免相控PSDK102S五鏡頭傾斜攝影相機，定時(shí)定點(diǎn)拍攝，自帶pos數據 

1 傾斜攝影技術(shù)

1.1 技術(shù)概述

傾斜攝影技術(shù)是測繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來(lái)的一項高新技術(shù)。它改變了以往航空攝影測量只能使用單一相機從垂直角度拍攝地物的局限，通過(guò)在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時(shí)從垂直、側視和前后視等不同角度采集影像。傾斜影像不僅能真實(shí)反映地物情況，還通過(guò)采用*定位技術(shù)，嵌入精確的地理信息、豐富的影像信息，給用戶(hù)呈現出一個(gè)五彩繽紛的三維世界，獲得身臨其境的體驗。

傾斜攝影所具備的高效率、高精度、高真實(shí)感、低成本優(yōu)勢，使其逐步替代傳統人工建模的三維模型獲取方式。一個(gè)面積約50平方公里的城市，運用傾斜攝影建模技術(shù)，從獲取影像、處理數據直至生成真三維模型僅需10天左右。同等工作量，若采用人工建模，則需投入100人足足干3個(gè)月。傾斜攝影三維模型不僅能帶給觀(guān)者真實(shí)而震撼的視覺(jué)感受，還因其模型上每一點(diǎn)都具有準確的三維地理坐標，可供用戶(hù)按需測量和計算，從而使三維模型在城市建設與管理、國家地理測繪、公共安全與應急等方面大有可為。比如在城市建筑立面改造成本核算中，不用再拿著(zhù)全站儀去采集數據，在電腦屏幕前即可輕松完成樓體測量、面積計算，估算修繕成本。

1.2 傾斜攝影原理

    傾斜攝影技術(shù)是在攝影測量技術(shù)之上發(fā)展起來(lái)的，和攝影測量不同的是：傾斜攝影是通過(guò)在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器（如圖所示，目前常用的五鏡頭相機），同時(shí)從垂直、傾斜等不同角度采集影像，獲取地面物體更為完整準確的信息。垂直地面角度拍攝獲取的影像稱(chēng)為正片（一組影像），鏡頭朝向與地面成一定夾角拍攝獲取的影像稱(chēng)為斜片（四組影像）。以?xún)A斜攝影技術(shù)來(lái)獲取影像數據作為素材，進(jìn)行人工或自動(dòng)化加工處理后得到的三維模型數據的過(guò)程，我們稱(chēng)之為“傾斜攝影建模”。

基于傾斜攝影獲取的影像數據，可進(jìn)行通過(guò)專(zhuān)業(yè)的自動(dòng)化建模軟件生產(chǎn)三維模型，模型生產(chǎn)周期短、成本低。自動(dòng)化建模工藝流程一般會(huì )經(jīng)過(guò)多視角影像的幾何校正、聯(lián)合平差等處理流程，可運算生成基于影像的超高密度點(diǎn)云，點(diǎn)云構建TIN模型，并以此生成基于影像紋理的高分辨率傾斜攝影三維模型，因此也具備傾斜影像的測繪級精度。傾斜攝影自動(dòng)化建模及其成果，對比人工建模過(guò)程，具備“三高一低“的特點(diǎn)，即：高效率、高精度、高真實(shí)感和低成本。

1.3 傾斜攝影組成部分

2 產(chǎn)品介紹

2.1 經(jīng)緯M210 RTK V2無(wú)人機

M210 RTK V2無(wú)人機是大疆創(chuàng )新出品的一款結構簡(jiǎn)單的電動(dòng)四軸無(wú)人機，具有可靠性高、飛行品質(zhì)優(yōu)異、操作使用簡(jiǎn)單、起飛和著(zhù)陸場(chǎng)地要求低等特點(diǎn)。

經(jīng)緯M210RTKV2飛行平臺延續經(jīng)緯系列可靠耐用的機身設計，為嚴苛環(huán)境而生，旨在進(jìn)一步提升空中作業(yè)生產(chǎn)力。無(wú)人機設計緊湊，擴展靈活，智能控制系統與飛行性能顯著(zhù)優(yōu)化，新增飛行及數據安全等功能，為測繪行業(yè)提供專(zhuān)業(yè)解決方案。 

圖：M210 RTK V2四旋翼無(wú)人機

飛行器

n 尺寸883×886×398mm

n 軸距643mm

n 大載重1.45kg

n 大起飛重量6.14kg

n 水平飛行速度81km/h

n 大起飛海拔3000m

n 大飛行時(shí)間28分鐘（PJ101S）

n 防護等級IP43

n 工作環(huán)境溫度-20°C至50°C

特色功能

n FPV圖傳標配

n 避障前視下視避障，頂部紅外

n 圖傳距離8KM，OcuSync2.0圖傳系統

n 時(shí)間同步TimeSync時(shí)間同步設計

n 客機監測DJIAirSense

n D-RTK2D-RTK2厘米級GNSS移動(dòng)站

n 地面站DJIPILOT智能地面站系統

n 電池2塊一組TB55電池

實(shí)時(shí)差分網(wǎng)絡(luò )千尋實(shí)時(shí)差分

2.2  傾斜相機

PJ101S五鏡頭傾斜攝影相機是基于大疆M210系列飛行器平臺推出的專(zhuān)版相機，具有更輕更小，性?xún)r(jià)比更高，適應性更強，效率更高，測量精度更高，更適用于單兵測繪作業(yè)等特點(diǎn)。

PJ101S五鏡頭相機

相機參數

n 像素單視角2430萬(wàn)，總1.2億

n CMOS數量5視角CMOS

n 畫(huà)幅APS畫(huà)幅（23.5X15.6）

n 焦距35mm（等效53mm）

n 存儲320GB、640GB、1280GB

n 曝光間隔≥0.8S

n 工作環(huán)境溫度-10°C至40°C

n 防護等級IP64

n 云臺M210系列

n 重量700g

n 尺寸162X162X98mm

n 傳輸USB3.0接口

n 續航無(wú)人機供電

n OLED屏顯標配

n 實(shí)時(shí)圖傳標配

n 后差分支持

n 溫控智能主動(dòng)恒溫

n 自檢智能自檢&主動(dòng)重置

數據預處理航測助手

3 數據處理系統-Smart3D

傾斜攝影三維建模技術(shù)是基于影像的三維建模技術(shù)的一種，基于影像的三維建模技術(shù)大致步驟分為：

①　特征點(diǎn)提取與相對定向；

②　投影重建與相機標定；

③　密集匹配；

④　重建三維模型。

其中第1步從給定影像中自動(dòng)檢測出可靠且充分密集的連接點(diǎn)，利用連接點(diǎn)對大量影像進(jìn)行自動(dòng)重定向；第2步根據重定向結果進(jìn)行投影重建，標定相機位置等信息；第3步通過(guò)CMVS（cluster multi-view stereo）、PMVS（patch-based multi-view stereo）等算法進(jìn)行密集匹配；第4步從點(diǎn)云通過(guò)構建三角網(wǎng)格模型得到目標三維模型。

3.1 建模原理

傾斜攝影三維重建技術(shù)在此基礎上添加了傾斜攝影技術(shù)、空中精確定位技術(shù)等，通過(guò)提供多鏡頭組合攝影平臺，從多角度獲取影像，利用POS系統或GPS差分系統進(jìn)行精確定位，提供每張影像POS信息，再結合基于影像的自動(dòng)空三加密、影像密集匹配、紋理映射及模型生成等系列步驟，完成整個(gè)三維重建過(guò)程。

3.2 建議數據處理工作站硬件配置

1. CPU核心頻率不低于4.0，核心數24核以上；

2. 內存不少于48G；

3. 顯卡必須是英偉達GTX系列，建議型號不低于GTX1080；

4. C盤(pán)使用256G以上固態(tài)硬盤(pán)；

5. 至少配置1個(gè)3T以上硬盤(pán)作為數據計算儲存使用，或者陣列硬盤(pán)；

6. 根據以上配置配備合適主板及大功率電源；

7. 其他適配硬件；

3.3 系統及相應軟件配置

1. Win7 64位；

2. ACDsee相片查看器;

3. Smart3DCapture ;

4. 谷歌地球；

5. 坐標轉換器；

4 傾斜攝影工作流程

傾斜攝影建模采用高精度、高效率、一體化的自動(dòng)建模技術(shù)，建立測區三維模型。該技術(shù)集傾斜攝影、空中精密定位和基于密集匹配的自動(dòng)建模技術(shù)于一體，首先，利用傾斜航空攝影平臺進(jìn)行數據采集，再進(jìn)行野外像片控制點(diǎn)的量測，然后采用自動(dòng)建模軟件進(jìn)行數據處理，生成測區的三維模型，技術(shù)路線(xiàn)流程如圖所示。

4.1  傾斜攝影三維數據采集

參照相關(guān)的技術(shù)規范標準，完成測區范圍內傾斜航空影像數據獲取工作，具體實(shí)施流程如圖所示。 

實(shí)施流程圖

4.2  航攝基本要求及技術(shù)指標

根據測圖需要提出的航攝要求，向主管部門(mén)申請。經(jīng)批準后，制定航攝計劃。根據實(shí)地勘察測區的地形特征和本公司攝影平臺的特點(diǎn)，參照《1：500、1：1000、1：2000地形圖航空攝影規范》（GB/T15661-2008）對測區航線(xiàn)進(jìn)行合理設計，基本的基本要求及技術(shù)指標如下：

（1）所獲取影像為真彩色數字影像

（2）平面精度滿(mǎn)足1:1000地形圖的精度要求

（3）像片的重疊度，航向重疊度75%；旁向重疊度75%。

（4）影像質(zhì)量，獲取的測區像片應影像清晰、反差適中，色調柔和、鮮艷。

（5）漏洞補攝，對各種原因獲取的不合格航片（航攝漏洞）要及時(shí)補飛，漏洞補攝按原設計航跡進(jìn)行。

（6）后期人工處理：重點(diǎn)處理飛地、飛樓等突出異常模型，后期路燈、籃球架等模型統一替換。

4.3  航高確定          

式中：h—相對飛行高度；f—鏡頭焦距（90mm）；a—像元尺寸（6.1µm）；GSD—地面分辨率。按照公式可求得獲得相應地面分辨率GSD的飛行高度。

4.4  航攝時(shí)間

航空影像的質(zhì)量對航攝飛行的時(shí)間有一定的要求，航攝時(shí)間受天氣條件的制約。具體要求如下：

（1）水平能見(jiàn)度≥1500m，垂直能見(jiàn)度≥1000m；

（2）多云、陰天為佳，晴天次之。雨天、暴雨天氣均不適合飛行作業(yè)；

（3）在風(fēng)速小于3級時(shí)進(jìn)行作業(yè)，風(fēng)速超過(guò)3級時(shí)，獲取的傾斜攝影照片將會(huì )不利于建模；

（4）氣流相對穩定：每天的正午氣流相對較強，對飛行安全不利，同時(shí)也對影像質(zhì)量影像較大；

（5）選擇航攝時(shí)間，既要保證具有充足的光照度，又要避免過(guò)大的陰影，一般對于攝區的太陽(yáng)高度和陰影倍數要求如表所示，我公司在航攝時(shí)間的選擇上會(huì )嚴格遵守表的要求，確保獲取的傾斜攝影航空照片和三維建模成果的質(zhì)量能夠滿(mǎn)足招標方的要求。

 太陽(yáng)高度角和陰影倍數

注：特殊情況根據測區地形和季節天氣條件，航飛時(shí)間具體設定。

4.5  航線(xiàn)設計

通常情況下航線(xiàn)應按東西向或南北向直線(xiàn)飛行；特定條件下亦可根據地形走向與專(zhuān)業(yè)測繪的需要，按南北向或沿線(xiàn)路、 河流、 海岸、境界等任意方向飛行。

平行于攝區邊界線(xiàn)的首末航線(xiàn)一般敷設在攝區邊界線(xiàn)上或者邊界外；旁向覆蓋超出攝區邊界線(xiàn)，一般不少于像幅的30%，確保目標攝區*覆蓋。

5.6.1 像片控制點(diǎn)布設

（1）本測區像片控制點(diǎn)擬采用網(wǎng)絡(luò )GPS-RTK技術(shù)施測，一般情況下均為平高點(diǎn)。

（2）選用的像片控制點(diǎn)的目標影像應清晰，易于判別和刺點(diǎn)。像片控制點(diǎn)布設應在航向及旁向重疊5-6張像片范圍內，控制點(diǎn)要盡量共用。根據測區的地形條件，按區域網(wǎng)布設，區域網(wǎng)的大小一般控制在8航線(xiàn)，12基線(xiàn)，在區域網(wǎng)的四周進(jìn)行控制點(diǎn)的布設。一般情況下每平方公里1個(gè)點(diǎn)，盡量均勻分布。

（3）區域網(wǎng)之間的像片控制點(diǎn)應盡量選擇在左、右航線(xiàn)重疊的中間，相鄰區域網(wǎng)盡量公用。當測區范圍受地形條件限制，有凸凹時(shí)，應在凸角處增補控制點(diǎn)。

滿(mǎn)足精度要求的點(diǎn)位均提供高程和平面坐標，每個(gè)測區至少有2個(gè)多余觀(guān)測控制點(diǎn)，作為多余觀(guān)測評價(jià)模型的坐標精度。

5.6.2 像片控制點(diǎn)測量與計算

（1）GPS點(diǎn)位基本要求

a、應便于安置接收設備和操作，視野開(kāi)闊，視場(chǎng)內障礙物的高度角不宜超過(guò)15°；

b、遠離大功率無(wú)線(xiàn)電發(fā)射源（如電視臺、電臺、微波站等），其距離不小于200m；遠離高壓輸電線(xiàn)和微波無(wú)線(xiàn)電信號傳送通道，其距離不應小于50m；

c、附近不應有強烈反射衛星信號的物件（如大型建筑物等）；

d、交通方便，并有利于其他測量手段擴展和聯(lián)測；

e、充分利用符合要求的已有控制點(diǎn)；

f、選站時(shí)應盡可能使測站附近的局部環(huán)境（地形、地貌、植被等）與周?chē)拇蟓h(huán)境保持一致，以減少氣象元素的代表性誤差；

（2） 計算和限差要求參照CJJ 8-99《城市測量規范》和CJJ/T 73-2010《衛星定位城市測量技術(shù)規范》執行；

（3） 像片控制點(diǎn)聯(lián)測得到的坐標應及時(shí)在已有的較大比例尺的地形圖上展點(diǎn)檢查，防止出現粗差，確保下工序的三維模型生產(chǎn)能得以順利進(jìn)行。

5.6.3 像片控制點(diǎn)選刺

（1）像片控制點(diǎn)的判刺精度為0.1mm，點(diǎn)位應選在影像清晰的明顯地物點(diǎn)，一般可選在交角良好的細小線(xiàn)狀地物交點(diǎn)、影像小于0.2毫米的點(diǎn)狀地物中心，地物拐角點(diǎn)或固定的點(diǎn)狀地物上?；⌒蔚匚?、陰影、交角小于30°的線(xiàn)狀地物交叉不得作為刺點(diǎn)目標。

（2）像片控制點(diǎn)應選用高程變化小的目標，像片控制點(diǎn)在各張相鄰的及具有同名點(diǎn)的像片上均應清晰可見(jiàn)，選擇清晰的一張像片作為刺點(diǎn)片。

（3）像片控制點(diǎn)采用統一編號，平高像片控制點(diǎn)冠以“P”，流水編號，如：P01、P02、……同一測區不得重號。

（4）每一個(gè)控制點(diǎn)刺點(diǎn)位置情況都附加注點(diǎn)位簡(jiǎn)要說(shuō)明，刺孔影像、實(shí)地、略圖說(shuō)明要一致，并注明點(diǎn)號，選刺者、檢查者應簽名。

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