基于尺度/旋转不变的全自动相对定向(无人机影像 – 影像旋偏角较大)
2.2 对相对定向的影响
• 基高比小：由于无人机获取的影像重叠度大，摄影 时的基线短，而基线越短，所成的交会角就会小， 极大程度的影响了测图的高程精度，如果仍然按传 统方法用相邻影像构成立体相对，高程精度就很难 得到保证。一般处理办法是通过隔片构成立体相对， 通过增加基线长度和增大前方交会角的方式，提高 测图的高程精度。 • 大偏角：当无人机在几百米高空飞行时，由于其自 身的质量较轻、气流影响较大，使其在空中的姿态 很不稳定，导致获取的影像存在较大的畸变差，并 且相邻影像的亮度、对比度的差距也较大，降低了 同名点匹配的数量和精度，而影像的相对定向的精 度与匹配特征点的数量和精度密切相关。
普通定焦型 普通单反型 可量测单反型
镜头畸变
• 从左图中的我们直接看出可以看出边缘像片点的镜头畸 变值较中间大，而右图给出了镜头畸变大小与点离像主 点距离的模拟的函数关系。
1 无人机遥感的缺点
1.2 小像幅、小基高比
基线B 基线B
小像幅
航高H
大像幅

相机性能和无人机性能之间的平衡

考虑到拍摄响应和实际像幅，不能飞得太低
• 摄影相机安装在无人机的移动平台上，在相机曝光时间内飞行器的运动 产生的像点位移会造成影像模糊。对于大型专业宽幅量测数码航空相机 会通过时间延迟与向前运动补偿来消除像点位移影响。但对于无人机搭 载的中幅甚至小幅的非量测相机，这些像点位移是没法得到补偿的。
主要内容
2 无人机航飞对数据处理影响
• • • • • 大偏角给匹配带来困难 基高比小和大偏角对相对定向的影响 高重叠度的匹配更稳健 像点位移降低了像点量测精度 非专业相机的镜头畸变
2.5 低空无人机相机标定
• 二维平面法
2.5 低空无人机相机标定
•室外三维检校场
2.5 低空无人机相机标定
主要内容
3 无人机航摄计划
航测无人机规范
• 《无人机航摄安全作业基本要求》， 编号为CH/Z 3001－2010； • 《无人机航摄系统技术要求》， 编号为CH/Z 3002－2010； • 《低空数字航空摄影测量内业规范》， 编号为CH/Z 3003－2010； • 《低空数字航空摄影测量外业规范》， 编号为CH/Z 3004－2010； • 《低空数字航空摄影规范》， 编号为CH/Z 3005－2010。
• 选择航摄时间，既要保证具有充足的光照度，又要避免过 大的阴影。
3.2 航空摄影
3.2.2 航飞
起
飞
降
地面站 空中飞行
落
3.2 航空摄影
3.2.3 航带整理
3.2 航空摄影
3.2.4 飞行质量
• A、像片重叠度
– 航向重叠度一般应为60%-80%；最小不应小于53%。 – 相邻航线的像片旁向重叠度一般应为15%-60%，个别最小不应小 于8%。

在空中飞行, 视点高， 地面地物遮挡少, 便于 获取高质量的纹理信 息用于3D建模和小范 围测图作业
1 无人机遥感的缺点
• • • • • • 装载非专业数码相机 小像幅、小基高比 影像数量多 抗风能力差, 稳定性差 重叠度高，偏角大 存在像点位移
1 无人机遥感的缺点
1.1 装载非专业数码相机 数码相机

影响到摄影比例尺成图精度
1 无人机遥感的缺点
1.3 影像数量多
• 像幅小，像片多，影响处理效率，需要更多的控 制
• 举例：对6km2 方某地进行航拍，
① 无人机平台装载Cannon 450D相机、
全部相片数达1200张 ① 传统航测平台使用DMC相机 全部相片不超过300张
1 无人机遥感的缺点
3.1 工作准备
3.1.1 无人机的选择 • 飞行速度
飞行速度越慢，像点位移越小
• 飞行平稳度
飞机平稳，保证重叠度
• 续航时间
续航时间长短，直接影响作业效率
• 有效荷载
可装载的相机类型（+镜头）
• 易操作性 • 维修保养
3.1 工作准备
3.1.2 航摄范围的确定
• 根据选定的实验区在对应的地形图上确定 出测图范围和摄影范围；
1.4 抗风能力差, 稳定性差
• 由于体积小飞行中抗风能力差, 稳定性差, 载重量少
1 无人机遥感的缺点
1.5 重叠度高、偏角大
• 航向重叠度能达到 70-85%，旁向重叠 35-55%，但受相机 姿态的影响，所拍摄 影像间的预设重叠度 无法得到严格保证 • 相邻影像间很可能存 在较大的旋角和上下 错动，最大旋转角可 能达到 20°
• 飞行前布控，可以提高精度。圆形点较优 • 飞行后布控，平面内的标志点较优
3.1 工作准备
3.1.5 控制点布设及测量
3.1 工作准备
3.1.5 控制点布设及测量
3.2 航空摄影
3.2.1 摄影季节和航摄时间的选择
• 航摄季节应选择本摄区最有利的气象条件，并要尽可能的 避免或减少地表植被和其他覆盖物对摄影和测图的不良影 响，确保航摄像片能够真实地显现地面细部。
2.1 大偏角给匹配带来困难
• 由于无人机姿态不稳定的特性，决定了相邻影 像间很可能存在较大的旋偏角和上下错动，无 法使用传统的灰度影像匹配算法获取同名点， 具体在以下三个方面：
– 像间的左右重叠度和上下重叠度变化大，加上低空 遥感影像摄影比例尺大，造成表面不连续地物（如 高楼）在影像上的投影差大，因而无法确定匹配的 搜索范围； – 相邻影像间的旋偏角大，难以进行灰度相关； – 飞行器的飞行高度、侧滚角和俯仰角变化大，从而 导致影像间的比例尺差异大，降低了灰度相关的成 功率和可靠性
2.3 高重叠度的匹配更稳健
• 影像的重叠度越大 ( 也即基线越短 ) ，相邻影像间的差异越小， 自动匹配越容易，匹配点越多，相对定向的精度也非常好。 • 随着影像重叠度的减小 ( 也即基线变长 ) ，影像间的差异变大， 由姿态引起的影像间的差异比较明显，造成匹配的同名点数不 断减少，相对定向精度逐渐降低，在重叠度低于65％时(大于60 ％)，匹配困难。
4 航摄成果质量检查
4.3 像片旋偏角
相邻像片的主点连线与像幅沿航 线方向的两框标连线之间的夹角 称像片的旋偏角。
实际航空摄影时，可通过设置摄 影仪在其座架中的旋转角从而消
1
2
除或减小旋偏角，以达到理想的 立体覆盖效果。
4 航摄成果质量检查
4.4 航线弯曲度
航线弯曲：把一条航线的航摄像片根据地物经线叠拼起来， 每张像片的主点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯曲曲 的折线。 航线弯曲度 ——最大弯曲矢距（δ ）与航线长度（L）之比
3.1工作准备
航飞路线设计
飞行设计
• 重叠度
通常采用航向75%旁向50%重叠，保障60%30%重叠要求
• 航高
充分顾及影像的有效分辨率，并非航高越低分辨率越高
• 有风天气
尽量避免有风天气飞行，特殊情况采用高重叠度方式进 行飞行，减小后期处理工作量和保证处理精度
3.1 工作准备
3.1.5 控制点布设及测量
航向重叠 度(%) 自动匹配 点数 中误差 (pixel) 89.1 86.3 80.1 75.3 70.0 65.1
940
770
645
510
440
348
0.1
0.2
0.3
0.4
0.6
0.8
2.4 像点位移
• • • • •
飞行器的地面速度 相机曝光时间 焦距长度 c 飞行器的飞行高度 像元大小
像点位移综合分析
Lx
Px
4 航摄成果质量检查
4.2 像片倾斜角 • 一般根据像片边缘或角隅上圆水准气泡影像偏离 其中心的程度进行检查，尤其要注意检查整条航 线相邻像片上水准气泡偏离其中心的方向和位置 是否有明显的移动。无水准气泡记录的像片可在 已有的地形图上选择若干明显地物点作为控制点 用摄影测量方法进行测算检查。
• F、记录资料的填写
– 每次飞行均应认真填写飞行报告表和摄影处理参考表等原始记 录资料，并随所摄航片送交摄影处理工序存查。
3.2 航空摄影
3.2.5 摄影质量 • 正确选择滤光镜，确保曝光量正常，底片密度和 反差适中、影像清晰、色彩丰富、颜色饱和、彩 色平衡良好。 • 直接观察像片，应能辨认出与航摄比例尺相适应 的细小地物影像，能够建立清晰的立体模型，能 确保立体量测的精度。
无人机遥感数据采集
主要内容
1 无人机测图的优势

由于采用无人及远距离操作、适合于人无法达到的危险地区作业
大坝监测
滑坡与塌方调查
冰川与泥石流监测
雪崩
火山监测
地雷探测
1 无人机测图的优势

由于体积小、重量轻，一般不算做飞行器受限制小, 搬运方便
1 无人机测图的优势

由于飞行高度低, 能够
获取高分辨率数据
主要内容
4 航摄成果质量检查
4.1 像片重叠度 • 将相邻两张像片按其中心附近2cm范围的地物重 叠后，再将重叠百分尺的末端置于第二张像片的 边缘，读取第一张像片边缘在重叠百分尺上的分 划值，此值即为像片的航向重叠度。
S
1
S2
Px 1)航向重叠度 q x Lx
2)旁向重叠度
qy
Py Ly
3.1 工作准备
3.1.3 航摄仪和摄影比例与航高的确定
• 根据测图方法、仪器设备、比例尺和测图精度等要求综合 选择与其相匹配的航摄相机。 • 数码航空摄影的地面分辨率GSD取决于飞行高度。
3.1 工作准备
3.1.4 航飞路线设计
• 在避开航摄范围内高压电力线和军民航空器的前提下，保 证航摄飞行路线的直线性，并把项目区分成若干测段每一 测段再分为若干航带，这样便于航摄作业。