012：无人机航测相关知识点整理
摘要：本文介绍了无人机航测相关知识点、包括数据采集原则与要求、数字测绘成果的分类及质检项、航空摄影测量的质量元素和质检项、像片控制测量成果的质量元素和质检项、空中三角测量成果质量元素要求、像片调绘成果的质量元素要求。
目 录
A.航空摄影测量数据采集原则与要求：
一、航线计算公式
二、航摄分区的基本原则
三、航线敷设的基本原则
四、航摄环境和时段的选择
五、航摄重叠度要求
六、旋偏角要求
七、DEM网格尺寸
八、航摄比例尺的选择
九、多像空间前方交会
1.计算原理
2.参数说明
十、控制点要求
1.内业要求
2.布设要求
3.精度要求
B.数字测绘成果的分类和检查项：
一、4D产品范畴
二、数字高程模型（DEM）
三、数字正射影像（DOM）
四、数字线划地图（DLG）
五、数字栅格地图（DRG）
C.航空摄影测量的质量元素和检查项：
一. 飞行质量
1. 基本要求
1.1 像片重叠度
1.2 像片倾角
1.3 像片旋偏角
1.4 航线弯曲度
2. 非基本要求
2.1 航摄设计
2.2 最大最小航高差
2.3 边界覆盖保证
2.4 像点最大位移值
二. 影像质量
1.影像最大、最小密度
2.灰雾密度
3.反差
4.冲洗质量
5.色调
6.清晰度
7.框标影像
三. 数据质量
四. 附件质量
D.像片控制测量成果的质量元素和检查项目
一. 数据质量
1.数学精度
2.观测质量
二. 布点质量
三. 整饰质量
四. 附件质量
E.空中三角测量成果质量元素
一、整体要求
1.数学基础
2.平面精度
3.高程精度
4.接边精度
5.计算质量
二. 布点质量
三. 附件质量
F.像片调绘成果的质量元素
一、地理精度
1.地物、地貌调绘的全面、正确性
2.各种注记的正确性、合理性
二、属性精度
1.各类地物
2.地貌性质说明
3.数字注记
三、整饰质量
四、附件质量
A.航空摄影测量数据采集原则与要求：
一、航线计算公式
- 相对航高：Hr=f⋅m（其中，f为主距，m为比例尺分母）
- 基准面高：Hb=(Hmax+Hmin)/2（其中，Hmax为最高点高度，Hmin为最低点高度）
- 绝对航高：Ha=Hr+Hb
- m：地面分辨率/像元大小
- 摄影基线：B=Lx⋅m⋅(1−p)（其中，Lx为相片宽度，p为航向重叠度）
- 航线间隔：D=Ly⋅m⋅(1−q)（其中，Ly为相片高度，q为旁向重叠度）
- 分区航线条数：Nline=分区宽度/D
- 每航线照片数：Nphoto=(航线长度+2B)/B（要求两端超出摄区边界不少于1条基线）
- 相片总数：Ntotal=Nline⋅Nphoto
- 摄区模型数：Nmodel=Nline⋅(Nphoto−1)
二、航摄分区的基本原则
- 分区界线与图廓线一致：分区界线应与图廓线相一致，确保划分的区域与图幅对应。
- 区内地形高差控制：分区内地形高差一般情况下不大于1/4相对航高；当比例尺大于等于1:7000时，分区内地形高差不大于1/6的相对航高。
- 分区跨度最大化：应根据成图比例尺确定分区最小跨度，在地形高差许可的情况下，航测分区的跨度应尽量大；同时，分区划分还需考虑用户提出的加密方法和布点方案。
- 跨图幅分区：当地面高差突变，地形特征显著不同时，在用户认可的情况下，可以跨图幅，划分航摄分区。
- 区内景物反差与地貌类型一致：分区内的景物（而非仅地物）反差、地貌类型应尽量一致。
- 航摄飞机安全距离与高度：划分分区前，应考虑航摄飞机侧前方安全距离与安全高度；安全高度应比最高点高出100m。
- GPS辅助空三航摄分区界线一致：当采用GPS辅助空三航摄时，确保分区界线与加密分区界线相一致；一个摄影分区可以涵盖多个完整的加密分区。
三、航线敷设的基本原则
- 飞行方向：按东西向直线飞行，但特定条件下亦可根据地形走向与专业测绘的需要，按南北向或沿线路、河流、海岸、境界等任意方向飞行。
- 航线与首末航线设计：使用常规方法敷设航线时，航线应平行于图廓线；位于摄区边缘的首末航线，应设计在摄影区边界线上或边界线外，超出边界线的范围一般不少于像幅的50%(最少30%)，要求两端需要超出摄区边界不少于1条基线；目前主流的像幅为23cm x 23cm。
- 避免像主点落水：水域、海区常规敷设航线时，应尽可能避免像主点落水，确保所有岛屿覆盖完整，并能构成正常重叠的立体像对。
- 构架航线敷设：在荒漠、高山区等隐秘地区和测图控制作业特别困难的地区，可以敷设构架航线（垂直于主航线的航线）；构架航线根据测图控制点布设设计的要求设置。
- 航线重叠度与航摄比例尺调整：如航线按图幅中心线或按相邻图幅公共图廓线敷设时，应注意计算最高点对摄区边界图廓和相邻航线重叠度的影响；当出现不能保证的情况时，应调整航摄比例尺：航测比例尺分母/成图比例尺分母 = 3~3.5倍时，按图幅中心线敷设；航测比例尺分母/成图比例尺分母 = 6~7倍时，按相邻图幅公共图廓线敷设。
- GPS领航：采用GPS领航时，应计算出每条航线首末摄站的坐标。
- GPS辅助空三航摄规定：采用GPS辅助空三航摄时，应符合国家现有相关规定。
四、航摄环境和时段的选择
- 选择摄区晴天日数多的时段；
- 大气透光度好的时段；
- 光照充足的时段；
- 地表植物及其覆盖物（洪水、积雪）少的时段；（2015）
- 采集红外、真色彩摄影，在北方避开冬季；
- 如有强烈反光体（沙漠、戈壁滩），在正午前后各2h内不应该摄影。
五、航摄重叠度要求
| 重叠率/弯曲度 | 一般规定 | 最少要求 | Cnontext Capture软件 | 大疆智图软件 |
|---|---|---|---|---|
| 航向重叠度 | 60% | 53% | 不低于80% | 不低于80% |
| 旁向重叠度 | 30% | 15% | 不低于50% | 不低于70% |
| 航线弯曲度 | 通常不大于3% | - | - | - |
六、旋偏角要求
- 航空摄影像片旋偏角，要求一般不大于6度，超限比例不得大于4%
| 序号 | 航测比例尺范围 | 旋转角 |
|---|---|---|
| 1 | 1:5000 - 1:7000 | 一般<6°，个别<8° |
| 2 | 1:7000 - 1:35000 | 一般<8°，个别<8° |
| 3 | ≥1:35000 | 一般<10°，个别<12° |
七、DEM网格尺寸
| 数字高程模型（DEM）比例尺 | 网格尺寸要求 |
|---|---|
| 1:500 至 1:2000（1:n） | 网格尺寸少于 0.001n（1/1000） |
| 1:5000 至 1:100000（1:n） | 网格尺寸不应大于 0.0005n（1/2000） |
八、航摄比例尺的选择
| 成图比例尺 | 航摄比例尺 | 地面分辨率（m） | 间隔（GSD）/cm |
|---|---|---|---|
| 1:500 | 1:2000~1:3500 | 0.1 | 4~7 |
| 1:1000 | 1:3500~1:7000 | 0.1 | 7~14 |
| 1:2000 | 1:7000~1:14000 | 0.2 | 14~28 |
| 1:5000 | 1:10000~1:12000 | 0.5 | 20~40 |
| 1:10000 | 1:12000~1:40000 | 1.0 | 40~80 |
| 1:25000 | 1：2.5万~1：6万 | 2.5 | 50~120 |
| 1:50000 | 1:3.5万~1:8万 | 5.0 | 70~160 |
九、多像空间前方交会
1.计算原理
利用外方位元素（包括3个线元素和3个角元素）和待求点像点坐标，通过空间几何关系解出待求点的三维坐标。
2.参数说明
| 参数类别 | 参数描述 | 包含内容 |
|---|---|---|
| 内方位元素 | 描述相机内部参数 | 像主点坐标（x0, y0），焦距f |
| 相对定向参数 | 描述两张像片间相对位置和姿态 | 2个线元素，3个角元素 |
| 外方位元素 | 描述相机在空间中位置和姿态 | 3个线元素，3个角元素（相机姿态角） |
| 绝对定向元素 | 在相对定向基础上，将模型坐标转换为大地坐标 | 1个伸缩因子，1个旋转角 |
十、控制点要求
1.内业要求
- 目标影像清晰度：像片控制点的目标影像应该清晰易读。
- 布设范围：控制点应布设在航向及旁向6片重叠范围内，困难地区5片重叠范围内。
- 边缘距离：控制点离图像边缘不少于1~1.5cm（对于数字影像、卫星影像不少于0.5cm，一般为1.5cm）。
- 旁向重叠中线：控制点应该选在旁向重叠中线附近。
- 立体测图：每个像对4个基本定向点，离通过像主点且垂直于方向线的直线不超过1cm，最大1.5cm。确保精度高的布点，能够控制其相应面积。位于自由图边、待成图边的图边控制点，一律布设在图廓线外。
- 四角控制点：像片的4个基本控制点，应该选择在像片四角附近。
- 基线跨度：平高控制点航向基线跨度不大于9条基线。旁向相邻航线最大跨度不大于3条基线。
2.布设要求
- 平坦地区：航向上，每4条基线布设1个平高点。旁向上，每2条航线布设1排平高点。
- 丘陵地区：在平坦地区布设要求基础上，在航带每2排平高控制点之间增加1排高程控制点。
- 接边处：外业控制点相互转刺，保证所有同名公共控制点均得到公用。
- 平面控制点：选在线状地物拐点或交点、点状地物中心。可以选择在尖山顶，但圆山顶等弧形地物不可以。
- 高程控制点：选择在高程变化不大处，例如平缓的线状地物交点。可以选择在圆山顶，但尖山顶等急剧变化地物不可以。
3.精度要求
| 控制点类型 | 平面精度要求 | 高程精度要求 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 像控点 | 不超过地物点平面中误差的1/5（具体数值根据地物点平面中误差确定） | 基本等高距的1/10 | 相对于基础控制点 |
| 图根点 | 图上0.1mm以内 | 基本等高距的1/10 | 相对于基本控制点 |
| 检查点（用于全站仪、GPS校核） | 平面较差：图上0.2mm以内 | 高程较差：基本等高距的1/5 | 与已知成果相比 |
| 界桩点 | 图上±0.1mm以内 | 一般地区：基本等高距的1/10困难地区：基本等高距的1/2 | 平面位置和高程中误差 |
B.数字测绘成果的分类和检查项：
一、4D产品范畴
| 中文名称 | 英文名称 | 产品描述 |
|---|---|---|
| 数字高程模型 | DEM (Digital Elevation Model) | 地形表面形态的数字表示，描述地面高程信息 |
| 数字正射影像图 | DOM (Digital Orthophoto Map) | 航空或航天像片经数字微分纠正和镶嵌后生成的数字正射影像集 |
| 数字线划图 | DLG (Digital Line Graph) | 地形图的数字形式，用矢量数据表示地形要素 |
| 数字栅格地图 | DRG (Digital Raster Graphic) | 纸质地形图经计算机处理后得到的栅格数据文件，与基本比例尺地形图一致 |
二、数字高程模型（DEM）
- 数据完整性：检查DEM数据是否完整，包括数据文件、元数据文件等是否齐全。
- 数学基础：检查DEM的数学基础是否正确，如坐标系统、高程系统等。
- 精度：通过对比实测高程数据或与其他高精度DEM数据对比,检查DEM的精度是否满足要求。
- 地形表达：检查DEM是否能准确表达地形特征，如坡度、坡向等。
三、数字正射影像（DOM）
- 影像质量：检查影像是否清晰，纹理是否清楚，亮度、反差是否适中，分辨率是否正确。
- 数学基础：检查DOM的数学基础是否正确，包括坐标系统、影像分辨率等。
- 接边精度：检查相邻DOM影像图幅接边处的影像亮度、反差、色彩是否基本一致，同名点较差是否符合限差。
- 整饰质量：如果DOM存在整饰内容，则检查注记有无错漏，位置是否恰当，图廓内整饰是否符合图式的规定。
四、数字线划地图（DLG）
- 数据完整性：检查DLG数据是否完整，包括矢量数据文件、属性数据文件等是否齐全。
- 空间关系：检查各地图要素间的空间关系是否正确，如拓扑关系等。
- 属性信息：检查各地图要素的属性信息是否准确、完整。
- 精度：通过对比实测数据或与其他高精度数据对比，检查DLG的精度是否满足要求。
五、数字栅格地图（DRG）
- 数据完整性：检查DRG数据是否完整，包括栅格数据文件、元数据文件等是否齐全。
- 几何精度：检查DRG的几何精度是否满足要求，如与原图相比的变形情况等。
- 色彩与清晰度：检查DRG的色彩是否与原图一致，图像是否清晰。
- 数据格式：检查DRG的数据格式是否正确，如文件类型、分辨率等。
C.航空摄影测量的质量元素和检查项：
一. 飞行质量
1. 基本要求
1.1 像片重叠度
- 纵向重叠度：一般应不小于60%，困难地区不小于56%。
- 横向重叠度：一般应不小于30%，确保立体测图需要。
1.2 像片倾角
- 一般不大于2°，确保影像的几何变形在可接受范围内。
- 最大不超过5°，特殊情况需经技术设计批准。
1.3 像片旋偏角
- 一般不大于8°，确保立体模型的正确性。
- 特殊地区或项目要求时，需经技术设计明确。
1.4 航线弯曲度
- 一般不大于3%，确保航线连续性。
- 在特殊地形条件下，可适当放宽，但需保证影像质量。
2. 非基本要求
2.1 航摄设计
- 航摄计划、航线规划、飞行高度、速度等应符合技术设计要求。
2.2 最大最小航高差
- 同一航线内相邻像片的航高差不应超过30米。
- 整个摄区的最大最小航高差不应超过50米，确保影像比例尺一致。
2.3 边界覆盖保证
- 摄区边界应至少有一个航向和一个旁向的重叠像片覆盖。
- 边缘地区应适当延长航线，确保全覆盖。
2.4 像点最大位移值
- 由于飞行姿态变化引起的像点位移应不大于半个像元。
二. 影像质量
1.影像最大、最小密度
- 最大密度：一般不超过2.2，确保影像不曝光过度。
- 最小密度：一般不小于0.1，确保影像有足够的反差。
2.灰雾密度
- 一般不大于0.15，确保影像清晰。
3.反差
- 反差适中，确保地物、地貌特征明显。
- 反差指数一般应在1.0至2.0之间。
4.冲洗质量
- 影像冲洗均匀，无斑点、划痕等缺陷。
5.色调
- 色调一致，无明显色差。
6.清晰度
- 影像清晰，边缘锐利。
- 分辨率应满足成图比例尺的要求。
7.框标影像
- 框标影像清晰，位置准确。
- 数据记录完整，包括航摄时间、航高、速度等。
三. 数据质量
- 数据格式应符合技术设计要求。
- 数据存储应安全、可靠，无丢失、损坏现象。
- 数据处理应准确，无错误或异常值。
四. 附件质量
- 分区图：分区图应清晰、准确，标注分区界线、航线等信息。
- 分区航线结合图：展示分区与航线的对应关系，标注航线号、像片号等。
- 摄区、分区、航线、像片结合图：综合展示摄区、分区、航线和像片的布局关系。
- 其他注记、图表：包括飞行日志、技术设计书、质量检查报告等。
D.像片控制测量成果的质量元素和检查项目
一. 数据质量
1.数学精度
- 各项闭合差应满足技术要求，如导线闭合差、三角网闭合差等。
- 中误差应小于规定值，确保测量结果的准确性。
2.观测质量
- 观测手簿应记录完整、准确，包括观测时间、天气、仪器状态等。
- 观测数据应无错误、无遗漏。
二. 布点质量
- 布点应合理，满足控制测量的需要。
- 布点位置应易于识别、保存和测量。
- 不需要埋石的控制点，应做好标记和记录。
三. 整饰质量
- 控制点判断、刺点应准确，确保控制点与实际地物、地貌的对应关系准确。
- 刺点应清晰、准确，无异常值。
四. 附件质量
- 布点略图应清晰、准确，标注控制点位置、编号等信息。
- 成果表应完整、准确，记录控制点的坐标、高程等信息。
E.空中三角测量成果质量元素
一、整体要求
1.数学基础
- 坐标系、投影方式应符合技术设计要求。
- 投影参数应准确，无误差或异常值。
2.平面精度
- 内业加密点的平面精度应满足成图比例尺的要求。
- 加密点间的相对位置关系应准确。
3.高程精度
- 内业加密点的高程精度应满足成图比例尺的要求。
- 高程变化应与实际地形相符。
4.接边精度
- 区域网接边精度应满足技术要求，确保不同区域间的连续性。
5.计算质量
- 内定相、相对定向精度应满足技术要求。
- 多余控制点（校验点）不符值（残差）应小于规定值。
- 公共点较差应小于规定值，确保测量结果的一致性。
二. 布点质量
- 定向点、检查点、加密点的布置应合理，满足空中三角测量的需要。
- 布点位置应易于识别、测量和计算。
三. 附件质量
- 包括计算报告、加密点坐标表、控制点成果表等。
- 附件应完整、准确，记录计算过程、结果和相关信息。
F.像片调绘成果的质量元素
一、地理精度
1.地物、地貌调绘的全面、正确性
- 地物、地貌调绘应全面、无遗漏。
- 调绘内容应准确、与实际地形相符。
2.各种注记的正确性、合理性
- 注记应准确、清晰，无错误或遗漏。
- 注记内容应合理、符合规范。
二、属性精度
1.各类地物
- 地物分类应准确，无混淆或错误。
- 地物属性描述应完整、准确。
2.地貌性质说明
- 地貌类型应准确划分。
- 地貌特征应详细描述，与实际地形相符。
3.数字注记
- 数字注记应准确、无误。
- 数字单位、格式应符合规范。
三、整饰质量
- 调绘成果应整洁、美观。
- 符号、线条应清晰、准确。
- 标注应规范、易于识别。
四、附件质量
- 包括调绘底图、调绘记录表、调绘说明书等。
- 附件应完整、准确，记录调绘过程、结果和相关信息。