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【倾斜航测系列教程】之一,理想展边距离计算

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这两年在南方某地理信息大厂组建了一个航测部门,大规模使用倾斜航测法,来介入各地《农村房地一体确权发证工作》,简称“房地一体”。
        大疆想必也是发现了这里的商机,M300+赛尔五镜头,把倾斜航测应用提高到了一定的“经济技术适用度”,简化了对操作员的要求,提高了安全等级,降低了学习成本及设备成本。
        我也想认认真真的把倾斜航测的技术分享给大家,也许有其它公司在这方面做得好,但我觉得现在已经过了技术壁垒的阶段,可以公开分享这些技术信息了。一次性的把这些写出来,还是颇有挑战,所以我选择做个教程系列,一看大家需求,想不想看,二是在断断续续的分享,可以和大疆、赛尔或其它公司从高频使用者角度提一些我们的需求,改进这个行业应用。春节期间会在酒店完成前三讲,后面看工作间隙时间再定。
        以下教程我并不会从零开始讲述,原理、方式、硬软件组合等,会直接介入一线使用者常会用到的一些计算,容易出错的点。
        以下教程内容已经、正在或将会使用在个人的论文里,这是首次公开发表,授权大疆论坛不受限制的展示,但其它个人或组织使用以下内容,请标明来处。

河源龙川扶贫项目.jpg

第一讲,理想展边距离的计算

首先讲一下为什么要展边,怎么定义展边。
        我们在做2D正射的时候,是没有“展边”这个概念的,目标测区和飞行区域一样大就可以了,如果要做全要素地形图,要向外多做20米的时候,我们会命名为“扩边”,扩边其实是目标测区变大了,还是要求你飞行的时候按测区飞行就可以了。“展边”的概念是在倾斜摄影里才出现的。
        因为你在倾斜摄影里,因为你镜头是倾斜的,如果你想看到目标测区的外边,你要向外飞一段距离才能看到,你飞到目标测区边缘正上方是看不到目标测区边最边缘的“外边”的,特别是目标是建筑或高层建筑的时候。
        这个你要向外飞的距离,就是“展边”。

然后,这个展边距离我们为什么要计算
        倾斜航测中,展边和重叠率计算加上飞行参数设置的目标,是在满足模型精度的要求下,拍尽量少的照片。这样执行效率更高,镜头快门成本低,模型处理运算压力小,原片存储压力小,更经济。(请记住这句话,这是一切倾斜模型计算的前提)
        我们当然可以不计算,大大咧咧的向外飞,“飞大一点就是了嘛”,这个当然不行,多飞会导致更多的航片,更多的飞行时间,更大的运算压力。
        那我们飞小一点呢?很显然,这样会导致模型边缘的精细程度受影响,“拉花”,模糊,扭曲,失面。        在超小面积的目标测区中,很多人会飞行面积过小,导致模型边缘细节差,在大的目标测区中,很多人会忘记测区大小,按习惯性比例展边,导致测区过大,浪费很多飞行时间。
        这就涉及到我们的展边计算,准确的展边,可以在不影响效果的情况下提高很多效率。

再者就是我们的已知条件,
        首先,我们会能得知到镜头的“最大可视角”,如果得不到,也可以通过镜头的焦段转换出来,这步转换我就不细说了,比方说,我们拿到手的御2pro,最大可视角77度。这个镜头角度是照片长边的可视角度,由于我们是向前飞,还要换算出镜头短边的角度,也就是前后方向上镜头的角度。 幻灯片82.jpg

        然后,我们会得知镜头角度,镜头角度是指镜头中心所指的方向和水平方向的夹角,一般的五镜头都是-45度,但我们在面对不同测区环境的时候,会出现-30到-60的调整,当然是能调整的镜头才可以。举个比较极端的例子,云南的农房,因为雨水多的关系,门前不论是柱廊还是檐廊,长度都比北方长,想拍到门前的墙面,就要-30较平镜头,广州深圳的“握手楼”,楼间距小,楼层高,底层和上层结构不同,想拍到底下尽量多细节,就要使用到-60度较陡镜头。
        有了这两个角度,我们就能得出展边的距离和飞行高度(受环境和分辨率要求限制)的关系。
幻灯片91.jpg

        这里都是初中几何的基本知识,并没有什么难度,只是愿意不愿意回到那个痛苦的年代而已。
        这里我们能看到,大疆的工程师在做DJI polit的时候,把展边限制为最大不能超过飞行高度的距离,结合45度的镜头角度,可以判断 ,他们把OG2,也就是镜头中线能看到的位置作为展边合适的位置,在实际测绘里,这个距离是不足的,L=OG3才是最理想的展边距离,能看到檐下更低角度,更多细节,更少拉花。

        当然,这是理想距离的计算,当镜头越平的时候,这个理想展边距离越大,直到无穷远(御2如果是-27度就顶边就可以平视了),所以在OG2和OG3之间选择一个较合适的点是比例实际的展边距离。
        给大家一个我们使用的比较多的换算距离给大家做参考,-45度五镜头,展边距离=高度*1.3,-35度镜头,展边距离=高度*1.6,总之是超过polit的1:1就是了。那大家使用polit的时候设置不了那么大的展边怎么边,只能手动“扩边”来实现了,目标测区边缘有待测主体的话,就要向外手动扩大测区的办法来实现。
        当然,大疆工程师开放这个距离调整上限更好啦……
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海阔天空任尔飞  Phantom 4 Pro V2.0认证用户 2-12 00:37 2#
学习了。
晴空下的纸飞机  Mavic Pro铂金版认证用户 2-23 08:49 3#
全是干货
雪候鸟   2-23 13:21 4#
赞一个!专业的内容,我需要慢慢吸收
汤辰俊尚  Mavic Mini 2认证用户 3-19 16:19 5#
像同行学习!
认证飞友
已累计飞行3787491米
认证设备
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