菜鸟都应该知道的倾斜摄影测量知识

所谓“站在巨人的肩膀上”在这篇文章中就很好的体现出来了，本文的一些图和一些概念就是借鉴“巨人”发表的文章中的图和概念。这还得感谢这些“巨人”把我们领向一条光明大道。我不是摄影测量的专业人士，GIS圈也只是个刚入门的菜鸟。请允许我从一个菜鸟的角度，来说说那些菜鸟入门级的倾斜摄影测量知识。

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近些年，倾斜摄影测量在GIS圈掀起了一阵巨浪，有人说他颠覆传统的测绘领域，有人说他替代了传统建模方式。正因为倾斜摄影测量被带上了这么多光环，人们开始对他有形形 *** 的猜想，让它变得越来越神秘。就让咱们来看看倾斜摄影数据的效果图。

我们先来看看倾斜摄影测量，和我们传统的影像有什么区别？

从数据采集的方式来看，传统影像是通过飞机上搭载的航摄仪对地面连续摄取相片，而后经过一系列的内业处理得到的影像数据，获取的成果只有地物俯视角度信息，也就是视角垂直于地面。而倾斜摄影测量测试通过飞机或无人机搭载5个相机从前、后、左、右、垂直五个方向对地物进行拍摄，再通过内业的几何校正、平差、多视影像匹配等一系列的处理得到的具有地物全方位信息的数据。简单理解就是，影像上地物是在一个平面的，倾斜摄影测量地物是具有真实高度的。

我们知道了倾斜摄影数据采集的方式，通过倾斜摄影数据加工的关键技术，比如多视影像联合平差、多视影像关键匹配、数字表面模型生产和真正射影像纠正等，得到地表数据更多的侧面信息，加上内业数据处理，得到数据的三维模型。

下面，小伙伴们一起来揭开倾斜摄影测量数据神秘的面纱吧！倾斜摄影测量的数据本质上来看是mesh模型，什么是mesh模型呢？mesh模型就是网格面模型，它是点云通过一些算法，比如区域增长法、八叉树算法和波前算法等等构成的。而点云是在同一空间参考系下用来表示目标空间分布和目标表面特性的海量点 *** 。内业软件基于几何校正，联合平差等处理流程，可计算出基于影像的超高密度点云，如下图：

上面两张图看来切割的方式展现出来的效果还蛮不错的，有条有理的，但是当你拉近到一定程度的时候效果是这样的：

无人机：倾斜摄影是怎样的一种技术

随着无人机的快速发展，倾斜摄影行业迎来了一个新的浪潮，越来越多的人利用无人机从事测绘行业的相关数据采集工作。在数据采集过程中遇到了各种各样的问题，导致飞出来的数据不达标，无法完成模型重建工作。这里根据自己的接触对倾斜摄影过程中重叠度、传感器、焦距、飞行速度、拍照间隔等参数以及他们之间的相互关系做一个简单的梳理。如有不当或错误之处敬请指正。

01传感器

很多三维模型重建软件要求输入相机的传感器参数和焦距。一般输入的是传感器的长边尺寸。

1.1 传感器参数的获取

传感器是是相机的固定参数，和无人机无关，虽然很多无人机自带相机，但传感器参数也只和相机有关。所以只要知道相机型号就可以知道传感器尺寸。很多朋友不知道如何获取这个参数值，这里直接给出搜索 *** 。

1.1.1常规情况

这里以sony ar7 相机为例。 直接搜索sony ar7，

找一个带相机详细参数的任何一个网站

点进来

一般都带传感器参数

1.1.2 特例情况

也有部分相机厂商没有明确给出传感器尺寸大小，但一般也会给出类型和对角线尺寸，这里可以进行一下换算。

以大疆无人机的精灵3为例，百度精灵3，找相机参数，找传感器参数，对于传感器，即使没有明确给出尺寸大小，但一般都是相机的常规尺寸。

1.2 焦距

这个不想多说，自己拍的照片不知道设置的焦距是多少也是醉了。。。 不过一般没有经过特殊处理的片子，都保存了焦距参数，可以直接右键图片查看属性，里面详细的记录了焦距，单位是mm 注意，焦距参数是不是35mm等效焦距。请选择焦距属性对应的值。

1.3 重叠度保障

航拍的时候如何保证重叠度呢？重叠度应该是多少呢？

根据不同的航拍用户，重叠度也不一样，如果只是为了快拼影像，一般旁向重叠度60%以上，航线（纵向）重叠度70%以上，如果用于三维重建，建议旁向重叠度70%以上，航线（纵向）重叠度80%以上.上述数值为经验值，非官方，仅作参考。

如何保证重叠度呢？很多的飞控软件都实现了自动化，只需要输入相机参数，飞行高度，重叠度就可以自动规划出航线。那这些航线是如何来的？如何自己设计航线该如何保证重叠度达到了要求？

这里其实是初中所学的【小孔成像原理】，假设相机以长边飞行方向垂直，航线间距为x。

按照上述条件，这里计算旁向重叠度用的是传感器长边尺寸

d/ccd = h/len

旁向重叠度= x/len

这个方程的求解应该不难了吧？x=旁向重叠度*h/d*ccd

沿着飞行方向也是一样的，只不过要用传感器的短边尺寸。

1.4飞行速度和拍照间隔

上述过程计算出了拍照的间距，旁向间距a和航向间距b

真正飞行的时候我要以什么速度飞行呢？拍照间隔设置多少呢？自动规划的软件是如何控制拍照的呢？

正常情况下为了加快飞行速度，缩短作业时间，都是保证拍照质量稳定的前提下让拍照速度最快

b=飞行速度*拍照间隔

02模型精度计算

上述所有的计算都是依据指定的飞行高度来计算的，飞行高度如何确定呢？这就和模型精度挂钩了，需要什么样精度的模型，使用了什么相机决定了飞行的最合适高度。

首先是照片分辨率的确定。

拍的照片是多少分辨率的？

还是小孔成像原理，传感器长边尺寸ccd，对应拍出的照片的长边像素数wx像素 d/ccd = h/len

拍照分辨率（m/像素）=ccd/d*h/w

公式：倾斜摄影模型精度=同工程正射分得三倍

在此荐：飞盟FM-T1倾转旋翼垂直起降无人机，采用固定翼结合倾转我三旋翼的布局形式，以简单可靠的方式解决了固定翼无人机垂直起降的难题，兼具固定翼无人机航时长、速度高、距离远的特点和旋翼无人机垂直起降的功能。

FM-T1可以应用到：油管线查询、应用通信、气象监视、农林作业、矿产勘探、边境巡逻、公共安全、遥感测绘等行业领域。希望可以帮到你，有什么问题还可以问我！

FM-T1倾转旋翼无人机参数（飞行平台版/机身材质：进口EPO）

翼展

1800mm

长度

1300mm

更大起飞重量

7200g

更大有效载荷

1500g

更大飞行高度

5000m

数传电台有效距离

8km

有效控制半径

15km

巡航速度

65-80km/h

续航

60-90分钟

作业拆装难易程度

容易/1-3分钟

起降方式

全自动垂直起降

巡航模式

倾转变换固定翼巡航

更大抗风

5级

可搭载设备

Sony a6000/Sony a7r/Sony RX1R II

搭载相机

（航测版）

SONY RX1RII

重量：500g

外形尺寸：113.3*65.4*72mm

传感器尺寸：全画幅35.9*24.0mm

有效像素：4240万

镜头特点：35mm焦距

光圈范围：F2-F22

相机连续工作时间：120分钟

作业面积

8-15km2/架次

作业精度

可输出1:500 1:1000 1:2000影像/搭载PPK后差分模块，结算后可达到厘米级精度

航拍无人机需要考证吗

若是咨询关于“飞行证书”的问题，可以参考以下内容：

根据目前相关法律要求，空载大于 7.5kg 的飞行器，需要持证进行飞行，其他机型暂未规定。目前官网销售的消费级无人机，均不到 7.5kg ，直接在民航网站实名登记即可。

国内无人机飞行员认证有以下三类：UTC认证、 AOPA 认证、 ASFC 认证。如果想学习更多的无人机知识，或者想往职业方向发展，可以进入进行慧飞学院了解。

慧飞无人机应用技术培训中心，是全球无人机领军企业——DJI 大疆创新的全资子公司，为客户提供无人机培训服务。慧飞采用国内首个专注于无人机应用技能的UTC培训体系，该体系由中国航协通航分会与中国成人教育协会联合推出。分为航拍、植保、巡检、测绘、安防五大专业，让客户将先进的无人机技术应用在工作中，获得领先的效率、安全性与成果。慧飞在近年来陆续为新华社、中央人民广播电台、国家电网、南方电网、各地公安局等数十家大型企业提供员工培训服务。

培训内容根据不同的课程会有所不同

测绘在线公开课

植保在线公开课

DJI 轻松飞

DJI 植保课程

UTC 无人机航拍技术

DJI 果树应用课程

UTC 无人机建模技术

UTC 无人机植保技术

UTC 无人机测绘技术

UTC 无人机应用通识

UTC 无人机安防技术

UTC 无人机巡检技术（电力专业）

UTC 无人机巡检技术

以《无人机植保技术》课程为例分为：在线理论视频教学学习，线下分校理论答疑+实操；课程中在线理论视频学习自课程购买即日起，视频有效期为一年，支付后不可退换，一年有效期后视频将不可观看。

《无人机植保技术》课程是面向无人机农业植保的操作人员培训，主要目标是让学员掌握以下能力：课程是面向无人机农业植保行业从业人员提供飞行、药剂、飞防等全方面培训，成为一个具备综合能力的植保从业者，主要目标是让学员掌握以下能力：

1、充分了解多旋翼植保无人机的构造及原理；

2、安全飞行和使用无人机；

3、能熟练使用大疆创新T20/16及MG-1P植保无人机进行综合作业；

4、能处理T20/16及MG-1P植保无人机常见故障,了解如何进行植保无人机的维护与保养；

5、了解农药的基本知识以及常见的病虫草害;

6、掌握植保无人机作业规范流程；

7、掌握植保无人机技术规范，保障作业效果；

基础技能培训：

行业技能培训进阶（专业植保从业者）

无人机概述：植保无人机分类、植保无人机飞行原理

农药基础：农药剂型与作用原理

安全飞行守则：法律法规、飞行安全

农药施用规范： 药液过滤与调配

无人机基本操控：全自主作业、手动作业

病虫草害防治： 病害、虫害、杂草的防治

植保机系统构成：飞控系统、动力系统、控制系统等

植保方案运用：根据作物特性制定植保方案

考取驾照前，学员可自行前往培训机构参加培训，待学员满足执照或等级要求的训练时间和航空经历后，方可前往民航局指定考试点参加考试。

若报考视距内等级驾驶员执照，学员需同时满足以下条件

1）年满16周岁

2）三年内无刑事犯罪记录

3）具有初中或者初中以上文化程度

若报考超视距等级驾驶员执照，学员需同时满足以下条件

1）年满16周岁

2）五年内无刑事犯罪记录

3）具有初中或者初中以上文化程度。

无人机倾斜摄影三维建模和应用（一次分享交流会的记录）

声明无人机倾斜摄影测绘资质：内容来源于一个老领导的分享交流无人机倾斜摄影测绘资质，聆听之后略作整理以表敬意，整理过程当中遗漏不足之处在所难免，文中所述不代表任何观点。

倾斜摄影技术优势或者说最吸引用户的，就是利用倾斜摄影技术可以全自动、高效率、高精度、高精细的构建地表全要素三维模型。

》题目中“无人机倾斜摄影三维建模和应用”有四重含义：一是无人机，二是倾斜摄影，三是三维建模，四是三维模型应用。

》上述四个方面是倾斜摄影技术体系中最重要的内容，需要对每个方面都进行必要的研究，才能更好地推动倾斜摄影技术的进步和应用推广。

》倾斜摄影三维模型的质量主要取决于两个因素：一是影像质量（影像地面分辨率和影像清晰度），二是照片数量（对同一区域的照片覆盖度）。

》从实际建模效果来看，要想获得完整清晰、可供高精度量测的三维模型，建筑区倾斜影像的分辨率要达到2～3厘米、一般地区要达到5～6厘米，照片的平均覆盖度要达到30度重叠以上。（注：这里可能只是项目当中的一些感悟总结，具体精度视项目需求而定）

》因此，多旋翼无人机是进行建筑区倾斜摄影的首选，一般地区的倾斜摄影则可选择小型电动垂直起降固定翼无人机。

》先后调研、参与研制和使用了多款多旋翼无人机。四旋翼无人机因载荷指标不够，可靠性极差，不满足应用需求；六旋翼无人机在高频次飞行作业时，经常出现非人为因素的故障，导致坠机或损坏，可靠性不 够；八旋翼无人机有一定的动力冗余和飞行可靠性，可以提高作业的安全性和持续性，推荐使用。

》八旋翼无人机的起飞重量应小于7公斤，作业续航时间20分钟，使用远景双镜头摆动式倾斜摄影相机，每架次飞行可获取有效面积0.3平方公里2厘米分辨率的照片约900张。

（注：飞机的选择和使用没有绝对，更多的是根据具体地理环境选择合适的工具而已）

》倾斜摄影飞行对固定翼无人机的基本要求是低空飞行、低速巡航、转弯半径小、操作便利、就近起降等。

》使用油动固定翼无人机进行常规航空摄影，虽然飞行效率和性能都不错，但使用和保养要求高，价格也居高不下。

》近两年市场上推出的电动/混合动力垂直起降固定翼无人机，无论是易用程度、单机价格、技术性能等方面，都有了较大的改进，使倾斜摄影技术可以在较大面积的三维建模方面发挥作用，有效地提高了倾斜摄影飞 行的作业效率。

》考虑到操作便利、维修简便、方便运输、单机价格等综合因素，推荐使用电动垂直起降固定翼无人机来进行一般地区的倾斜摄影飞行。

》电动垂直起降固定翼无人机的有效载荷1～2公斤，续航时间60～90分钟，相对飞行高度300米左右，影像地面分辨率5厘米。（视具体机型而定）

》固定式五镜头倾斜摄影相机是目前在无人机倾斜摄影中普遍使用的设备之一，它延续的是原来用在有人驾驶飞机上使用的传统的五相机结构。

》但对为什么一定要同时用五台相机进行倾斜摄影的原理和技术却鲜有研究，只能说“别人都是这么做的，一定有无人机倾斜摄影测绘资质他的道理，无人机倾斜摄影测绘资质我照着干就是了”。

》为了探究倾斜摄影三维建模对照片方位和数量的要求，我们分别采用1台和2台相机，对同一区域采用多次飞行、交叉飞行的 *** ，模拟五镜头相机的方式，分别获取下视、前视、后视、左视、右视的影像，并以不 同组合分别进行了三维建模试验

》用不同数量相机模拟五相机结构进行倾斜摄影试验的主要结论如下：

1）建模效果与相机数量无关，但与照片数量和相邻航线飞行的间隔时间相关；

2）下视相机不是必须的，因为真正射影像是由三维模型的正投影生成。下视相机的作用与其它方位相机的作用相似；

3）倾斜相机的角度在20～30度之间较为合适。45度倾斜角安置的相机的照片边缘的分别率过低；

4）采用双相机、三相位摆动结构的倾斜摄影系统综合性价比更优。

》双镜头摆动式倾斜摄影系统仅用两台相机就达到了固定式五镜头相机的效果，系统结构简单、成本低、重量轻、维修使用方便，是多旋翼无人机倾斜摄影的首选。

》航天远景公司的超轻型双镜头二维摆动式倾斜摄影系统，由2个微单相机和1个二维摆动式云台构成，总重量1.2公斤。

》相机感光传感器的尺寸不应小于APS-C，像素数量大于2400万。

》如使用多旋翼无人机和双镜头摆动式倾斜摄影系统进行建筑区2厘米分辨率的倾斜摄影，航线设计的基本要求是：

1）航摄分区尽量为矩形，航线沿矩形区域长边方向敷设，实际飞行范围应超出任务范围1个航高，分区内地形高差小于1/2航高；

2）航线数量为双数且不少于6条，单航线更大长度按多旋翼无人机有效续航里程的40%计算；

3）相对航高平均按100米设计，当航摄分区内有超过30米的建筑物时，最小相对航高应按100米加上建筑物高度计算；

4）航向重叠度大于75%，旁向重叠度大于40%。（注：视相机参数和具体环境而定）

》如使用双相机和固定翼无人机对普通地区进行5厘米分辨率的倾斜摄影，航线设计的基本要求是：

1）航摄分区尽量为矩形，沿矩形区域长边方向和短边方向分别敷设航线，呈格网状（按十字交叉飞行），实际飞行范围应超出任务范围1个航高，分区内地形高差小于1/2航高；

2）航线数量应为双数且不少于6条，单航线更大长度按无人机有效续航里程的40%设计，更大长度不超过5500米；

3）相对航高平均按300米设计，最小相对航高应高于摄区内容其他构筑物100米以上；

4）航向重叠度大于75%，旁向重叠度大于40%。（注：视相机参数和具体环境而定）

》每个航摄分区应统一进行航线设计，用在同一航线设计文件中删除多余航线的 *** 确定每架次的飞行参数文件。

》外出作业至少应配备10组电池，或配置便携式发电机现场充电，以提高作业效率。

》无人机起降场地应尽量靠近摄区，以减少无效飞行距离。

》作业小组123配置：1辆SUV汽车，2架多旋翼无人机，3名成员（地勤、飞手、助理）。

》倾斜摄影三维模型的建模精度与影像分辨率直接相关，一般为1:3左右。

》倾斜摄影三维模型的平面量测精度和相对高程量测精度基本一致。

》如果影像分辨率为2厘米，则三维模型的建模精度一般为5～10厘米，相应的量测精度也达到10厘米以内，与外业实测点的精度相当，远高于1:500地形图的精度。

》如果影像分辨率为5厘米，则三维模型的建模精度一般为15～20厘米，相应的量测精度也达到20厘米以内，高于1:1000地形图的精度。

》无人机和各类小型倾斜摄影系统的涌现，使得倾斜影像数据的获取变得非常便捷。数据获取的瓶颈已经破解，成本也将逐步降低。。

》计算机集群、GPU、倾斜影像三维建模软件技术的进步，使得三维建模的效率将大幅提升。

》仅就目前情况来看，倾斜摄影三维建模工作所涉及的无人机、倾斜摄影系统、计算机集群、三维建模软件等，已可以满足批量化倾斜影像获取和三维建模处理工作的要求，基本具备了工程化和规模化的条件。

》倾斜摄影技术及其无人机作业 *** 日渐成形，使得对现实世界的全要素三维重建变得高效可行。

》倾斜摄影目前在测绘领域的主要用途是快速建立精细的地表三维模型，可以替代传统的手工建模和“倾斜影像+激光扫描”的建模 *** 。

》不宜将倾斜摄影技术与传统摄影测量技术进行简单对比，特别是不要就技术的优劣进行争论，因为两者是从不同的方向、以不同的方式、为不同的用途在做研究，仅仅是在目标三维模型的重建这一成果点上有些重合而已

》倾斜摄影技术与摄影测量技术是“两股道上跑的车，走的不是一条路”

》倾斜摄影技术与摄影测量技术可以看成是在两条路上跑的车队，只是现在恰好在某处立交桥碰上了，但其实两者的目的地是不同的，使用的车辆也是不同的。

》不需要人工观测，就能得到精细的三维模型和测量结果，这才是倾斜摄影技术“最致命”的优点。而这一点正是摄影测量几十年来苦苦追求的目标。

》倾斜摄影所构建的三维模型，可以替代航空摄影测量中的人工观测，实现更高精度、更快速度的自动建模和智能测图。

》伴随着这些变革，必然会对现有的技术、产品、市场、用户、应用、商业模式等带来冲击和变化。

》不要以传统摄影测量 *** 和标准来衡量倾斜摄影技术和成果，唯一可行的 *** 应该是用成果进行对比和检测。

》倾斜摄影技术的发展和推广，不仅仅使得空间信息从二维延伸到三维，更重要的是会给测绘领域带来变革，也必将催生行业应用的变革。

》倾斜摄影所构建的三维模型及三维空间信息服务平台将成为行业应用的基础空间信息支撑。

》倾斜摄影三维建模将是今后一种普遍采用的三维建模和测绘 *** ，是测绘领域里的颠覆式创新模式。

》无人机倾斜摄影技术的快速发展，使“全民测绘，按需测绘，动态测绘”成为可能。

》不宜过分强调和追求无人机平台的可靠性，重要的是要考虑无人机及倾斜摄影系统作为数据采集工具的性价比，应该使用简单、维修便捷、易于携带、价格便宜。

》事实上，只要是无人机，迟早都会掉下来。如果“炸鸡”的代价是一辆奔驰车，无论是单位还是飞手，都不愿意承担这样的损失。

》我们希望符合规模化作业要求的“无人机+倾斜摄影系统”的市场价格在10万元以内。希望无人机厂商和倾斜摄影系统厂商能在结构、工艺、零配件、成本等方面有所突破。

》传统摄影测量与倾斜摄影技术是一个二维与三维博弈、最终三维将胜出的博弈过程。目前倾斜摄影还停留在推广阶段，主要是受限于当下的应用点以及行业规范。

》倾斜摄影技术和成果并不完善，还在不断试验和演进中，传统的工作流程和产品交付标准，也不是一年两年能改变的，这需要一个过程。

》对用户而言，使用倾斜摄影技术，不要指望他能给节省费用，反而可能需要额外的投入。无人机倾斜摄影测绘资质你做了是顺应时代发展的步伐，花点学习成本，后面就有基础了；你不做也没关系，总是有人要落伍的，也总是有企业要落 伍的。

》数据、平台、服务是未来地理信息行业的三大主要内容，其趋势是数据生产的集约化和应用服务的集成化。

》数据内容将从二维平面扩展到“地上-地下，室内-室外”一体化的三维空间，并增加时间维度。

》谁掌握三维全要素数据，谁就占据三维行业制高点。

》具有精细化、可量测、真实感、高精度、对象化、更新快、定制化的三维地理信息，将成为行业应用和公众服务的基础支撑。

》在大数据时代、智慧城市的时代，全息三维将是地理信息产业服务于智慧城市、大数据时代的有力武器。

》就倾斜摄影技术应用而言，大家都是新手，无知者无畏，高低之差主要在思路、实践和经验。

》在倾斜摄影技术方面，专家比我们多的是背景知识，高手比我们能的是实际经验，而做出成果才是王道。

》倾斜摄影只是一种摄影 *** ，重要的是计算机视觉技术利用足够数量和有足够重叠度的倾斜影像实现了三维重建，因而就形成了倾斜摄影技术或倾斜摄影测量技术。

》就用户而言，关注点应放在已经得到的三维模型上，而不必过多关心其背后的获取设备和技术细节。

》没有国产工程化的倾斜影像三维建模集群处理软件。

》缺少国产的对OSGB等三维数据直接进行批量化生产编辑的软件（国外也没有）。

》缺少对三维数据智能进行批量对象化处理的软件工具。

》海量倾斜影像三维模型的存储、管理、发布、应用等存在不少技术难点。

》多数用户的应用系统还不能很好地接受和使用倾斜摄影所生成的三维模型。

》因此，倾斜摄影三维模型也被贴上了“中看不中用”的标签。