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航測知識點詳解，你都搞明白了嗎？

地質GIS帝國

2021年7月30日 13:43

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面對航測客戶，我們總會遇到各種不同的需求。比如：客戶 A 要 GSD為 5cm/pixel 的數據；客戶 B 要 1:500 的數據；客戶 C 要精度不能超過 5cm 的數據；客戶 D 要能看出電線的模型。那我們怎么去解決客戶的需求？其實客戶提出的各種要求都是對數據精度的要求，我們需要轉換成飛行高度才能讓無人機去執行任務。

航測知識點詳解，你都搞明白了嗎？的圖1 經緯 M300 RTK

GSD 與飛行高度的關系

客戶 A 需要 GSD 為 5cm/pixel 的數據，那 GSD 是什么呢？GSD 為地面影像分辨率，是指圖像中相鄰兩個像素中心的距離代表實際距離是多少，飛行高度決定了地面影像分辨率（GSD）。飛行高度與地面影像分辨率成反比，飛行越高地面影像分辨率越低。那他們具體的關系是什么呢？

航測知識點詳解，你都搞明白了嗎？的圖2

H 為飛行高度，f 為鏡頭焦距，a 為像元大小

以大疆精靈 Phantom 4 RTK 為例，像元大小為 2.41 微米，相機焦距為 8.8mm，代入公式得H≈36.5*GSD。那客戶 A 需要的 GSD為5cm/pixel 的數據，通過計算得到的飛行高度約為182 米?？紤]到飛行時的環境影響，我們一般會低于計算得到的飛行高度去作業，我們可以選取 150 米的飛行高度來確保得到的數據滿足客戶要求。

航測知識點詳解，你都搞明白了嗎？的圖3 GSD 與飛行高度

比例尺與飛行高度的關系

客戶需要 1:500 比例尺數據，那我們如何設置飛行高度來滿足這一要求？GSD 反映了像素與實際距離的關系，比例尺表示圖上距離與實際距離的關系。那我需要知道像素與圖上距離的關系，才能解決 GSD 與比例尺之間的轉換關系。這里我們要引入一個 DPI 概念，DPI 可理解為每英寸的像素數。比如打印地圖時，打印機分辨率為 300DPI，那么打印的地圖中

1 英寸= 300 個像素

1 英寸= 2.54 厘米

1 像素= 2.54/300 ≈ 0.008467 厘米

如果打印的地圖比例尺為 1：500

則地圖上一個像素代表

0.008467*500≈ 4.23厘米

以此類推

比例尺為 1：1000 1像素=0.008467*1000≈8.47 厘米

比例尺為 1：2000 1像素=0.008467*2000≈16.93 厘米

所以當 DPI 為 300 時，可得以下表格

航測知識點詳解，你都搞明白了嗎？的圖4

在實際作業中，需要考慮到成圖誤差，我們選取理論值兩倍 GSD 保障作業精度。例如在 1：500 的作業中，建議選取的 GSD 為 2.12 厘米/像素進行作業。我們知道了 GSD 為多少那就可以換算出飛行高度。到底飛行高度是多少呢？請在留言區寫下你換算的結果。

精度與飛行高度的關系

客戶 C 要的精度不能超過 5cm 指的是什么呢？精度分為相對精度和絕對精度兩種，相對精度指的是在合成的模型上測量的精度，比如要測量模型中道路的長度，測量得到的數據與實際的差異是多少。絕對精度指的是合成模型上地物的位置與實際位置的差異，比如模型中路燈的位置與實際位置的差異是多少。我們要問清楚客戶要的是哪種精度。

航測知識點詳解，你都搞明白了嗎？的圖5

以大疆精靈 Phantom 4 RTK 為例，在厘米級的定位條件下其相對精度和絕對精度能達到1~2*GSD。什么意思？比如客戶需要相對精度為 5CM 的數據，我們飛行時采用的 GSD 可為2.5~5cm/pixel。為了保證效果，實際飛行時我們可以采用 GSD為 2 cm/pixel，飛行高度約為 73 米進行數據采集。

圖像精細度與飛行高度的關系

客戶 D 說我要能看出電線的模型，那如何能把電線重建出來呢？要重建一個物體，這個物體在圖像中要至少占用兩個像素。以電線為例，高壓線頂上的地線直徑約為 1.6cm，那我們拍攝時選取的 GSD 最大為 0.8cm/pixel。以大疆精靈 Phantom 4 RTK 為例，在飛行時距離電線不要超過 29 米。

航測知識點詳解，你都搞明白了嗎？的圖6 電線點云模型

總結一下，客戶對拍攝數據的要求主要分為兩個方面，一是關于測量的精度，二是模型的精細度。無論哪種要求，我們都要轉化成需要多少地面影像分辨率的數據。關于測量的精度，以大疆精靈Phantom 4 RTK 為例，在厘米級的定位條件下其相對精度和絕對精度能達到1~2*GSD。關于模型的精細度，GSD 數值越小模型越精細。要重建一個物體，這個物體在圖像中要至少占用兩個像素。我們都可以通過以上的數據把客戶的需要轉換為需要采集地面影像分辨率(GSD)是多少，進而換算為飛行高度。

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來源：達北云

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