3无人机数据采集学习资料.pptx
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-无人机介绍ppt课件
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16
§7.2.1 遥控飞行（2）
1.上传指令
无线电遥控的基本过程：遥控站通 过发射机向无人机发送无线电波，传递 指令，无人机上的接收机接收并译出指 令的内容，通过自动驾驶仪按指令操纵 舵面，或通过其他接口操纵机上任务载 荷。为了能正确发送遥控指令，遥控站 设有搜索和跟踪雷达，它们测量无人机
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43
§7.3.2 无人机的着陆（1）
1.脱“壳”而落 此法回收回收无人机上有价值的那
一部分，如照相机舱等。这种方法不多 用，因为回收舱与无人机分离并不容易， 而且也不经济。美国的GTD- 30 型高空 超音速无人侦察机就利用这种回收方法。
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44
§7.3.2 无人机的着陆（2）
航空航天概论
无人机
§7.1 无人机概况 §7.2 无人机的飞行控制 §7.3 无人机的起飞与着陆 §7.4 无人机的用途
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1
§7.1 无人机概况
§7.1.1 什么叫无人机 §7.1.2 无人机的发展概况 §7.1.3 无人机的特点
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2
§7.1.1 什么叫无人机（1）
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11
§7.1.3 无人机的特点（1）
1.小巧灵活
现代无人机犹如一个大航空模型， 大型的也只相当于一般的小飞机。任务 载重最高可达几百公斤，最小的只几十 公斤；飞行高度最高可达30000米，最 低可达30米；飞行速度最高 4 马赫；最 长巡航时间可达20小时。它能承受的机 动过载比有人飞机高一倍。
对飞行姿态的修正信息是通过 “ 遥测”获得的，即由无人机上的传感 器测出
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无人机PPT课件
2021
观察野生动物 气象监测 物流运输 自拍
6
无人机 基本结构
GPS
机身
电池
减震
云台
脚架
2021
螺旋桨 电调
电机
7
森瑟无人机 高性能
三
抗八级风超稳定飞行
千
米
高
抗中雨以下严酷飞行
空
Байду номын сангаас
飞 行
5公斤载重 一小时超长飞行
准
十分钟快充满电 支持连续作业
确
定 高
-10 ~ 50℃ 的超宽工作温度范围 2021
8
HAPPY WORK
THANKS
2021
9
无人机
基础知识
UAV Basic knowledge
2021
1
CONTENTS 内容
无人机 历史 无人机 优势 无人机 应用领域分类 无人机 用途 无人机 基本性能 森瑟无人机 高性能
2021
2
无人机 历史
HISTORY
1914年第一次世界大战，英国的卡德尔和皮切尔两位将军向英 国军事航空学会提出，：研制一种不用人驾驶，而用无线电操纵 的小型飞机
这种大胆的设想立即得到当时英国军事航空学会理事长戴·亨德 森爵士赏识。他指定由A.M.洛教授率领一班人马进行研制
无人机的初始使命作为训练用的靶机使用的
2021
3
无人机 优势
APPLICATION SCENE
应用场景
高空 有毒 危险 隐蔽 长时间
ADVANTAGE
无人机 优势
PRODUCT ADVANTAGES
产品优点
高效 安全 无差错 成本低廉 高精准度
数据采集方式PPT课件
简洁性
在满足国家标准的前提下、每一种编码应该是以 最小的数据量载负最大的信息量。
一致性
编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出 现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。
属性数据的采集
•2.2 属性数据的编码——编码内容 1、标识部分
用来标识属性数据的序号，可以是简单的连续编号，也可划分不同层次进 行顺序编码
第3页/共16页
02 属性数据的采集
第4页/共16页
2、属性数据的采集
• 2.1 空间数据的属性采集有哪些任务？ 包括各类调查报告、文件、统计数据、实验数据与野外调查的原始记录等，如 人口数据、经济数据、土壤成份、环境数据。 对于要输入属性库的属性数据，通过键盘直接键入或文件、表格、数据库导入。 对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性数据，则必须进行编码输入。
第10页/共16页
图形数据的采集
数据采集方法
数字化设备：扫描仪、摄影测量设备
特
点：范围大，速度快
使 用 范 围：大面积GIS数据采集、资源普查等
扫描仪
第11页/共16页
数字摄影测量工作站
图形数据的采集
数据采集方法
野外测量：大平板、全站仪、GPS、移动测绘系统 特 点：精度高、效率较低 适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新
第8页/共16页
03 图形数据的采集
第9页/共16页
图形数据的采集
数据采集方法
➢ 手扶跟踪数字化仪采集
通向计算机接口
➢ 扫描跟踪数字化采集
➢ 摄影测量数字化采集
➢ 外业实地数字化采集
选择采集方法的依据是如何应用
图形数据，图形数据类型，现有设备
状况，现有人力，物力，财力状况等。
《无人机工作系统实用技术》PPT课件模块3 无人机航电系统
电器的输入输出接口： 充电器输出的接口，一般是XT60和
XT30，再配上平衡头的接口。一般还有 5V的输出，甚至是无线充电的输出，可 以给到手机充电，也有type-C的输出， 给笔记本电脑供电。
无人机动力系统
无人机动力系统
相关知识点1:认识无人机动力电池充电器
充电器的输入接口一般有两种，一种是充电器内置了直流电 源，可以直接接到家里的220V的市电，另一种就需要有额外 的直流电源把220V的市电转换成直流电或者是使用大的电池 包，给到充电器，然后再给电池充电。
分电板本质上就是一块电路板，其主要功能是 使各种电子元器组件通过电路进行连接，起到 导通和传输的作用，是电子产品的关键电子互 连件。几乎每种电子设备都离不开印制电路板 ，因为其提供各种电子元器件固定装配的机械 支撑、实现其间的布线和电气连接或电绝缘、 提供所要求的电气特性，其制造品质直接影响 无人机的稳定性和使用寿命。
② 节能环保的再生放电功能。
③ 超快平衡电池单片电芯的能力。
④ 提供智能电源管理系统，可设置放电电流、电压限制和放电量告警，避免过度放电。
⑤ 支持并联充电，在并联充电板的支持下，可同时给多块电池充电。
相关知识点1:认识无人机动力电池充电器
无人机动力电池充电器通常被成为平衡 充电器。这是因为无人机所用的动力电 池是由多片锂电池串联而成，为了能让 串联的锂电池组每一块锂电池都能平衡 电压，同时充满电池，就需要专用的平 衡充电器。
1.电线
电线是指传输电能的导线。分裸线、电磁线和绝缘线。裸线没有绝缘层，包括铜、铝平线、架空绞线以及各种型材(如型 线、母线、铜 排、铝排等)。它主要用于户外架空及室内汇流排和开关箱。电磁线是通电后产生磁场或在磁场中感应产生 电流的绝缘导线。它主要用于电动机和变压器绕圈以及其他有关电磁设备。其导体主要是铜线，应有薄的绝缘层和良好的 电气机械性能，以及耐热、防潮、耐溶剂等性能。选用不同的绝缘材料可获得不同的特性。
XT30，再配上平衡头的接口。一般还有 5V的输出，甚至是无线充电的输出，可 以给到手机充电，也有type-C的输出， 给笔记本电脑供电。
无人机动力系统
无人机动力系统
相关知识点1:认识无人机动力电池充电器
充电器的输入接口一般有两种，一种是充电器内置了直流电 源，可以直接接到家里的220V的市电，另一种就需要有额外 的直流电源把220V的市电转换成直流电或者是使用大的电池 包，给到充电器，然后再给电池充电。
分电板本质上就是一块电路板，其主要功能是 使各种电子元器组件通过电路进行连接，起到 导通和传输的作用，是电子产品的关键电子互 连件。几乎每种电子设备都离不开印制电路板 ，因为其提供各种电子元器件固定装配的机械 支撑、实现其间的布线和电气连接或电绝缘、 提供所要求的电气特性，其制造品质直接影响 无人机的稳定性和使用寿命。
② 节能环保的再生放电功能。
③ 超快平衡电池单片电芯的能力。
④ 提供智能电源管理系统，可设置放电电流、电压限制和放电量告警，避免过度放电。
⑤ 支持并联充电，在并联充电板的支持下，可同时给多块电池充电。
相关知识点1:认识无人机动力电池充电器
无人机动力电池充电器通常被成为平衡 充电器。这是因为无人机所用的动力电 池是由多片锂电池串联而成，为了能让 串联的锂电池组每一块锂电池都能平衡 电压，同时充满电池，就需要专用的平 衡充电器。
1.电线
电线是指传输电能的导线。分裸线、电磁线和绝缘线。裸线没有绝缘层，包括铜、铝平线、架空绞线以及各种型材(如型 线、母线、铜 排、铝排等)。它主要用于户外架空及室内汇流排和开关箱。电磁线是通电后产生磁场或在磁场中感应产生 电流的绝缘导线。它主要用于电动机和变压器绕圈以及其他有关电磁设备。其导体主要是铜线，应有薄的绝缘层和良好的 电气机械性能，以及耐热、防潮、耐溶剂等性能。选用不同的绝缘材料可获得不同的特性。
无人机测绘-无人机认识教学课件
一、无人机的定义
无人机航摄系统（unmanned air vehicle aerial photography system），以无人机为飞行平台、以影 像传感器为任务设备的航空遥感影像获取系统。
一、无人机的定义
无人机 航摄系统
飞行平台 飞控系统 航拍摄像系统
无人机
相关配套电力系统 手动遥控 自动驾驶仪
主讲老师：
目录
01 无人机定义 03 无人机载荷
02 无人机分类 04 无人机倾斜摄影测量
01
无人机的定义
一、无人机的定义
无人机是无人驾驶飞机的简称（Unmanned Aerial Vehicle），英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥 控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机，或 者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。
地面监控系统
航摄相机 云台
02
无人机分类
二、无人机分类
分类
按照飞行原理来分：固定翼无人机、多旋翼无人机等 按照使用动力来分：油动无人机、电动无人机、氢燃料无人机等
优缺点
油动、固定翼无人机：巡航时间长，操控比较复杂 电动、旋翼机：巡航时间短，调试操控比较简单
二、无人机分类
用途
油动版固定翼无人机适合地形、气流较复杂的大面积测绘使用 电动版固定翼适合地形、气候较好的地方中等面积测绘使用 旋翼机适合小面积测量（倾斜摄影测量）和其它电力巡线等
据测量任务的不同，配置相应的任务载荷。
佳能5DII全画幅单反相机
宾得645Z中画幅相机
飞思中画幅相机
五镜头倾斜相机
两镜头倾斜相机
04
无人机影像摄影测量
通过在同一飞行平台上搭载多台传感器（目前常用的是 五镜头相机），同时从垂直、前视、后视、左视、右视 5个不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的 信息。
数据采集基础知识 PPT课件
x s (nTs ) x(nTs) (t nTs )
n 0
采样定理：连续信号→离散信号
连续时间信号，可以表示为无限多个谐波的叠加。 信号x(t)和频谱X(f)的关系为：
x(t )
i 2ft x ( t ) e dt
X ( f )ei 2ft df
（2-1）
X( f )
（2-2）
由
X( f )
x(nTs )
恢复出 x(t ) ，频谱
X( f )
和采样间隔 Ts 必须满足：
有截止频率(即最高频率) f c ，即当 f f c 时， X( f ) 0 （2-3） 1 1 Ts 或 f c 2T （2-4） 2f
c
s
采样定理：连续信号→离散信号
x(t)
x(t)
0
t
采样/保持
xs(nTs) xs(nTs)
0
Ts 2Ts 3Ts ...
t
量 化
xq(nTs) 4q 3q 2q q
xq(nTs)
编 码
x(n) x(n)
0
Ts 2Ts 3Ts ...
t
计算机
0
001 011 100 010 010 011
t
模拟信号离散化处理时遵循的原则
(1) 采样点增多，占用计算机的大量内存单元，可能会因内存不 够而无法工作； (2) 采样点太少，各采样点之间相距太远，使原始数据值的失真， 信号复原时不能复现原来连续变化的模拟量，从而造成误差。 对模拟信号离散化时，依据采样定理进行。
数据采集：被测对象的各种参量通过各种传感元件经过适当
转换后，经采样、量化、编码、传输等步骤，最后送到控制 器进行数据处理或存储记录的过程。 数据采集系统(DAS,DAQ：Date Acquisition System)
无人机测绘-内业数据处理教学课件
主讲老师：
空中三角测量定义：
空中三角测量是指航空摄影测量中利用像片内在的几何特性，在室内加密控制点的方法。 即利用连续摄取的具有一定重叠的航摄像片，依据少量野外控制点，以摄影测量方法建立同实 地相应的航线模型或区域网模型（光学的或数字的），从而获取加密点的平面坐标和高程，主 要用于测地形图。
数据准备 影像数据
式中,Xi,Yi是平面坐标，Zi是（Xi ,Yi）对应的高程。
数字高程模型的制作
数字高程模型的编辑
数字高程模型的编辑 编辑前 Nhomakorabea编辑后
数字正射影像图定义：
数字正射影像图是对航空航天像片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成 的数字正射影像集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。DOM具有精度高、信息 丰富、直观逼真、获取快捷等优点，可作为地图分析背景控制信息，也可从中提取自然资源和 社会经济发展的历史信息或最新信息，为防治灾害和公共设施建设规划等应用提供可靠依据； 还可从中提取和派生新的信息，实现地图的修测更新。评价其它数据的精度、现实性和完整性 都很优良。
数字正射影像图单片纠正
数字正射影像图镶嵌线编辑
数字正射影像图镶嵌线镶嵌
数字正射影像图挂图制作
pos数据
数据准备 像控点数据
相机信息数据
空中三角测量：
自由网平差结果查看：
像控点测量：
精度检查：
数字高程模型的定义： 数字高程模型（Digital Elevation Model,简称DEM）是DTM中最基本的部分，它是对
地球表面地形地貌的一种离散的数学表达。DEM表示区域D上的三维向量有限序列，用函数 的形式描述为：
空中三角测量定义：
空中三角测量是指航空摄影测量中利用像片内在的几何特性，在室内加密控制点的方法。 即利用连续摄取的具有一定重叠的航摄像片，依据少量野外控制点，以摄影测量方法建立同实 地相应的航线模型或区域网模型（光学的或数字的），从而获取加密点的平面坐标和高程，主 要用于测地形图。
数据准备 影像数据
式中,Xi,Yi是平面坐标，Zi是（Xi ,Yi）对应的高程。
数字高程模型的制作
数字高程模型的编辑
数字高程模型的编辑 编辑前 Nhomakorabea编辑后
数字正射影像图定义：
数字正射影像图是对航空航天像片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成 的数字正射影像集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。DOM具有精度高、信息 丰富、直观逼真、获取快捷等优点，可作为地图分析背景控制信息，也可从中提取自然资源和 社会经济发展的历史信息或最新信息，为防治灾害和公共设施建设规划等应用提供可靠依据； 还可从中提取和派生新的信息，实现地图的修测更新。评价其它数据的精度、现实性和完整性 都很优良。
数字正射影像图单片纠正
数字正射影像图镶嵌线编辑
数字正射影像图镶嵌线镶嵌
数字正射影像图挂图制作
pos数据
数据准备 像控点数据
相机信息数据
空中三角测量：
自由网平差结果查看：
像控点测量：
精度检查：
数字高程模型的定义： 数字高程模型（Digital Elevation Model,简称DEM）是DTM中最基本的部分，它是对
地球表面地形地貌的一种离散的数学表达。DEM表示区域D上的三维向量有限序列，用函数 的形式描述为：
无人机课程ppt课件
飞行与向前飞行正好相反。
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24
在图f中，由于结构对称，所以侧向飞行的工作原理与前后运动完全一 样。
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25
在图f中，由于结构对称，所以侧向飞行的工作原理与前后运动 完全一样。
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26
第三单元 遥控器操作及原理
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27
单元目标（Unit objectives）
课程目标 1.遥控通道的定义 2.遥控通道的微调 3.飞行模拟器-进阶飞行训练
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28
通道是指遥控器的功能，也就是 说该机有前后左右、悬停、定点 降落的功能。简单举个例子，比 如我的遥控飞机是三通道的，能 够上下、左右、前后飞翔，也就 是说，一个通道就是指一个“功 能”，通道是指一个方向，指的 是可控制动作数量的多少，和内 存的通道是完全不同的。
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30
美国手与日本手
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14
第二单元 四轴飞行器设计原理
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15
单元目标（Unit objectives）
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24
在图f中，由于结构对称，所以侧向飞行的工作原理与前后运动完全一 样。
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25
在图f中，由于结构对称，所以侧向飞行的工作原理与前后运动 完全一样。
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26
第三单元 遥控器操作及原理
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27
单元目标（Unit objectives）
课程目标 1.遥控通道的定义 2.遥控通道的微调 3.飞行模拟器-进阶飞行训练
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28
通道是指遥控器的功能，也就是 说该机有前后左右、悬停、定点 降落的功能。简单举个例子，比 如我的遥控飞机是三通道的，能 够上下、左右、前后飞翔，也就 是说，一个通道就是指一个“功 能”，通道是指一个方向，指的 是可控制动作数量的多少，和内 存的通道是完全不同的。
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30
美国手与日本手
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第二单元 四轴飞行器设计原理
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15
单元目标（Unit objectives）
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无人机遥感数据采集
课件
主要内容
课件
1 无人机测图的优势
✓ 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 课件
地雷探测
1 无人机测图的优势
✓ 由于体积小、重量轻，一般不算做飞行器受限制小, 搬运方便
课件
1 无人机测图的优势
✓ 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
课件
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)
课件
2.2 对相对定向的影响
• 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。
课件
3.1 工作准备
3.1.5 控制点布设及测量
课件
控制点布设
• 原则 均匀布设，边角加密，大面积弱纹理 区域（水域、森林、农田）边界加密。
– 一块很多小片缝合的大毡布，控制点是固定毡布的钉 子，钉子稀少的地方毡布会下垂(区域网变形)，相同密 度毡布厚的地方下垂量小(重叠度高和连接点多的区域)。 毡布破洞周围会产生下垂（大面积弱纹理区域）,避免 下垂破洞附近加钉子(加控制点)。
• 飞行前布控，可以提高精度。圆形点较优 • 飞行后布控，平面内的标志点较优
课件
3.1 工作准备
3.1.5 控制点布设及测量
课件
3.1 工作准备
3.1.5 控制点布设及测量
课件
3.2 航空摄影
3.2.1 摄影季节和航摄时间的选择
• 航摄季节应选择本摄区最有利的气象条件，并要尽可能的 避免或减少地表植被和其他覆盖物对摄影和测图的不良影 响，确保航摄像片能够真实地显现地面细部。
像片上分别量取相应地物之间的长度，按地面最 高处和最低处分别求得各像片的最大比例尺和最 小比例尺。然后取中数求得相对于摄影基准面的 实际比例尺。根据比例尺按航线和分区分别算出 同航线上的最大航高和最小航高之差和分区的实 际航高与设计航高之差。
• • •
•
曝光间隔与地面分辨率、地面速度关系
课件
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；
课件
最低航速
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
课件
1 无人机遥感的缺点
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
4.3 像片旋偏角
相邻像片的主点连线与像幅沿航 线方向的两框标连线之间的夹角
1
称像片的旋偏角。
实际航空摄影时，可通过设置摄
影仪在其座架中的旋转角从而消
2
除或减小旋偏角，以达到理想的
立体覆盖效果。
课件
4 航摄成果质量检查
4.4 航线弯曲度
航线弯曲：把一条航线的航摄像片根据地物经线叠拼起来， 每张像片的主点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯曲曲 的折线。 航线弯曲度 ——最大弯曲矢距（δ）与航线长度（L）之比
于8%。
• B、像片倾斜角
– 像片倾斜角一般不大于5度，个别最大不大于12度
• C、像片旋偏角
– 旋偏角一般不大于15度，在确保像片航向和旁向重叠度满足 要求的前提下，个别最大不超过30度；在同一条航线上旋偏 角超过20度的像片数不应超过三片。超过15度旋偏角的像片 数不应超过摄区像片总数的10%.
• 由于体积小飞行中抗风能力差, 稳定性差, 载重量少
课件
1 无人机遥感的缺点
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°
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。
课件
主要内容
课件
2 无人机航飞对数据处理影响
• 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
课件
3.1 工作准备
3.1.3 航摄仪和摄影比例与航高的确定
• 根据测图方法、仪器设备、比例尺和测图精度等要求综合 选择与其相匹配的航摄相机。
• 数码航空摄影的地面分辨率GSD取决于飞行高度。
课件
3.1 工作准备
3.1.4 航飞路线设计
• 在避开航摄范围内高压电力线和军民航空器的前提下，保 证航摄飞行路线的直线性，并把项目区分成若干测段每一 测段再分为若干航带，这样便于航摄作业。
数码相机
普通定焦型
普通单反型
可量测单反型
课件
镜头畸变
• 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。
课件
1 无人机遥感的缺点
1.2 小像幅、小基高比
基线B
基线B
大像幅
小像幅
航高H
✓ 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 ✓ 影响到摄影比例尺成课图件 精度
课件
2.1 大偏角给匹配带来困难
• 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；
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
• 二维平面法
课件
2.5 低空无人机相机标定
•室外三维检校场
课件
2.5 低空无人机相机标定
课件
主要内容
课件
3 无人机航摄计划
课件
航测无人机规范
课件
3.1 工作准备
3.1.1 无人机的选择
• 飞行速度
飞行速度越慢，像点位移越小
• 飞行平稳度
飞机平稳，保证重叠度
• 续航时间
续航时间长短，直接影响作业效率
• 有效荷载
可装载的相机类型（+镜头）
• 易操作性 • 维修保养
课件
3.1 工作准备
3.1.2 航摄范围的确定
• 根据选定的实验区在对应的地形图上确定 出测图范围和摄影范围；
课件
主要内容
课件
4 航摄成果质量检查
4.1 像片重叠度
• 将相邻两张像片按其中心附近2cm范围的地物重
叠后，再将重叠百分尺的末端置于第二张像片的
边缘，读取第一张像片边缘在重叠百分尺上的分 划值，此值即为像片的航向重叠度。
S
S2
1
1)航向重叠度
qx
Px Lx
Px Lx
2)旁向重叠度
qy
Py Ly
课件
✓ 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
课件
1 无人机遥感的缺点
• 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
课件
1 无人机遥感的缺点
1.1 装载非专业数码相机
课件
Байду номын сангаас
3.2 航空摄影
3.2.4 飞行质量
• D、摄区、分区、图廓覆盖保证
– 航向覆盖、旁向覆盖边界保证摄区及分区影像制作范围全覆盖。
• E、漏洞补摄与重摄
– 航摄过程中出现的相对漏洞和绝对漏洞应及时补摄，漏洞补摄应 按原设计要求进行。对不影响内业加密模型连接的相对漏洞，可 只在漏洞处补摄。补摄航线的长度应超出漏洞之外一条基线。控 制航线如其本身出现局部的相对漏洞或有其他缺陷，如云影、脱 膜、斑痕等，在不影响整条航线内业加密选点和模型连接的情况 下可不补摄。凡需要补摄时，应整条航线重摄。
• 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。
1 无人机遥感的缺点
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、
课件
主要内容
课件
1 无人机测图的优势
✓ 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 课件
地雷探测
1 无人机测图的优势
✓ 由于体积小、重量轻，一般不算做飞行器受限制小, 搬运方便
课件
1 无人机测图的优势
✓ 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
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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)
课件
2.2 对相对定向的影响
• 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。
课件
3.1 工作准备
3.1.5 控制点布设及测量
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控制点布设
• 原则 均匀布设，边角加密，大面积弱纹理 区域（水域、森林、农田）边界加密。
– 一块很多小片缝合的大毡布，控制点是固定毡布的钉 子，钉子稀少的地方毡布会下垂(区域网变形)，相同密 度毡布厚的地方下垂量小(重叠度高和连接点多的区域)。 毡布破洞周围会产生下垂（大面积弱纹理区域）,避免 下垂破洞附近加钉子(加控制点)。
• 飞行前布控，可以提高精度。圆形点较优 • 飞行后布控，平面内的标志点较优
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3.1 工作准备
3.1.5 控制点布设及测量
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3.1 工作准备
3.1.5 控制点布设及测量
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3.2 航空摄影
3.2.1 摄影季节和航摄时间的选择
• 航摄季节应选择本摄区最有利的气象条件，并要尽可能的 避免或减少地表植被和其他覆盖物对摄影和测图的不良影 响，确保航摄像片能够真实地显现地面细部。
像片上分别量取相应地物之间的长度，按地面最 高处和最低处分别求得各像片的最大比例尺和最 小比例尺。然后取中数求得相对于摄影基准面的 实际比例尺。根据比例尺按航线和分区分别算出 同航线上的最大航高和最小航高之差和分区的实 际航高与设计航高之差。
• • •
•
曝光间隔与地面分辨率、地面速度关系
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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
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
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1 无人机遥感的缺点
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
4.3 像片旋偏角
相邻像片的主点连线与像幅沿航 线方向的两框标连线之间的夹角
1
称像片的旋偏角。
实际航空摄影时，可通过设置摄
影仪在其座架中的旋转角从而消
2
除或减小旋偏角，以达到理想的
立体覆盖效果。
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4 航摄成果质量检查
4.4 航线弯曲度
航线弯曲：把一条航线的航摄像片根据地物经线叠拼起来， 每张像片的主点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯曲曲 的折线。 航线弯曲度 ——最大弯曲矢距（δ）与航线长度（L）之比
于8%。
• B、像片倾斜角
– 像片倾斜角一般不大于5度，个别最大不大于12度
• C、像片旋偏角
– 旋偏角一般不大于15度，在确保像片航向和旁向重叠度满足 要求的前提下，个别最大不超过30度；在同一条航线上旋偏 角超过20度的像片数不应超过三片。超过15度旋偏角的像片 数不应超过摄区像片总数的10%.
• 由于体积小飞行中抗风能力差, 稳定性差, 载重量少
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1 无人机遥感的缺点
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°
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。
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主要内容
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2 无人机航飞对数据处理影响
• 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
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3.1 工作准备
3.1.3 航摄仪和摄影比例与航高的确定
• 根据测图方法、仪器设备、比例尺和测图精度等要求综合 选择与其相匹配的航摄相机。
• 数码航空摄影的地面分辨率GSD取决于飞行高度。
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3.1 工作准备
3.1.4 航飞路线设计
• 在避开航摄范围内高压电力线和军民航空器的前提下，保 证航摄飞行路线的直线性，并把项目区分成若干测段每一 测段再分为若干航带，这样便于航摄作业。
数码相机
普通定焦型
普通单反型
可量测单反型
课件
镜头畸变
• 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。
课件
1 无人机遥感的缺点
1.2 小像幅、小基高比
基线B
基线B
大像幅
小像幅
航高H
✓ 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 ✓ 影响到摄影比例尺成课图件 精度
课件
2.1 大偏角给匹配带来困难
• 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；
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
• 二维平面法
课件
2.5 低空无人机相机标定
•室外三维检校场
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2.5 低空无人机相机标定
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主要内容
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3 无人机航摄计划
课件
航测无人机规范
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3.1 工作准备
3.1.1 无人机的选择
• 飞行速度
飞行速度越慢，像点位移越小
• 飞行平稳度
飞机平稳，保证重叠度
• 续航时间
续航时间长短，直接影响作业效率
• 有效荷载
可装载的相机类型（+镜头）
• 易操作性 • 维修保养
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3.1 工作准备
3.1.2 航摄范围的确定
• 根据选定的实验区在对应的地形图上确定 出测图范围和摄影范围；
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主要内容
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4 航摄成果质量检查
4.1 像片重叠度
• 将相邻两张像片按其中心附近2cm范围的地物重
叠后，再将重叠百分尺的末端置于第二张像片的
边缘，读取第一张像片边缘在重叠百分尺上的分 划值，此值即为像片的航向重叠度。
S
S2
1
1)航向重叠度
qx
Px Lx
Px Lx
2)旁向重叠度
qy
Py Ly
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✓ 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
• 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
1.1 装载非专业数码相机
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3.2 航空摄影
3.2.4 飞行质量
• D、摄区、分区、图廓覆盖保证
– 航向覆盖、旁向覆盖边界保证摄区及分区影像制作范围全覆盖。
• E、漏洞补摄与重摄
– 航摄过程中出现的相对漏洞和绝对漏洞应及时补摄，漏洞补摄应 按原设计要求进行。对不影响内业加密模型连接的相对漏洞，可 只在漏洞处补摄。补摄航线的长度应超出漏洞之外一条基线。控 制航线如其本身出现局部的相对漏洞或有其他缺陷，如云影、脱 膜、斑痕等，在不影响整条航线内业加密选点和模型连接的情况 下可不补摄。凡需要补摄时，应整条航线重摄。
• 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。
1 无人机遥感的缺点
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、