【技术】关于倾斜航空摄影技术的优化设计的知识点（上）

shiyonghao · 发表于 2021-1-25 14:28

倾斜航空摄影技术设计在地面分辨率选择、航高计算等方面沿用了框幅式数码相机航空摄影的设计思路和内容；在航摄时间选择、航摄分区划分、影像重叠度与航线敷设设计、分区覆盖等方面，倾斜航空摄影与框幅式数码航空摄影存在差异。

航摄时间选择设计

倾斜航空摄影的对象通常是高层建筑密集的城市地区和高差较大的陡峭山区，因此航空摄影时需要特别注意太阳高度角及出现阴影，阴影太大会直接影响影像处理的效果。太阳高度角推算摄区的摄影时间参考公式为

微信图片_20210125141245.png

式中，tθ为太阳时角，单位为 (°)；hθ为太阳高度角，单位为 (°)；δθ为摄影日期的太阳赤纬，单位为 (°)；φ为摄区的平均地理纬度，单位为 (°)；Tφ为摄区地方时，单位为时。为便于后期影像判读与处理，建议高差特大的陡峭山区或高层建筑物密集的大城市要求在正午前后1 h内进行航空摄影，阴影倍数不大于1倍。

地面分辨率与航摄分区设计

在数码相机航摄时统一都使用GSD（Ground Sample Distance）概念。使用数码相机航摄时，航线设计以GSD为出发点，先由成图比例尺确定GSD，进而确定航高。在高差较小的地区航摄时，成图比例尺与GSD的对应关系如下表所示：

1611555231(1).png

倾斜航空摄影为了体现真实纹理的三维实景影像，多选择建城区或有较大高差的区域作为摄区，具有航摄面积小、影像分辨率高的突出特点。一般情况下优于0.2 m，最高甚至可达0.03 m。在地面分辨率选择、航高选择与划分航摄分区时，应当重点注意以下几点：
(1) 利用下视影像进行标准测绘产品生产时，比例尺精度选择需要严格遵循框幅式数字航空摄影规范的要求，1:500比例尺不超过5cm，1:1000比例尺在8~10 cm之间，1:2000比例尺在15~20 cm之间；航摄时需要顾及地表高差影响，高差 (包含建筑物) 大于1/4相对航高时，建议分区进行航摄。如能确保航线在直线性的情况下，分区的跨度应尽量划大。
(2) 仅生产实景三维影像数据时，可根据三维影像的目视效果合理设置地面分辨率。由于高差影响，摄区内最高点和最低点的分辨率、重叠度有较大变化。根据经验，在满足最高点重叠度的前提下，最高点、最低点与基准面分辨率不超过1.5倍为宜。如果超过1.5倍，建议分区进行航摄。

影像重叠度与航线敷设设计

在建筑物密集的城市地区倾斜摄影获取的影像存在严重的地物遮挡现象，为了获取全方位无信息盲点的倾斜影像，同时也为了多视影像的整体平差效果，应采取大重叠的影像获取方式。影像重叠度以下视相机为基础，与垂直摄影重叠度设计不同，倾斜航摄下视相机的航向重叠度一般不小于70%，也不宜过大，以80%以内为宜；旁向重叠度建议在50%~80%之间，可与航向重叠度相近。以大疆M300 RTK+赛尔102S为例我们建议航向重叠度为80%，旁向重叠度为70%。

分区覆盖设计

根据侧视相机倾斜角度和视场角的关系，航向和旁向覆盖超区分区边界线理论值计算公式为
微信图片_20210125141453.png

式中，P为航向或旁向重叠度；θ为倾角；β为视场角。在实际飞行中，由于大气等各因素的影响，航向或旁向覆盖超出边界线的实际值一般按照基线数=理论值+2、航线数=理论值+1进行计算。当倾斜角为45°，视场角为40°、52°，航向和旁向重叠度均设计为70%时，超区分区边界线的理论值计算为5和4，即航摄时航带内超出7条基线，摄区范围外侧需要超出5条航线。

检校场航摄设计

由于普通数码相机为非量测型相机，当用于测量时，还需要进行严格的相机标定以获取其内方位元素及镜头畸变参数，相机畸变参数的准确性会影响空三加密精度，赛尔102S倾斜摄影相机出厂前都经过精密的双重检校。

相机的光学畸变参数主要考虑径向畸变与切向畸变。光线在远离透镜中心的地方比靠近中心的地方更加弯曲，可以理解为沿中心半径方向越远畸变越大，径向畸变参数K1、K2、K3。切向畸变可以理解为沿圆切方向的畸变，切向畸变参数P1、P2。

室内检校场：室内三维检校场是应用数码相机不同角度近景拍摄一组照片，通过对标靶相对关系计算，即可输出相机的初始标定参数。图示为赛尔定制版相机检校软件。

微信图片_20210125141533.jpg