CN113110555A - 一种航线规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种航线规划方法，涉及单元航线数据采集技术领域，包括以下步骤：S1：获取测区的高程数据；S2：判断测区每个建筑的高度是否超出阈值；S3：若超出设定阈值，则获取该类建筑的坐标，根据坐标增加新的单元航线。采用本方案，解决了原始单元航线不利于采集高层建筑数据的情况，提高了在城市高层建筑的数据采集效果，即使测区中有高层建筑，也能采集到优质数据。

Description

一种航线规划方法

技术领域

本发明涉及单元航线数据采集技术领域，具体涉及一种航线规划方法。

背景技术

现有技术中，利用单元航线进行数据采集是目前倾斜摄影领域新兴的一种数据采集方式，此方式相对于以前的五相机数据采集方式，需要的相机数量更少、数据量更少；但该种方式目前只在城郊或乡村区域的效果较好，但因该种方式对高层建筑的数据采集效果不佳，所以在城市高楼区的效果较差。

因此，如何利用单元航线的数据采集方式，提高在城市高层建筑的数据采集效果，是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种航线规划方法，采用本方案，解决了原始单元航线不利于采集高层建筑数据的情况，提高了在城市高层建筑的数据采集效果，即使测区中有高层建筑，也能采集到优质数据。

本发明采用的技术方案为：一种航线规划方法，包括以下步骤：

S1：获取测区的高程数据；

S2：判断测区每个建筑的高度是否超出阈值；

S3：若超出设定阈值，则获取该类建筑的坐标，根据坐标增加新的单元航线。

相对于现有技术中规划的原始单元航线，对高层建筑的数据采集效果不佳的问题，本方案针对高层建筑增加了新的单元航线，能对测区中的高层建筑，也能采集到优质数据，其具体步骤为：首先获取测区中的高程数据，可通过***地球或者航测获得的DSM数据获取测区的高程数据或表层数据，但获取的方式并不仅限于以上两种，均能通过测区高程数据或表层数据即可得到测区内各建筑物的高度信息，然后判断测区中每个建筑的高度是否超出设定的阈值，若未超出设定的阈值，则还是按照原始单元航线进行采集拍摄，若超出设定的阈值，则获取该类建筑的坐标，根据坐标增加新的单元航线，然后按照新的单元航线对高层建筑进行采集拍摄。

进一步优化，当有若干个超出阈值的建筑距离较近时，则可以将这若干超出阈值的建筑合拼为一个建筑群，通过各建筑的坐标增加新的单元航线。本方案中当若干个超出阈值的建筑距离较近时，为增加拍摄采集效率，可将这些距离较近的超出阈值的建筑合并为一个建筑群，针对一个建筑群来增加新的单元航线。

进一步优化，以建筑的坐标为中心，或组成建筑群的若干建筑形成的封闭多边形的几何中心为中心，增加新的单元航线；所述新的单元航线为环绕型航线，所述环绕型航线的形状为正多边形或圆形。本方案中需根据用户设定，围绕建筑的坐标增加新的单元航线，当高层建筑为单栋时，则以高层建筑坐标为中心，增加一圈新的单元航线，此时新的单元航线为圆形，当以组成建筑群增加新的单元航线时，以组成建筑群的若干建筑形成的封闭多边形的几何中心为中心，增加新的单元航线，其中多边形可为正四边形、正六边形、正八边形等正多边形。

进一步优化，新的单元航线的形状、初始半径或边长、初始高度、初始航片数量和初始拍摄角度均默认为和原始单元航线一致，可根据超出阈值的建筑物或建筑群的尺寸，调整单元航线的半径或边长。可根据超出阈值的建筑物或建筑群的高度，调整单元航线的高度。可根据超出阈值的建筑物或建筑群的高程数据或密度情况，或航测任务对该类高层建筑的建模效果要求，调整单元航线的航片数量。可根据超出阈值的建筑物或建筑群的高度或尺寸，调整航片的拍摄角度。本方案中用户可根据设备性能、超出阈值的建筑物或建筑群情况、航测任务要求进行调整，以满足用户需求。

进一步优化，新的单元航线与原始单元航线的第一个交点作为飞行器的进出点。本方案中的飞行器在原始单元航线上飞行时，能从新的单元航线和原始单元航线相交点直接飞入新的单元航线中，在新的单元航线中进行拍摄，飞行完一整圈后，再从相交点飞出到原始单元航线中；还可以在原始航线全部飞行完成后，根据飞行航线，从原始航线最后直接飞行到新的单元航线上进行航飞。

本发明具有以下有益效果：

本方案提供了一种航线规划方法，采用本方案，解决了原始单元航线不利于采集高层建筑数据的情况，提高了在城市高层建筑的数据采集效果，即使测区中有高层建筑，也能采集到优质数据。

附图说明

图1为本发明提供的一种航线规划方法的步骤图；

图2为本发明提供的一种航线规划方法的原始单元航线局部示意图；

图3为本发明提供的一种航线规划方法的航测相机在单元航线上的拍摄运行图；

图4为本发明提供的一种航线规划方法的原始单元航线相机视场图；

图5为本发明提供的一种航线规划方法的新增单元航线的示意图；

图6为本发明提供的一种航线规划方法的飞行器路线图；

图7为本发明提供的一种航线规划方法的飞行器路线图。

图中附图标记为：1-原始单元航线，2-原始连接航线，31-高层建筑，32-高层建筑群，41-1号单元航线，42-2号单元航线，51-1号相交点，52-2号相交点，6-飞行航线，7-相机视场，81-第一有效区域，82-第二有效区域，11-新的单元航线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例：如图1至图7所示，本实施例中的一种航线规划方法的具体步骤为：

1、将测区(包括测区外扩区域)划分为若干个相同尺寸的单元，飞行器在每个单元内按预定形状的航线进行航飞，再将每个单元的航线连接起来，形成一条完整的飞行航线6。这些在每个单元内的航线称为单元航线，连接每个单元航线的航线称为连接航线，单元航线为环绕型，其形状可以是正方形、正六边形、正八边形等正多边形，也可以是圆形。该方式生成的航线称为原始航线，该航线内的单元航线称为原始单元航线1，该航线内的连接航线称为原始连接航线2。

2、以下为一个形状为环形的原始单元航线1的航高、半径及拍照次数的计算方法：

(1)、航高计算：

其中GSD表示地面分辨率，h表示航高，p表示像元大小，f表示焦距，θ表示拍摄模块的主光轴与竖直面的夹角。

P像元大小与f焦距为已知参数，分辨率GSD为任务要求参数，由作业人员设定，由以上参数可以算得航高h。

(2)、环形半径计算:

其中，相机的主光轴与竖直面的夹角为θ，则单元航线半径

R＝h*tanθ

一般相机倾角为45°，则单元航线半径等于航高。

(3)、环的拍照数量：

可以根据用户设置的环绕重叠率Pz及航摄仪中相机的视场角γ来计算出针对一个环形区域的拍照点数量，具体可以根据关系式

得到拍照点数量n；该数字也可以由用户根据测区的房屋密集程度设置，房屋密集程度越高，则采集点数设置的数字越大。

(4)、以测区某边与单元航线圆心相交开始划分航线：

如图3所示，302即是单元航线中的一个拍照点，该点为整体24个拍照点中的其中一个，24个点均在单元航线中；其中301为单元航线，302为拍照点，303为地面，304为其中一个采集点的地面投影范围。

3、通过***地球、卫星或者航测获得的DSM数据获取测区的高程数据或表层数据，其获取的方式并不仅限于以上三种，均能通过测区高程数据或表层数据即可得到测区内各建筑物的高度信息；

可以预先设定阈值，阈值由作业人员设定，作业人员根据测区的具体情况、航测任务要求等情况设定阈值。若测区情况复杂，航测任务要求高，则可以降低阈值的值，让更多楼层高度超过阈值，增加新增航线数量，以获得更好的航测效果。

4、判断测区每个建筑的高度等级是否超出设定阈值。未超出设定阈值的均划分为1级建筑，超出设定阈值的均划分为2级建筑。

5、(1)对于1级建筑，直接按照原始单元航线1进行飞行；对于2级建筑，需获得该类建筑的坐标，根据用户设置，围绕坐标增加新的单元航线11，优选的，可以根据建筑坐标为中心，增加一圈新的单元航线11；若高层建筑31为单栋，则以高层建筑31坐标为中心，增加一圈新的单元航线11；若几栋高层建筑31距离较近，则可以以几栋建筑的坐标为连线构建封闭多边形，以封闭多边形的几何中心作为中心增加一圈新的单元航线11。

(2)新的单元航线11，形状可以为正方形、正六边形、正八边形等正多边形或圆形。因为形状越复杂、越接近圆形，需要设置的航点就越多，受设备性能影响，某些设备可能无法设置许多航点，但由于飞行器在转弯时目前都是采用圆角转弯，故虽然单元航线设置的是多边形，但飞行器飞行出来的实际轨迹仍然是类圆形状，只是单元航线设置的形状越接近圆形，飞行器的实际轨迹也越接近圆形。

(3)建立坐标增加新的单元航线11后，新的单元航线11的形状、初始半径或边长、初始高度、初始航片数量和初始拍摄角度均默认为和原始单元航线1一致，用户可根据采集的实时高程数据，对初始半径、初始高度、初始航片数量和初始拍摄角度进行变更，以满足用户需求；

如图4所示，新的单元航线11的半径或边长默认为原始单元航线1的半径或边长，但用户可以根据建筑或建筑群的尺寸大小调整单元航线的半径或边长。若建筑或建筑群位于新增单元航线的有效区域内，则不用增加半径，反之则需要增加新的单元航线11的半径。

如图4所示，若尺寸在第一有效区域81内，则视为未超出阈值，第一有效区域81的尺寸与单元航线的形状、大小、高度、航摄仪的倾斜角度、焦距、画幅大小有关。若超出第一有效区域81，则调整单元航线的边长或半径或航片的拍摄角度，使得新的有效区域涵盖建筑物。

新的单元航线11的高度默认为原始单元航线1的高度，但用户可以根据建筑或建筑群的高度进行更改。建筑的高度、建筑群的高度过高，则可以增加航线的高度，以提高相机对高层建筑3131的数据采集效果。

新的单元航线11的每一圈的航片数量默认为原始单元航线1的航片数量，但用户可以自行更改。若希望该建筑的建模效果更好，则可以增加每一圈的航片数量；若建筑的高度、建筑群的高度或密度过高，则可以增加每一圈的航片数量；

新的单元航线11的相机的拍摄角度默认为原始单元航线1的相机的拍摄角度，但用户可以根据建筑或建筑群的高度进行更改。建筑的高度、建筑群的高度过高，则可以直接增加相机的俯仰角度；为保证对建筑高层、低层处都具有良好的数据采集效果，则可以设置两种俯仰角度，也可以更多种，两种俯仰角度交替拍摄。

如图4所示，若高度在第二有效区域82内，则视为未超出阈值，第二有效区域82的尺寸与单元航线的形状、大小、高度、航摄仪的倾斜角度、焦距、画幅大小有关。若超出有效高度，则调整航线高度或航片的拍摄角度，使得新的有效高度涵盖建筑物；密度情况由作业人员自行判断，若测区建筑密度较高，则增加单元航线的航片数量，增加数由作业人员自行判断。

(4)如图4所示，为测区中的原始单元航线1相机视场7图；如图5所示，在高层建筑31中新增1号单元航线41，在高层建筑群32中，新增2号单元航线42，其中1号单元航线41和原始单元航线12的相交点为1号相交点51，2号环形航和原始单元航线1的相交点为2号相交点52；如图6所示，在图6的上图中，飞行器在原始单元航线1中飞行的过程中，飞行器的飞行路径为a-b-c-d-e，而当增加了新的单元航线11后,在图6的下图中，飞行器飞行到1号相交点51或2号相交点52时，则能直接进入到1号单元航线41或2号单元航线42中飞行，当拍摄完成后，再从1号相交点51或2号相交点52飞出，进入到未飞完的原始单元航线1中，继续作业,飞行器的飞行路径为a-b-c-d-e-f-g-h。进一步优选，如图7所示，2号单元航线42和原始单元航线1之间设有飞行航线6，其中飞行航线6均分别和新的单元航线11、原始单元航线1相切，在原始航线全部飞行完成后，从原始航线最后直接飞行到新的单元航线11上进行航飞。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种航线规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取测区的高程数据；

S2：判断测区每个建筑的高度是否超出阈值；

S3：若超出设定阈值，则获取该类建筑的坐标，根据坐标增加新的单元航线(11)。

2.根据权利要求1所述的一种航线规划方法，其特征在于，当有若干个超出阈值的建筑距离较近时，则可以将这若干超出阈值的建筑合拼为一个建筑群，通过各建筑的坐标增加新的单元航线(11)。

3.根据权利要求2所述的一种航线规划方法，其特征在于，以建筑的坐标为中心，或组成建筑群的若干建筑形成的封闭多边形的几何中心为中心，增加新的单元航线(11)。

4.根据权利要求3所述的一种航线规划方法，其特征在于，所述新的单元航线(11)为环绕型航线，所述环绕型航线的形状为正多边形或圆形。

5.根据权利要求1所述的一种航线规划方法，其特征在于，新的单元航线(11)的形状、初始半径或边长、初始高度、初始航片数量和初始拍摄角度均默认为和原始单元航线(1)一致。

6.根据权利要求5所述的一种航线规划方法，其特征在于，可根据超出阈值的建筑物或建筑群的尺寸，调整单元航线的半径或边长。

7.根据权利要求5所述的一种航线规划方法，其特征在于，可根据超出阈值的建筑物或建筑群的高度，调整单元航线的高度。

8.根据权利要求5所述的一种航线规划方法，其特征在于，可根据超出阈值的建筑物或建筑群的高程数据或密度情况，或航测任务对该类高层建筑(31)的建模效果要求，调整单元航线的航片数量。

9.根据权利要求5所述的一种航线规划方法，其特征在于，可根据超出阈值的建筑物或建筑群的高度或尺寸，调整航片的拍摄角度。

10.根据权利要求1所述的一种航线规划方法，其特征在于，新的单元航线(11)与原始单元航线(1)的第一个交点作为飞行器的进出点。

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