如果测区为山区地形起伏大小怎么判断较大哪种无人机？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-10-20 12:50 标签： 地形起伏大小怎么判断

利用低空无人机倾斜摄影技术快速获取多角度影像数据，通过自动实景三维建模和三维模型立体量测技术，从而实现免外业调绘的高精度大比例尺地形图测绘。本文通过具体生产实验，详细介绍基于无人机倾斜摄影测量技术的大比例尺地形图作业流程，并通过精度分析，验证了此方法的可行性。

近年来迅速发展的无人机航测技术，具有机动灵活、作业高效迅速、可高频监测关键区域以及成本低廉等特点，在应急保障和小区域地形图测绘领域具有明显的优势。但无人机航测系统搭载的单一普通数码相机，获取的影像畸变严重，倾斜角和旋偏角较大，同时普通数码相机，像幅偏小，导致小的基高比。由于普通数码相机以上这些缺点，采用传统航测生产方式很难满足大比例地形图测绘的要求。本文通过无人机飞行平台搭载倾斜相机，采用倾斜摄影的方式获取高重叠度影像数据，利用自动实景三维建模和三维模型立体量测技术，实现免外业调绘的高精度大比例尺地形图测绘，并通过具体实验验证此技术路线的可行性。

测区位于青岛市高新区沟角村，属于丘陵地形。外业航空摄影通过四旋翼无人机，搭载2个SONY7R微单相机，与垂直方向成45°夹角，南北和东西航线各飞一次，获取地物侧面纹理;再搭载1个SONY7R微单相机进行一次垂直摄影，获取地物顶面纹理。设计航线相对航高120m，航向和旁向重叠度分别为80%、75%，整个测区21条航线，630张影像。为辅助后续数据处理，测区采用区域网布点模式，布设13个外业像控点及检查点，实验区域范围及像控点的布设如图1

实景三维模型建立及大比例地形图测绘

本文通过无人机飞行平台搭载倾斜相机，采用倾斜摄影的方式获取测区的影像数据，利用自动建模的技术构建实景三维模型;在构建的实景三维模型基础上，通过三维立体量测技术，采集地物地貌特征点、线、面，最后通过内业编辑的方式制作地形图，从而省去烦琐的外业调绘工作，为快速制作大比例尺地形图测绘提供一种新的解决方案。基于无人机倾斜摄影的大比例尺地形图测绘技术路线如图2所示。

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摘要：针对现有的LiDAR航线设计软件绝大多数针对大中型无人机，主要依靠飞行人员根据实际经验敷设航线，少数采用传统摄影测量改变基线长度的方式实现复杂地势下LiDAR航线自动敷设，但高地势地区航线较密，飞行成本高，有局限性，目前能实现轻小型无人机载LiDAR航线自主敷设的软件很少等问题，参照轻小型机载LiDAR的特点，提出一种复杂地势下基于DEM改变航高的航线设计方法。以延庆某山区进行试验。结果表明：该方法适当放宽分区高差限制，综合考虑地形信息、飞机性能等要素，使得单条航带点云密度得到保证，提高航线规划效率，节约飞行时间。将考虑DEM与未考虑DEM两种方式对比，确保重叠度，满足工程点云密度，便于后期数据处理。

随着城市发展对数字化等多种需求的增加，愈发需要高精度空间信息数据辅助城市工作的进行，多种类三维描述在城市建设中愈显重要。相比二维数字模型，三维数据让空间信息的呈现更直观，便于专业和非专业人士做出快速精准的分析判断，三维激光扫描技术的发展为高精度地物三维信息的获取提供新思路，以飞机为载体，通过多次回波高速获取的海量激光点云数据为模型构造提供数据源，能快速获得地面对象的形状信息进而完成模型构建。

Ranging，LiDAR）以其特有优势成为三维建模的研究热点，作为高效率、非接触式的主动对地遥感系统，由高精度定位系统、激光雷达扫描系统、相机系统和中心控制系统4部分组成，可有效获取地表三维点信息、回波信息（包括强度、次数等）和扫描信息（包括方向、角度等）。同时搭载飞机进行激光扫描获取点云数据的方法具备实时性、高精度、高速度、穿透力强等优势，突破了单点作业模式，能高效获取大量三维点位坐标，在数字城市、数字电网、林业保护及古建筑修复等领域发挥着愈发重要的作用。对于机载激光雷达获取点云数据而言，合理的无人机LiDAR飞行规划对保证数据质量有重要意义，在满足工程要求的同时，减少不必要飞行，有助于提高工作效率，节省飞行成本。但现有的针对轻小型机载LiDAR的航线设计软件自主敷设能力弱，需人工基于工作经验手动设计航线。由于飞行高度随扫描仪参数改变而变化，航线重叠度受地形起伏影响不能忽略，在地形变化较大地区作业员为保证数据的完整性，通常采用提高旁向重叠度的方法来设计航线，加大飞行工作量，导致资源浪费。

LiDAR作为新兴的三维数据获取技术发展时间较短，针对机载LiDAR航线设计的研究较少，轻小型多旋翼无人机能更灵活地采集LiDAR点云，获取的数据精度更高，因而，研究轻小型无人机航线自主敷设对保证高密度点云和提升实际效率有重要意义。国内外近年来有不少研究，国外Leica[2]已实现3D影像与2D平面规划相结合以规避障碍物，并基于数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）变化手动设计航线的方法，但该方法只针对LAS50航空激光扫描系统；国内已有基于DEM改变基线长度实现大中型无人机机载LiDAR航线敷设[3]的方法，但轻小型无人机飞行高度有限，不适用该航线设计方法。因此，本文针对轻小型机载LiDAR，利用vc++编程制作航线自主设计软件，以大疆M600无人机搭载Riegl VUX-1UAV轻小型机载激光扫描仪[4]的机载LiDAR系统为研究对象进行实验，结合该系统对数据采集的影响，以延庆山区为例，导入测区DEM实现复杂地形下航线自主敷设。

对于机载LiDAR而言，点云数据三维空间坐标的获取是由激光扫描仪对激光进行发射、接收及时间间隔计算得到的。本文研究的轻小型机载LiDAR系统，其搭载的Riegl VUX-1UAV扫描仪能够获得均匀分布的LiDAR点云数据，该扫描仪的扫描方式属于超高速旋转镜扫描，每转一圈产生一条扫描线，单条航带上是单向、平行的扫描线，单一航带上激光点云的分布取决于单条扫描线上点云分布，因扫描仪发射激光的特性，扫描线上的激光点距离扫描仪垂直地面的位置越远，激光点间距越大。LiDAR点云数据获取效率与航摄区域面积有关，在同一区域内，数据获取效率主要与航带重叠度和系统参数有关。

通常情况下，在地形起伏较大地区，会通过增加相邻航带间重叠度，增加单条航带边缘处的点密度，来保证航摄区域获取的数据满足总体点密度要求。但是航带重叠度越大，相邻航带的重叠区域越大，航摄区域内需要敷设的航线数目会相应增加，进而增加工作量，使数据获取效率降低。同时航带间重叠过大会造成数据冗余，后期内业数据处理工作量大，因此旁向重叠度对LiDAR数据获取影响很大。

于此同时，机载LiDAR系统参数本身对航线自主敷设和敷设效率都有影响，系统参数包括扫描仪参数和飞行器参数。不同扫描仪性能不同，发射激光方式及自身相关参数都有区别。扫描仪参数影响单条扫描线长度，单条扫描线长度决定旁向航带宽度，即单条航带宽度，进而影响航线自主设计和敷设效率。机载LiDAR数据的获取与扫描带宽与视场角和飞行航高等有关。扫描仪的激光脉冲频率PRR即每秒发射的脉冲激光个数，直接决定激光点云密度，对点云数据有直接影响。飞行器参数对测区航线设计的影响主要集中在飞行速度上，对单条航带的数据获取产生影响。

2、轻小型无人机机载LiDAR自主航线设计方法

航线设计是数据获取的前提，制定合理的飞行计划有助于在提升飞行效率的同时确保数据达到预期效果，在设计航线时应遵循《机载激光雷达数据获取技术规范》中飞行及航线设计的注意事项[5-6]，按照测区地形概况对其进行区域划分，计算初始航高并附初值；飞行时能依据地况改变实际航高以确保数据满足工程要求点密度，通过改变基线长度保证地势最高点处旁向重叠度满足要求；同时设置超飞比例进行航线自动敷设。分析了轻小型机载LiDAR系统飞行平台特性及LiDAR扫描仪工作参数，并针对飞机飞行效率对系统参数进行研究，有效提高航线规划效率，节约飞行时间，便于前期根据点密度要求进行飞行规划和数据检测。

基金项目：基于国产航空航天遥感影像的高精度复合测绘技术及应用示范，（2016YFE0205300）

来源： 测绘科学 陈玥，李英成、李兵、刘晓龙

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