无人机数据采集
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. ✓ 影响到摄影比例尺成图精度
航高H
1 无人机遥感的缺点
10
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11 感的缺点
飞行时既要考虑到像点位移也要考 虑作业效率和影像获取的质量，所 以需要在曝光时间间隔与飞行器的 飞行速度间找到一个最佳值。
2.5 低空无人机相机标定
23
• 二维平面法
.
2.5 低空无人机相机标定
24
•室外三维检校场
.
2.5 低空无人机相机标定
25
.
主要内容
26
.
3 无人机航摄计划
27
.
航测无人机规范
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
12
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°
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。
.
2.3 高重叠度的匹配更稳健
.
2.1 大偏角给匹配带来困难
17
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；
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
15
.
2 无人机航飞对数据处理影响
16
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
普通定焦型
普通单反型
可量测单反型
.
镜头畸变
8
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
9
1.2 小像幅、小基高比
基线B
基线B
大像幅
小像幅
✓ 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
28
《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；
20
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。
22
曝光间隔与地面分辨率、地面速度关系
.
相同曝光时间下飞行器运动速度越 大,像点位移量越大,影像模糊程度 越高；
相同飞行器运动速度下曝光时间越 长,像点位移量越大,影像模糊程度 越高；
减少曝光时间会相应地减少进光量， 这样同样影响影像的拍摄质量；降 低飞行速度，顾虑到影像基高比就 要相应地增加曝光时间间隔，这样 就会影响作业效率；
.
最低航速
13
w为无人机重量，
Vmin
w 2
s
c
s为机翼面积，
为空气密度，
为什么要低速？
c为该机型的最大升力系数。
– 安全性
– 像点位移
– = v ·t t为曝光时间
.
1 无人机遥感的缺点
14
1.6 像点位移
摄影曝光时间误差带来像移将会带来空间分辨率的损失 • 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
无人机遥感数据采集
1
.
主要内容
2
.
1 无人机测图的优势
3
✓ 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
4
✓ 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
5
✓ 由于飞行高度低, 能够 获取高分辨率数据
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
.
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)
18
.
2.2 对相对定向的影响
19
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。
航向重叠 89.1
86.3
80.1
75.3
70.0
65.1
度(%)
自动匹配 940
770
645
510
440
348
点数
中误差 0.1
0.2
0.3
0.4
0.6
0.8
(pixel)
Βιβλιοθήκη Baidu
.
2.4 像点位移
21
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
✓ 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
6
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
7
1.1 装载非专业数码相机
数码相机
航高H
1 无人机遥感的缺点
10
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
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1 无人机遥11 感的缺点
飞行时既要考虑到像点位移也要考 虑作业效率和影像获取的质量，所 以需要在曝光时间间隔与飞行器的 飞行速度间找到一个最佳值。
2.5 低空无人机相机标定
23
• 二维平面法
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2.5 低空无人机相机标定
24
•室外三维检校场
.
2.5 低空无人机相机标定
25
.
主要内容
26
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3 无人机航摄计划
27
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航测无人机规范
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
12
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°
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。
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2.3 高重叠度的匹配更稳健
.
2.1 大偏角给匹配带来困难
17
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；
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
15
.
2 无人机航飞对数据处理影响
16
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
普通定焦型
普通单反型
可量测单反型
.
镜头畸变
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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
9
1.2 小像幅、小基高比
基线B
基线B
大像幅
小像幅
✓ 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
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《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；
20
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。
22
曝光间隔与地面分辨率、地面速度关系
.
相同曝光时间下飞行器运动速度越 大,像点位移量越大,影像模糊程度 越高；
相同飞行器运动速度下曝光时间越 长,像点位移量越大,影像模糊程度 越高；
减少曝光时间会相应地减少进光量， 这样同样影响影像的拍摄质量；降 低飞行速度，顾虑到影像基高比就 要相应地增加曝光时间间隔，这样 就会影响作业效率；
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最低航速
13
w为无人机重量，
Vmin
w 2
s
c
s为机翼面积，
为空气密度，
为什么要低速？
c为该机型的最大升力系数。
– 安全性
– 像点位移
– = v ·t t为曝光时间
.
1 无人机遥感的缺点
14
1.6 像点位移
摄影曝光时间误差带来像移将会带来空间分辨率的损失 • 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
无人机遥感数据采集
1
.
主要内容
2
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1 无人机测图的优势
3
✓ 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
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火山监测
地雷探测
1 无人机测图的优势
4
✓ 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
5
✓ 由于飞行高度低, 能够 获取高分辨率数据
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
.
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)
18
.
2.2 对相对定向的影响
19
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。
航向重叠 89.1
86.3
80.1
75.3
70.0
65.1
度(%)
自动匹配 940
770
645
510
440
348
点数
中误差 0.1
0.2
0.3
0.4
0.6
0.8
(pixel)
Βιβλιοθήκη Baidu
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2.4 像点位移
21
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
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像点位移综合分析
✓ 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
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1 无人机遥感的缺点
6
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
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1 无人机遥感的缺点
7
1.1 装载非专业数码相机
数码相机