CN103471567A - 一种航空摄影飞行质量检查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种航空摄影飞行质量检查方法，该方法可以用于面阵航摄仪的飞行质量检查，包括：基于航片的位置数据、姿态数据、航摄仪几何参数和数字高程模型数据，采用共线方程数学模型，求解航片的地面覆盖范围，基于地面覆盖范围的面积交集，进行航片旁向及航向重叠度的计算和检查，当所述航片的飞行质量检查项在航空摄影测量规范规定的阈值范围内时，则确定所述航片符合要求。本发明仅需要基于共线方程取承影面边缘一定数量的点进行计算，生成各航片地面覆盖范围多边形，对地面覆盖范围多边形进行求并、求交等相关操作，基于交集面积进行重叠度的计算和检查，计算效率较高，且对于规则飞行区域，整个测区可以完全自动化检查，提高了检查效率。

Description

一种航空摄影飞行质量检查方法
技术领域
本发明涉及航空摄影技术领域，尤其涉及一种航空摄影飞行质量检查方法。
背景技术
航空摄影飞行质量检查是指检查航空摄影时航线和影像覆盖等满足要求的程度，对于面阵航摄仪的航空摄影飞行质量检查项主要包括：航片重叠度、航片旋偏角、航片倾斜角和航线弯曲度等；如今面阵航摄仪航空摄影飞行质量的检查有两种模式，一是基于航片进行内业人工检查，为此需首先将航空影像冲洗成纸质航片，采用人工目视或利用检查尺进行质量检查，此种检查模式完全手工操作，耗时耗力，且需要具有较强检查经验的人员；二是基于影像匹配的方式进行重叠度和旋偏角的检查，其首先需进行航空影像间的同名点匹配，通过同名点的坐标归算，确定航片的重叠度和旋偏角，但是该方法理论不严密，基于匹配算法的重叠度检查，对于较大地形起伏时，不同位置的同名点计算出的重叠度差别较大，由此导致重叠度基准无法统一，为此现有的飞行质量检查方法还有待进一步提高。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种航空摄影飞行质量检查方法，用以进一步提高面阵航摄仪的航空摄影飞行质量检查的效率和精度。
本发明主要是通过以下技术方案实现的：
一种航空摄影飞行质量检查方法，该方法包括：
基于航片的位置数据、姿态数据、航摄仪几何参数和数字高程模型（DEM）数据，采用共线方程数学模型，求解航片的地面覆盖范围，基于地面覆盖范围的面积交集，进行航片旁向及航向重叠度的计算和检查，基于航片的位置和姿态数据进行航片旋偏角、航片倾斜角和航线弯曲度的计算和检查，当所述航片的航片旁向及航向重叠度、航片旋偏角、航片倾斜角及航线弯曲度在预设的相应的阈值范围内时，则确定该航片的飞行质量符合要求。
优选地，所述位置数据包括：航片号、事件序号、获取时间、X坐标、Y坐标和Z坐标；
所述姿态数据包括：侧滚角、俯仰角和航向角；
所述航摄仪几何参数包括：航摄仪内方位元素和航摄仪承影面物理尺寸。
优选地，采用共线方程数学模型，求解航片的地面覆盖范围，基于地面覆盖范围的面积交集，进行航片旁向及航向重叠度的计算和检查的步骤具体包括：
基于航片的位置数据和姿态数据确定航片的四邻近关系表；
基于航片的位置数据、姿态数据、航摄仪几何参数和DEM数据求解每一张航片的地面覆盖范围；
合并各个航带上的每一航片的地面覆盖范围多边形，形成各个航带的地面覆盖范围的多边形；
求解各个航片与其相邻近的各个航片和航带覆盖范围的重叠度，并进行航片旁向及航向重叠度的检查。
优选地，求解各个航片与其相邻近的航片和航带覆盖范围的重叠度的步骤具体包括：
基于四邻近关系表，找出各航片的四邻近地面覆盖范围多边形，包括：航向前邻近航片，航向后邻近航片，旁向左邻近航带和旁向右邻近航带所对应的多边形；
将待求航片地面覆盖范围多边形与其四邻近地面覆盖范围多边形，分别进行求交，求出各交集面积。
优选地，航片旋偏角计算的步骤具体包括：基于同一航线上两相邻航片的位置数据，构成相邻航片基线方程，并计算该基线的方位角，该基线的方位角和该航片的航向角之间的夹角即为航片旋偏角；
航片倾斜角的计算步骤具体包括：采用α＝arccos(cosω·cosφ)计算航片倾斜角，其中ω为侧滚角，φ为俯仰角，α为航片倾斜角；
航线弯曲度计算步骤具体包括：基于航线的起点和终点航片位置坐标，构建航线的直线方程，求解该航线上的各航片投影中心到该航线直线方程的距离，求出最大距离，最大距离与该航线长度比值为航线弯曲度，计算公式为(100·Dmax/L)%，其中Dmax为各航片投影中心到该航线距离的最大值，L为航线长度。
优选地，所述航片的航片旁向及航向重叠度、航片旋偏角、航片倾斜角及航线弯曲度在预设的相应的阈值为航空摄影测量规范规定的相应的阈值。
本发明有益效果如下：
本发明提供的一种航空摄影飞行质量检查方法，仅需要基于共线方程取承影面边缘一定数量的点进行计算，生成地面覆盖范围多边形，对地面覆盖范围多边形进行求并、求交等相关操作，基于交集面积进行重叠度的计算，同时基于航片的位置和姿态数据进行航片旋偏角，航片倾斜角和航线弯曲度计算，能够进行批量计算，计算效率较高，且对于规则的飞行测区，整个测区完全可以完全自动化检查，提高了检查效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明实施例的一种航空摄影飞行质量检查方法的流程图；
图2为本发明实施例的进行四邻近的重叠度计算时航片和航带的关系图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。为了清楚和简化目的，当其可能使本发明的主题模糊不清时，将省略本文所描述的器件中已知功能和结构的详细具体说明。
本发明实施例提供了一种航空摄影飞行质量检查方法，基于航片的位置数据、姿态数据、航摄仪几何参数和数字高程模型（DEM）数据，采用共线方程数学模型，求解航片的地面覆盖范围，基于地面覆盖范围的面积交集，进行航片旁向及航向重叠度的计算和检查，基于航片的位置和姿态数据进行航片旋偏角、航片倾斜角和航线弯曲度的计算和检查，当所述航片的飞行质量检查项在航空摄影测量规范规定的阈值范围内时，则确定所述航片的飞行质量符合要求。
本发明实施例中所述的位置数据包括：航片号、事件序号、获取时间、X坐标、Y坐标和Z坐标；所述姿态数据包括：侧滚角、俯仰角和航向角；所述航摄仪几何参数包括：航摄仪内方位元素和航摄仪承影面物理尺寸。
图1所示为本发明实施例的一种航空摄影飞行质量检查方法的流程图，如图1所示，
S101、基于航片的位置和姿态数据确定航片的四邻近关系表；
S102、基于航片的位置数据、姿态数据、航摄仪几何参数和DEM数据求解每一张航片的地面覆盖范围；
S103、合并各个航带上的每一张航片的地面覆盖范围，形成各个航带的地面覆盖范围的多边形；
S104、求解各个航片与其相邻近的各个航片和航带覆盖范围的交集；
S105、进行相关飞行质量检查项的计算；
S106、进行飞行质量检查。
即与预设的阈值进行比较，当差于阈值，则质量不合格；当优于阈值，则质量合格。
其中，所述航片的航片旁向及航向重叠度、航片旋偏角、航片倾斜角及航线弯曲度在预设的相应的阈值为航空摄影测量规范规定的相应的阈值。
其中，求解各个航片与其相邻近的各个航片和航带覆盖范围的交集的步骤具体包括：对测区内的每一张航片进行四邻近的重叠度计算，该航片四邻近的重叠度计算公式为：（100*AI/AS）%，其中AI为待求航片对应的地面覆盖范围和四邻近地面覆盖范围多边形的交集面积，AS为该航片的对应的地面覆盖面积。
图2所所示为本发明实施例的进行四邻近的重叠度计算时航片和航带的关系图，如图2所示，对测区内的每一张航片进行四邻近的重叠度计算的步骤具体包括：
将测区内的每一张航片与其航向上的前后相邻的航片进行重叠度计算，并将其与航向两侧左右相邻的航带进行重叠度计算，其中，航向两侧左右相邻的航带为航带上的各个航片对应的地面覆盖范围合并后的多边形。
还包括：计算航片旋偏角、航片倾斜角和航线弯曲度，并将计算得到的航片旋偏角、航片倾斜角和航线弯曲度与预设的相应的航片旋偏角阈值、航片倾斜角阈值和航线弯曲度阈值的进行比较，当计算得到的航片旋偏角、航片倾斜角和航线弯曲度在预设的相应阈值范围内时，确定计算得到的航片旋偏角、航片倾斜角和航线弯曲度符合要求。
航片旋偏角计算的步骤具体包括：基于同一航线上两相邻航片的位置数据，构成相邻航片基线方程，并计算该基线的方位角，该基线的方位角和该航片的航向角之间的夹角即为航片旋偏角；
航片倾斜角的计算步骤具体包括：采用α＝arccos(cosω·cosφ)计算航片倾斜角，其中ω为侧滚角，φ为俯仰角，α为航片倾斜角；
航线弯曲度计算步骤具体包括：基于航线的起点和终点位置坐标，构建该航线的直线方程，求解该航线上的各航片投影中心到该航线直线方程的距离，求出最大距离，最大距离与该航线长度比值为航线弯曲度，计算公式为(100·Dmax/L)%，其中Dmax为各航片投影中心到该航线的距离的最大值，L为航线长度。
本发明提供了一种航空摄影飞行质量检查方法至少能够带来以下有益效果：
1、本发明对航片实际地面覆盖范围的计算，仅需要取承影面边缘一定数量的点进行计算，计算效率较高，且对于规则的飞行测区，整个测区完全可以完全自动化计算和检查，提高了检查效率；
2、本发明依据共线方程数学模型，理论严密，计算精度高，提高了飞行质量检查的精度，特别是对于地形起伏高差大的区域具有较好的适应性。
3、本发明的飞行质量的重叠度检查是基于航片的实际地面覆盖范围来进行检查，这是重叠度检查的本质；采用影像匹配基于同名点方式检查不能够避免由于高差起伏带来的重叠度检查误差。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种航空摄影飞行质量检查方法，其特征在于，包括：
基于航片的位置数据、姿态数据、航摄仪几何参数和数字高程模型（DEM）数据，采用共线方程数学模型，求解航片的地面覆盖范围，基于地面覆盖范围的面积交集，进行航片旁向及航向重叠度的计算和检查，基于航片的位置和姿态数据进行航片旋偏角、航片倾斜角和航线弯曲度的计算和检查，当所述航片的航片旁向及航向重叠度、航片旋偏角、航片倾斜角及航线弯曲度在预设的相应的阈值范围内时，则确定该航片符合要求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述位置数据包括：航片号、事件序号、获取时间、X坐标、Y坐标和Z坐标；
所述姿态数据包括：侧滚角、俯仰角和航向角；
所述航摄仪几何参数包括：航摄仪内方位元素和航摄仪承影面物理尺寸。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用共线方程数学模型，求解航片的地面覆盖范围，基于地面覆盖范围的面积交集，进行航片旁向及航向重叠度的计算和检查的步骤具体包括：
基于航片的位置数据和姿态数据确定航片的四邻近关系表；
基于航片的位置数据、姿态数据、航摄仪几何参数和DEM数据求解每一张航片的地面覆盖范围；
合并各个航带上的每一航片的地面覆盖范围多边形，形成各个航带的地面覆盖范围的多边形；
求解各个航片与其相邻近的各个航片和航带覆盖范围的重叠度，并进行航片旁向及航向重叠度的检查。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，求解各个航片与其相邻近的各个航片和航带覆盖范围的重叠度的步骤具体包括：
基于四邻近关系表，找出各航片的四邻近地面覆盖范围多边形，包括：航向前邻近，航向后邻近，旁向左邻近航带和旁向右邻近航带所对应的多边形；
将待求航片地面覆盖范围多边形与其四邻近地面覆盖范围多边形，分别进行求交，求出各交集面积。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
航片旋偏角计算的步骤具体包括：基于同一航线上两相邻航片的位置数据，构成相邻航片基线方程，并计算该基线的方位角，该基线的方位角和该航片的航向角之间的夹角即为航片旋偏角；
航片倾斜角的计算步骤具体包括：采用α＝arccos(cosω·cosφ)计算航片倾斜角，其中ω为侧滚角，φ为俯仰角，α为航片倾斜角；
航线弯曲度计算步骤具体包括：基于航线的起点和终点航片位置坐标，构建航线的直线方程，求解该航线上的各航片投影中心到该航线直线方程的距离，求出最大距离，最大距离与该航线长度比值为航线弯曲度，计算公式为(100·Dmax/L)%，其中Dmax为各航片投影中心到该航线距离的最大值，L为航线长度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述航片的航片旁向及航向重叠度、航片旋偏角、航片倾斜角及航线弯曲度在预设的相应的阈值为航空摄影测量规范规定的相应的阈值。
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