一种无人机区域航拍山体重叠率确定方法与流程

1.本发明属于无人机航拍技术，尤其涉及一种无人机区域航拍山体重叠率 确定方法。


背景技术：

2.目前无人机区域航拍生产正射影像采用的地面站软件显示的重叠率是以 起飞点高程为基准的，这也就导致从事区域航拍的工作人员为了满足整个区 域的重叠率而不得不选择整个区域的最高点作为起飞点，但这同时也导致了 作业的复杂性和危险性增加，因为不得不爬到最高点去起飞，或者和最高点 差不多的位置起飞，此时只能凭经验估计比起飞点高的山体是否可以满足覆 盖率，航拍之后通过软件，以较低的分辨率快速出图，测试结果是否满足要 求，若不满足还需补拍重叠率不满足要求的区域。
3.其一般的流程步骤如下：
4.1、了解并航拍区域情况，如有准确边界可事先勾画好拍摄矢量区域，并 导入如dji gs pro的地面站软件；
5.2、规划控制点布设位置，并根据地形和道路情况初步确定起飞点位置；
6.3、现场布设控制点靶标，并测量控制点的精确位置；
7.4、寻找区域内最高点或次高点并确定最终起飞点；
8.5、规划航线，根据起飞点位置设置航向和旁向重叠率，若起飞点位置处 于最高点附近，则重叠率可以设置低一些，若起飞点位置处于较低的位置， 则重叠率可以设置得高一些；
9.6、开始航拍，采集好数据后将所有航拍数据导入软件进行快速检查处理， 以检查所有照片是否满足软件要求的重叠率，若不满足，则需要补拍；
10.7、若照片满足要求，则野外作业完成，后续将在室内对数据进行高精度 处理。
11.市场上广泛应用的地面站软件有一个缺点，就是在山区地形起伏较大的 地区，起飞点设置满足要求的重叠率，遇到高于起飞点较多的山峰，则山体 的重叠率可能达不到要求，导致后面需要补拍或者成果出现空洞，虽然都知 道山体高于起飞点越多，重叠率越低，但对于多大的高差是可以接受的？地 面站软件并没有提供可以参考的数据，导致只能凭借经验来设置尽可能高的 重叠率，但一方面若重叠率设置过高，则飞行时间太长，可能延误工程进度， 浪费宝贵的作业时间，另一方面，若重叠率设置过低，则可能导致较高的山 体无法达到重叠率要求。


技术实现要素：

12.本发明要解决的技术问题是：提供一种无人机区域航拍山体重叠率确定 方法，以解决无人机区域航拍时，当无法到达区域的最高区域，或者到达最 高区域的代价较高，航拍的照片不够导致后期需要补拍等操作，或者重叠率 设得过高导致浪费航拍电池和时间等技术问题。
13.本发明技术方案为：
14.一种无人机区域航拍山体重叠率确定方法，它包括：通过叠加航拍区域 的dem数据和预计起飞地点的高程和重叠度数据，对于比起飞点高的高程点， 逐点计算每个点的重叠率，对于重叠率低于无人机数据处理软件要求阈值的 区域，进行警示，动态调整航线的重叠率，使得所有区域均满足处理软件要 求的重叠率。
15.所述计算所有区域的重叠率的方法为：
16.假设镜头视场角为2α，起飞点设置航高为h，山体高度为h，旁向重叠 率为β，山体高度上两张照片的重叠宽度为y
′
，则在起飞点高度，照片覆 盖的地面宽度为：
17.x＝2htan(α)
18.照片重叠宽度为：
19.x
′
＝βx＝2βhtan(α)
20.在山体上的照片覆盖宽度为：
21.y＝2(h-h)tan(α)
22.然后根据三角形的边角关系得到：
[0023][0024]
其中δ＝90
°
α，η＝90
°‑
α-arctan(2h/x’)；
[0025]
从而解算出
[0026]
最后得到山体的新重叠率为：
[0027][0028]
所述动态调整航线的重叠率的方法为：提供软件滑块模拟精确调整重叠 率，若达到某个值时刚好可以使全区域的重叠率达到要求，则此值即为在某 个起飞点需要设置的最低重叠率。
[0029]
本发明的有益效果：
[0030]
本发明为了解决无人机区域航拍时，当无法到达区域的最高区域，或者 到达最高区域的代价较高，而不得不选择高度较低的起飞点时，用于检查设 计的重叠率是否满足要求。主要的方法是通过叠加航拍区域的dem数据和预 计起飞地点的高程、重叠度等数据，对于比起飞点高的高程点，逐点计算每 个点的重叠率，对于重叠率低于无人机数据处理软件要求阈值的区域，进行 标红警示，从而可以动态调整航线的重叠率，使得所有区域均满足处理软件 要求的重叠率。
[0031]
本发明的优点是改变以前由起飞点定性估计山体重叠率的方式，变为定 量计算区域所有重叠率的方式，这样可以避免航拍的照片不够导致后期需要 补拍等操作，或者重叠率设得过高导致浪费航拍电池和时间，节约了人力物 力；本发明根据区域的dem数据，实现对重叠率的调整由定性调整变为定量 调整，能保证所有区域的重叠率达到软件处理要
求，并能看到所有区域的重 叠率高低。
[0032]
解决了无人机区域航拍时，当无法到达区域的最高区域，或者到达最高 区域的代价较高，航拍的照片不够导致后期需要补拍等操作，或者重叠率设 得过高导致浪费航拍电池和时间等技术问题。
附图说明
[0033]
图1为本发明山体重叠率计算原理示意图；
[0034]
图2为本发明具体实施方式航拍流程示意图。
具体实施方式
[0035]
本发明的目的是为了解决无人机区域航拍时，当无法到达区域的最高区 域，或者到达最高区域的代价较高，而不得不选择高度较低的起飞点时，用 于检查设计的重叠率是否满足要求。主要的方法是通过叠加航拍区域的dem 数据和预计起飞地点的高程、重叠度等数据，对于比起飞点高的高程点，逐 点计算每个点的重叠率，对于重叠率低于无人机数据处理软件要求阈值的区 域，进行标红警示，从而可以动态调整航线的重叠率，使得所有区域均满足 处理软件要求的重叠率。
[0036]
本发明重叠率的计算过程为：
[0037]
通过原高度上的照片重叠率(这里以旁向重叠率为例计算，因为旁向重 叠率一般设置会比航向重叠率低)，推导出山体高度上的照片重叠率，计算原 理示意图如图1，推导过程如下：
[0038]
假设镜头视场角为2α，起飞点设置航高为h，山体高度为h，旁向重叠 率为β，山体高度上两张照片的重叠宽度为y
′
，则在起飞点，照片覆盖的地面 宽度为：
[0039]
x＝2htan(α)
[0040]
照片重叠宽度为：
[0041]
x
′
＝βx＝2βhtan(α)
[0042]
在山体上照片的覆盖宽度为：
[0043]
y＝2(h-h)tan(α)
[0044]
然后根据三角形的边角关系得到：
[0045][0046]
其中δ＝90
°
α，η＝90
°‑
α-arctan(2h/x’).
[0047]
从而解算出
[0048]
最后得到山体的新重叠率为：
[0049]
[0050]
根据得到的山体重叠率计算结果，可得到区域内任意高程点最新的重叠 率，因而在野外作业时最新的流程为(见图2)：
[0051]
当起飞点不位于最高区域附近，此时若按照软件的重叠率要求设置区域 重叠率，有可能导致山体部分重叠率达不到软件的最低要求，更谈不上质量 了。根据本专利的方案，此种情况可根据区域的dem(数字高程模型)数据 (分辨率最高为全球12.5米分辨率)和起飞点高程，计算所有区域的重叠率， 对不能满足重叠率要求的区域进行突出显示，同时提供软件滑块模拟精确调 整重叠率，若达到某个值时刚好可以使全区域的重叠率达到要求，则此值即 为在某个起飞点需要设置的最低重叠率，此时将此值输入地面站软件即可完 成设置，之后即可开始航拍。
[0052]
本发明所述航向重叠率指两张照片沿航线飞行方向重叠的长度占单张相 片长度的比例。
[0053]
本发明所述旁向重叠率指相邻航两张相邻照片重叠的宽度占单张相片宽 度的比例。
[0054]
本发明所述dem指数字高程模型，表征地形高度的数据。