洗質(zhì)量；5）色調(diào)；6）清晰度；7）框標(biāo)影像（框標(biāo)和數(shù)據(jù)記錄）；

3. 數(shù)據(jù)質(zhì)量

4. 附件質(zhì)量：1）分區(qū)圖；2）分區(qū)航線結(jié)合圖；3）攝區(qū)、分區(qū)、航線、像片結(jié)合圖；4）其他注記，圖表；

10.像片控制質(zhì)量元素和檢查

像片控制測(cè)量成果的質(zhì)量元素和檢查項(xiàng)目：

1. 數(shù)據(jù)質(zhì)量 ：1）數(shù)學(xué)精度；各項(xiàng)閉合差、中誤差；2）觀測(cè)質(zhì)量；觀測(cè)手簿；

2. 布點(diǎn)質(zhì)量：布點(diǎn)的合理性；（不需要埋石）

3. 整式質(zhì)量：控制點(diǎn)判、刺的正確性；

4. 附件質(zhì)量：布點(diǎn)略圖、成果表；

（注意：沒有飛行、像片質(zhì)量；應(yīng)該僅僅是野外測(cè)量控制點(diǎn)）

11.空中三角測(cè)量成果質(zhì)量元素

空中三角測(cè)量成果質(zhì)量元素

1. 數(shù)據(jù)質(zhì)量：1）數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；坐標(biāo)系、投影；2）平面精度；內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)的平面精度；3）高程精度；內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)的高程精度；4） 接邊精度；區(qū)域網(wǎng)接邊精度；5）計(jì)算質(zhì)量；內(nèi)定相、相對(duì)定向精度，多余控制點(diǎn)（校驗(yàn)點(diǎn)）不符值（殘差）；公共點(diǎn)較差；

2. 布點(diǎn)質(zhì)量：定向點(diǎn)、檢查點(diǎn)、加密點(diǎn)的布置；

3. 附件質(zhì)量；

12.像片調(diào)繪成果的質(zhì)量元素

像片調(diào)繪成果的質(zhì)量元素：

1. 地理精度：地物、地貌調(diào)繪的全面、正確性；各種注記的正確性、合理性；

2. 屬性精度：各類地物、地貌性質(zhì)說明、數(shù)字注記；

3. 整飾質(zhì)量；

4. 附件質(zhì)量；

13.航攝分區(qū)基本原則

航攝分區(qū)時(shí)，應(yīng)遵循的基本原則：（分區(qū)界限、區(qū)內(nèi)高差、區(qū)內(nèi)景物反差、分區(qū)跨度在xx情況下盡量大、破圖幅分區(qū)、GPS分區(qū)界線，加密分區(qū)界線一致）

1. 分區(qū)界線應(yīng)與圖廓線相一致；

2. 分區(qū)內(nèi)地形高差一般情況下不大于1 / 4 相對(duì)航高； 當(dāng)比例尺大于等于1：7000時(shí)，分區(qū)內(nèi)地形高差不大于1 / 6的相對(duì)航高；

3. 應(yīng)根據(jù)成圖比例尺確定分區(qū)最小跨度，在地形高差許可的情況下，航測(cè)分區(qū)的跨度應(yīng)該盡量大，同時(shí)分區(qū)劃分還應(yīng)考慮用戶提出的加密方法和布點(diǎn)方案；

4. 當(dāng)?shù)孛娓卟钔蛔?，地形特征顯著不同時(shí)，在用戶認(rèn)可的情況下，可以破圖幅，劃分航攝分區(qū)；

5. 分區(qū)內(nèi)的地物景物（不是地物）反差，地貌類型應(yīng)該盡量一致；

6. 劃分分區(qū)前，應(yīng)該考慮航攝飛機(jī)側(cè)前方安全距離與安全高度；（安全高度比最高點(diǎn)大于100m）

7 當(dāng)采用GPS輔助空三航攝時(shí)，確保分區(qū)界線與加密分區(qū)界線相一致，一個(gè)攝影分區(qū)可以涵蓋多個(gè)完整的加密分區(qū)；

14.航線敷設(shè)基本原則

航線敷設(shè)的基本原則：（飛行方向；航線、首末航線；像主點(diǎn)落水；構(gòu)架航線；調(diào)整比例尺，GPS）

1.按東西向（2018）直線飛行；

特定條件下亦可根據(jù)地形走向與專業(yè)測(cè)繪的需要，按南北向或沿線路、河流、海岸、境界等任意方向飛行。

2. 使用常規(guī)方法敷設(shè)航線時(shí)，航線應(yīng)平行于圖廓線。位于攝區(qū)邊緣的首末航線，應(yīng)設(shè)計(jì)在攝影區(qū)邊界線上或邊界線外。超出邊界線的范圍，一般不少于像幅的50%，最少30%；（要求兩端需要超出攝區(qū)邊界不少于1條基線）（分區(qū)界線應(yīng)與圖廓線相一致）（目前主流的像幅為23cm x 23cm）

3. 水域、海區(qū)常規(guī)敷設(shè)航線時(shí)，應(yīng)盡可能避免像主點(diǎn)落水，要確保所有島嶼覆蓋完整，并能構(gòu)成正常重疊的立體像對(duì)；

4. 在荒漠，高山區(qū)等隱秘地區(qū)和測(cè)圖控制作業(yè)特別困難的地區(qū)，可以敷設(shè)構(gòu)架航線（就是垂直于主航線的航線），構(gòu)架航線根據(jù)測(cè)圖控制點(diǎn)布設(shè)設(shè)計(jì)的要求設(shè)置；

5. 如航線按圖幅中心線或按相鄰圖幅公共圖廓線敷設(shè)時(shí)，應(yīng)注意計(jì)算最高點(diǎn)對(duì)攝區(qū)邊界圖廓和相鄰航線重疊度的影響；當(dāng)出現(xiàn)不能保證的情況，應(yīng)調(diào)整航攝比例尺；

航測(cè)比例尺分母/成圖比例尺分母 = 3~3.5倍時(shí)，按按圖幅中心線

航測(cè)比例尺分母/成圖比例尺分母 = 6~7倍時(shí)，按相鄰圖幅公共圖廓線

6. 采用gps領(lǐng)航時(shí)，應(yīng)計(jì)算出每條航線首末攝站的坐標(biāo)；

7. 當(dāng)采用GPS輔助空三航攝時(shí)，應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)有相關(guān)規(guī)定。

15.航測(cè)質(zhì)量影像因素

航空攝影應(yīng)該選擇被攝區(qū)最有利的氣象條件，盡可能避免、減少地表植被和其他覆蓋物的影響，確保航攝像片能夠真實(shí)地顯現(xiàn)地面細(xì)部。

為提高航攝質(zhì)量，應(yīng)考慮以下主要因素：

1. 選擇攝區(qū)晴天日數(shù)多的時(shí)段；

2. 大氣透光度好的時(shí)段；

3. 光照充足的時(shí)段；

4. 地表植物及其覆蓋物（洪水、積雪）少的時(shí)段；

5. 采集紅外、真色彩攝影，在北方避開冬季；

7. 如有強(qiáng)烈反光體（沙漠、戈壁灘），在正午前后各2h內(nèi)不應(yīng)該攝影。

16.像控點(diǎn)要求

像控點(diǎn)的要求（內(nèi)外業(yè)）

1. 像片控制點(diǎn)的目標(biāo)影像應(yīng)該清晰易讀，控制點(diǎn)應(yīng)該布設(shè)在航向及旁向6片重疊范圍內(nèi)，困難地區(qū)5片重疊范圍內(nèi)；

2. 控制點(diǎn)離圖像邊緣不少于1~1.5cm，對(duì)于數(shù)字影像、衛(wèi)星影像不少于0.5cm（一般為1.5cm）；

3. 控制點(diǎn)應(yīng)該選在旁向重疊中線附近；

4. 立體測(cè)圖時(shí)，每個(gè)像對(duì)4個(gè)基本定向點(diǎn)，離通過像主點(diǎn)且垂直于方向線的直線，不超過1cm，最大1.5cm；

5. 確保精度高的布點(diǎn)，能夠控制其相應(yīng)面積；位于自由圖邊，待成圖邊的圖邊控制點(diǎn)，一律布設(shè)在圖廓線外；

6. 像片的4個(gè)基本控制點(diǎn)，應(yīng)該選擇在像片四角附近；

7. 平高控制點(diǎn)航向基線跨度不大于9條基線，旁向相鄰航線最大跨度不大于3條基線。

像控點(diǎn)的要求（外業(yè)）

1. 平坦地區(qū)：航向上，每4條基線布設(shè)1個(gè)平高點(diǎn)；旁向上，每2條航線布設(shè)1排平高點(diǎn)；

2. 丘陵地區(qū)：在平坦地區(qū)布設(shè)要求上，在航帶，每2排平高控制點(diǎn)之間，增加1排高程控制點(diǎn)；

3. 接邊處的外業(yè)控制點(diǎn)相互轉(zhuǎn)刺，保證所有同名公共控制點(diǎn)均得到公用；

4. 平面控制點(diǎn)：選在線狀地物拐點(diǎn)或交點(diǎn)、點(diǎn)狀地物中心，可以選擇在尖山頂，圓山頂?shù)然⌒蔚孜锊豢梢裕?/span>

5. 高程控制點(diǎn)：選擇在高程變化不大處，例如平緩的線狀地物交點(diǎn)，可以選擇在圓山頂，尖山頂?shù)燃眲∽兓匚锊豢梢浴?/span>

17.成果整理與提交

測(cè)繪航空攝影/ 成果整理與提交內(nèi)容：

1. 高分辨率真彩色影像數(shù)據(jù)1套

2. 低分辨率真彩色影像數(shù)據(jù)1套

3. 真彩色像控片1份

4. 像片縮略圖及數(shù)據(jù)文件1份

5. 航攝像機(jī)鑒定表文本及數(shù)據(jù)文件各1份

6. 成果資料登記表文本及數(shù)據(jù)文件各1份

7. 航攝技術(shù)設(shè)計(jì)書文本及數(shù)據(jù)文件各1份

8. 航攝技術(shù)報(bào)告書文本及數(shù)據(jù)文件各1份

（真彩色，就是RGB每個(gè)值能分為255個(gè)，而非真彩色，RGB值沒分這么多）

18.像片控制測(cè)量提交

攝影測(cè)量與遙感 / 像片控制測(cè)量提交的資料：

1. 已知點(diǎn)成果表（三角點(diǎn)、GPS點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)）；

2. 平面控制測(cè)量觀測(cè)手簿；

3. 平面控制測(cè)量平差手簿；

4. 水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)手簿；

5. 水準(zhǔn)測(cè)量平差計(jì)算手簿；

6. 控制像片；

7. 像控點(diǎn)成果表；

8. 像控點(diǎn)布點(diǎn)圖；（除了照片，還有有布點(diǎn)圖，不然照片看不出來）

9. 技術(shù)總結(jié)；

10. 質(zhì)量檢查報(bào)告；

11. 儀器檢定資料；

19.空三加密提交

攝影測(cè)量與遙感/空三加密提交的成果：

1. 觀測(cè)與平差計(jì)算成果數(shù)據(jù)文件：1）起算數(shù)據(jù)文件；2）像點(diǎn)坐標(biāo)觀測(cè)文件；3） 整體平差后的像點(diǎn)大地坐標(biāo)文件；4）域內(nèi)影像的外方位元素文件

2. 整體平差數(shù)據(jù)文件；

3. 區(qū)域網(wǎng)分區(qū)圖、區(qū)域網(wǎng)縮略圖、技術(shù)總結(jié)；

（提示：根據(jù)共線方程用到的數(shù)據(jù)、產(chǎn)出的數(shù)據(jù)）

20.DLG提交成果

攝影測(cè)量與遙感/數(shù)字線劃圖（立體圖DlG）的提交成果：

1. 地形圖接合表；

2. 地形數(shù)據(jù)文件；

3. 回放地形圖；（打印輸出符號(hào)化DLG圖件與調(diào)繪片內(nèi)容對(duì)照檢查。）

4. 元數(shù)據(jù)文件；

5. 圖歷薄；（指記載制圖過程中有關(guān)資料和技術(shù)問題處理情況以及質(zhì)量檢查記錄的技術(shù)檔案）

6. 檢查驗(yàn)收?qǐng)?bào)告和技術(shù)總結(jié)；

21.DEM提交成果

攝影測(cè)量與遙感/數(shù)字高程模型（DEM）的提交成果：

1. DEM數(shù)據(jù)文件接合表；

2. DEM數(shù)據(jù)文件；

2. 原始特征點(diǎn)；

3. 線數(shù)據(jù)文件；（理解為三角網(wǎng)或者內(nèi)插等高線）

4. 元數(shù)據(jù)文件；

5. 質(zhì)量檢查記錄

7. 檢查驗(yàn)收?qǐng)?bào)告和技術(shù)總結(jié)；

21.DOM提交成果

攝影測(cè)量與遙感/數(shù)字正射影像圖（DOM）的提交成果：

1. DOM數(shù)據(jù)接合表；

2. DOM數(shù)據(jù)文件；

3. DOM定位文件；（每張正射照片擺放的位置？）

4. 元數(shù)據(jù)文件；

5. 檢查驗(yàn)收?qǐng)?bào)告和技術(shù)總結(jié)；（xxx數(shù)據(jù)接合表，xxx數(shù)據(jù)文件，元數(shù)據(jù)文件，質(zhì)量檢查、驗(yàn)收?qǐng)?bào)告）

二、無人機(jī)航測(cè)應(yīng)用

目前，無人機(jī)航測(cè)獲取的高精度影像，主要通過三維實(shí)景建模軟件ContextCapture，生成DEM、三維正射影像圖、三維地表模型、三維CAD模型以及各種GIS格式的精確地理參考三維模型。其成果廣泛應(yīng)用于國(guó)家重大工程建設(shè)、災(zāi)害應(yīng)急與處理、國(guó)土監(jiān)察、新農(nóng)村和小城鎮(zhèn)建設(shè)等方面，在基礎(chǔ)測(cè)繪、土地資源調(diào)查監(jiān)測(cè)、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)字城市建設(shè)和應(yīng)急救災(zāi)測(cè)繪數(shù)據(jù)獲取等方面具有廣闊前景。

三維實(shí)景建模

ContextCapture是一款可由簡(jiǎn)單的照片和/或點(diǎn)云自動(dòng)生成詳細(xì)三維實(shí)景模型的軟件。