一种无人机航摄抗侧风航线确定方法与流程

本发明涉及低空摄影测量技术领域，具体涉及一种无人机航摄抗侧风航线确定方法。

背景技术：

无人机摄影测量技术用于地形测绘已广泛应用，成果质量的可靠性依赖航摄影像航向重叠度和旁向重叠度达到规范要求。实际航摄飞行中迫于工期压力，天气条件无法十分理想，受持续侧向气流影响，飞行姿态会朝向单侧持续性倾斜，按照传统“套耕航线”设计会导致一半数量航线旁向重叠度不足，一半数量航线旁向重叠度过大，可能造成航摄漏洞或过大工作量。

技术实现要素：

为了克服现有航线旁向重叠度过大，可能造成航摄漏洞或过大工作量的问题，本发明提供了一种无人机航摄抗侧风航线确定方法，本发明在持续侧向风影响飞机侧向倾斜航摄时，提供较为均匀可靠的航线旁向重叠度，提升航摄质量稳定性和摄影测量空中三角测量精度。

本发明的目的之一在于：本发明中的摄区一半航线航向保持一致，另一半航线反向。

本发明的目的之二在于：本发明在持续侧风影响下摄区航线间旁向重叠度均匀无漏洞，不会出现侧风条件下传统“套耕航线”的隔航带旁向重叠不均匀问题。

一种无人机航摄抗侧风航线确定方法，具体包括以下步骤:

步骤一，航线设计参数计算，通过摄区地形、航摄仪参数、规范精度指标综合计算航线设计参数；

步骤二，抗风航线绘制，根据步骤一得到的航线设计参数中的航线间隔和绝对航高并结合摄区测绘范围线铺设规则航线，设定航摄起降点，确定首条返航航线号，然后进行抗风航线顺序绘制，调整中间航线间隔，最终返回航摄起降点。

所述的步骤一中的规范精度指标至少包括设计地面分辨率、航向重叠度和旁向重叠度。

所述的步骤一中，航线设计参数至少包括航线间隔、相对航高、绝对航高、摄影基线。

所述的步骤一中，航摄仪为相机。

所述的步骤一中，航摄仪参数至少包括有效像幅、像元大小和相机主距。

所述步骤二中抗风航线绘制，至少包括如下步骤：

步骤201：根据工程属性建立测区工程文件，对航摄资料确定后进行归档；

步骤202：设定航摄起降点坐标a0（b,l,h），航线从该点开始绘制；

步骤203：在测区范围线内搜索测区范围线最长边，选择最长边为主航线方向；

步骤204：根据步骤103中计算的航线间隔、航线高度参数自动铺设覆盖整个摄区的航线阵列，航线总数n（n=1,2，3…n）条；

步骤205：确定首条返航航线号r，当n为偶数时，r=n/2+1；当n为奇数时，r=(n+1）/2+1；

步骤206：抗侧风飞行航线绘制顺序为：1,r,2,r+1,3,r+2…,直至航线遍历完毕；

步骤207：确定是否补飞加密航线，当r-1与r两根航线的像片平均横滚角和平均旋偏角均大于10度时，需要在该两条航线中间补飞一条加密航线，之后执行步骤208，确保该两条航线像片重叠度满足航线设计需求；否则，执行步骤208；

步骤208：航线返回起降点a0（b,l,h），航线绘制结束。

步骤203中，在测区范围线内搜索测区范围线最长边，选择最长边为主航线方向，具体步骤为：计算最长边两端点与起降点距离，以最近端点作为有效航线绘制起点，也是航线方位角起点，另一端点作为航线方位角终点，计算方法采用测绘学中坐标方位角计算方法进行。

所述的工程属性至少包括工程编号、工程名称、测绘比例尺、负责人、建档日期。

本发明的有益效果为：

本发明中的摄区一半航线航向保持一致，另一半航线反向。

本发明在持续侧风影响下摄区航线间旁向重叠度均匀无漏洞，不会出现侧风条件下传统“套耕航线”的隔航带旁向重叠不均匀问题。

本发明在持续侧向风影响飞机侧向倾斜航摄时，提供较为均匀可靠的航线旁向重叠度，提升航摄质量稳定性和摄影测量空中三角测量精度。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为航高与地面分辨率关系。

图2为抗风航线示意图。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有航线旁向重叠度过大，可能造成航摄漏洞或过大工作量的问题，本发明提供了如图1-2所示的一种无人机航摄抗侧风航线确定方法，本发明在持续侧向风影响飞机侧向倾斜航摄时，提供较为均匀可靠的航线旁向重叠度，提升航摄质量稳定性和摄影测量空中三角测量精度。

本发明的目的之一在于：本发明中的摄区一半航线航向保持一致，另一半航线反向。

本发明的目的之二在于：本发明在持续侧风影响下摄区航线间旁向重叠度均匀无漏洞，不会出现侧风条件下传统“套耕航线”的隔航带旁向重叠不均匀问题。

一种无人机航摄抗侧风航线确定方法，具体包括以下步骤:

步骤一，航线设计参数计算，通过摄区地形、航摄仪参数、规范精度指标综合计算航线设计参数；

步骤二，抗风航线绘制，根据步骤一得到的航线设计参数中的航线间隔和绝对航高并结合摄区测绘范围线铺设规则航线，设定航摄起降点，确定首条返航航线号，然后进行抗风航线顺序绘制，调整中间航线间隔，最终返回航摄起降点。

本发明通过对无人机航摄在侧风持续影响下的“套耕航线”进行改进，具体步骤包含航线确定参数计算模块和抗风航线绘制。航线确定参数计算模块加载了全球dem数据和摄区kml格式范围线，进行了顾及地形起伏的严密航摄参数计算。抗风航线绘制，首先需要计算首条返航航线代号r，该航线将整个摄区航线分割为两个朝向航线，按照抗风航线绘制顺序绘制所有航线，最终调整中间航线间隔。如此以来，在持续侧风影响下摄区航线间旁向重叠度均匀无漏洞，不会出现侧风条件下传统“套耕航线”的隔航带旁向重叠不均匀问题。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，所述的步骤一中的规范精度指标至少包括设计地面分辨率、航向重叠度和旁向重叠度。

所述的步骤一中，航线设计参数至少包括航线间隔、相对航高、绝对航高、摄影基线。

所述的步骤一中，航摄仪为相机。

所述的步骤一中，航摄仪参数至少包括有效像幅、像元大小和相机主距。本实施例中的航摄仪为相机。

所述步骤一中航线设计参数计算，至少包括以下步骤：

步骤101：选择具体航摄仪型号或输入自定义航摄仪参数：有效像素、像元大小、相机主距；

步骤102：加载30米格网srtmdem地形数据和测区kml格式范围线矢量文件；

步骤103：加载步骤102后，根据需求，输入设计地面分辨率、航向重叠度、旁向重叠度、摄区最小高程、摄区最大高程及摄区基准面高程；

步骤104：输入步骤103的数据参数后计算出航线间隔、摄影基线、相对航高、最低点分辨率、最高点航向重叠度、最高点旁向重叠度。

所述步骤一中航线设计参数计算，如图2所示，至少包括如下步骤：

步骤101：选择具体航摄仪型号或输入用户自定义相机技术必要参数：有效像幅、像元大小、相机主距；

步骤102：加载免费公开的30米格网srtmdem地形数据和测区通用的kml格式范围线矢量文件，用于确保全区因地形起伏地面分辨率与重叠度完全达标。

步骤103：根据项目技术设计需求，输入设计地面分辨率、航向重叠度、旁向重叠度、摄区最小高程、摄区最大高程及摄区基准面高程。

步骤104：采用无人机航空摄影航线设计参数计算软件，计算出航线间隔、摄影基线、相对航高、最低点分辨率、最高点航向重叠度、最高点旁向重叠度。航高计算原理如图1所示，计算方法为摄影测量行业公知计算方法。

式中：h-飞行高度；f-镜头焦距；

a-像元尺寸；gsd-地面分辨率。

所述步骤二中抗风航线绘制，至少包括如下步骤：

步骤201：根据工程属性建立测区工程文件，对航摄资料确定后进行归档；

步骤202：设定航摄起降点坐标a0（b,l,h），航线从该点开始绘制；

步骤203：在测区范围线内搜索测区范围线最长边，选择最长边为主航线方向；

步骤204：根据步骤103中计算的航线间隔、航线高度参数自动铺设覆盖整个摄区的航线阵列，航线总数n（n=1,2，3…n）条；

步骤205：确定首条返航航线号r，当n为偶数时，r=n/2+1；当n为奇数时，r=(n+1）/2+1；

步骤206：抗侧风飞行航线绘制顺序为：1,r,2,r+1,3,r+2…,直至航线遍历完毕；

步骤207：确定是否补飞加密航线，当r-1与r两根航线的像片平均横滚角和平均旋偏角均大于10度时，需要在该两条航线中间补飞一条加密航线，之后执行步骤208，确保该两条航线像片重叠度满足航线设计需求；否则，执行步骤208。

步骤208：航线返回起降点a0（b,l,h），航线绘制结束。

步骤203中，在测区范围线内搜索测区范围线最长边，选择最长边为主航线方向，具体步骤为：计算最长边两端点与起降点距离，以最近端点作为有效航线绘制起点，也是航线方位角起点，另一端点作为航线方位角终点，计算方法采用测绘学中坐标方位角计算方法进行。

所述的工程属性至少包括工程编号、工程名称、测绘比例尺、负责人、建档日期。

所述步骤二中，抗侧风航线绘制模块，至少包括如下步骤：

步骤201：根据工程属性（工程编号、工程名称、测绘比例尺、负责人、建档日期），建立测区工程文件，便于航摄资料规范化归档；

步骤202：设定航摄起降点坐标a0（b,l,h），航线从该点开始绘制；

步骤203：在测区范围线内搜索测区范围线最长边，选择最长边为主航线方向。具体实现方式是：计算最长边两端点与起降点距离，以最近端点作为有效航线绘制起点，也是航线方位角起点，另一端点作为航线方位角终点，计算方法采用测绘学中坐标方位角计算方法进行。

步骤204：根据步骤103计算的航线间隔、航线高度参数自动铺设覆盖整个摄区的航线阵列，航线总数n（n=1,2，3…n）条。

步骤205：计算首条返航航线号r。当n为偶数时，r=n/2+1；当n为奇数时，r=(n+1）/2+1。

步骤206：抗侧风飞行航线绘制顺序为：1,r,2,r+1,3,r+2…,直至航线遍历完毕。

步骤207：确定是否补飞加密航线。当r-1与r两根航线的像片平均横滚角和平均旋偏角均大于10度时，需要在该两条航线中间补飞一条加密航线，之后执行步骤208，确保该两条航线像片重叠度满足航线设计需求；否则，执行步骤208。

步骤208：航线返回起降点a0（b,l,h），航线绘制结束。

本发明通过对无人机航摄在侧风持续影响下的“套耕航线”进行改进，具体步骤包含航线确定参数计算模块和抗风航线绘制。航线确定参数计算模块加载了全球dem数据和摄区kml格式范围线，进行了顾及地形起伏的严密航摄参数计算。抗风航线绘制，首先需要计算首条返航航线代号r，该航线将整个摄区航线分割为两个朝向航线，按照抗风航线绘制顺序绘制所有航线，最终调整中间航线间隔。如此以来，在持续侧风影响下摄区航线间旁向重叠度均匀无漏洞，不会出现侧风条件下传统“套耕航线”的隔航带旁向重叠不均匀问题。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和工艺属本行业的公知部件和常用手段，这里不一一叙述。