CN105571570A - 一种航空摄影外业的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种航空摄影外业的方法及装置，其中，该方法包括：根据测区范围，获取待测区域的DEM数据；获取初始航线方向与测区的交点，以确定该航线的起点坐标和终点坐标；将起点坐标设置为航线上起始曝光点，根据DEM数据依次计算航线上各曝光点的坐标，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点；以该航线为初始航线，根据基于DEM数据计算的重叠度作为约束依次敷设航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定当前航线为测区内的最后一条航线。

Description

一种航空摄影外业的方法及装置
技术领域
本发明涉及航空摄影测量领域，特别是涉及一种航空摄影外业的方法及装置。
背景技术
传统面阵相机航空摄影航线及曝光点设计时，一般以该摄区内若干具有代表性的地面高点平均高程和地面低点平均高程之和的二分之一作为基准面高程，或人工估算输入此地的基准面高程；基于此基准面，根据测区所需的地面分辨率，相机的焦距和CCD(电荷耦合元件，Charge-coupledDevice)像元大小、CCD面阵尺寸，旁向和航向重叠度，确定航线相对航高及绝对航高、航向间距和旁向间距；基于固定的旁向间距进行航线设计，基于固定的航向间距进行曝光点位置生成，而后对测区内高点处的航向及旁向重叠度人工进行核算和验证，当此地面高点的旁向重叠度不满足要求时，在此两条航线之间添加一条航线；当曝光点间航向重叠度不满足要求时，在两曝光点之间人工插入曝光点；从而使整个测区内设计的曝光点的航向及旁向重叠度满足规范要求。
对于现有技术的上述方法，其存在如下缺点：1.设计效率低。传统的航线及曝光点设计模式，需要人工干预，手动进行调整，设计效率低，工作量大。2.曝光点间的重叠度不均匀，设计精度差。传统的航线及曝光点基于固定航向间距和旁向间距自动生成后，而后靠手动进行添加辅助航线和额外的曝光点，此种设计在地形起伏较大时，设计的重叠度不均匀，而手工调整的精度较差。
因此，现有技术中航空摄影方法都需要人工干预，设计效率较低，设计精度差，没有一种能够自动调整航空摄影航线及曝光点设计的航空摄影方法。
发明内容
本发明提供一种航空摄影外业的方法及装置，用以解决现有技术航空摄影计划设计效率较低，设计精度差，没有一种能够自动调整航空摄影航线及曝光点设计的航空摄影外业设计的问题。
为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种航空摄影外业的方法，包括：确定测区范围，获取待测区域的DEM(数字高程模型)数据；基于航线设计方向，获取初始航线与所述测区的交点，以确定该航线的起点坐标和终点坐标；将所述起点坐标设置为航线上起始曝光点，根据所述DEM数据和预估的下一个曝光点坐标，计算两曝光点处航片的实际航向重叠度，根据重叠度要求通过反复迭代移动预估的曝光点，使重叠度满足设计要求，依次计算所述航线上各曝光点的坐标，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定所述当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点；以所述初始航线及所述DEM数据计算的旁向重叠度作为约束依次敷设航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定所述当前航线为所述测区内的最后一条航线；根据确定的所有航线和每条航线上的各个曝光点进行航空摄影外业。
进一步，获取初始航线方向与所述测区的交点，以确定该航线的起点坐标和终点坐标之前，还包括：根据航线敷设方向进行坐标系旋转，以使得旋转后坐标系的X轴平行于敷设的航线；确定航线方向为坐标系的X轴，以及确定航线的旁向方向为坐标系的Y轴。
进一步，根据确定的所有航线和每条航线上的各个曝光点进行航空摄影外业之前，还包括：通过旋转矩阵进行坐标系反变换，重新确定新的航线及曝光点坐标，以将航线曝光点坐标变换为地图投影坐标系下坐标。
进一步，将所述起点坐标设置为航线上起始曝光点，根据所述DEM数据和预估的下一个曝光点坐标，计算两曝光点处航片的实际航向重叠度，根据重叠度要求通过反复迭代移动预估的曝光点，使重叠度满足设计要求，依次计算所述航线上各曝光点的坐标，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定所述当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点，包括：
根据航线的所述起点坐标确定第一个曝光点，并基于预设参考基准面确定下一个曝光点作为第二个曝光点；基于共线方程数学模型求解所述第一个曝光点和第二个曝光点的地面覆盖范围，以确定覆盖范围交集间最窄处的长度LX-MIN，并将所述覆盖范围交集中地形最高点作为当前新的基准面高度；将所述长度LX-MIN和所述当前新的参考基准面下的航向幅宽LX相除，以LX-MIN/LX确定为最小航向重叠度PX-MIN；确定所述最小航向重叠度PX-MIN与预设的设计重叠度PX的重叠度差值，并判断所述重叠度差值绝对值和预设重叠度阈值大小关系；在所述重叠度差值绝对值大于所述预设重叠度阈值时，将(PX-MIN-PX-PLAN)*LX作为X方向位置调整量，以对当前曝光点位置进行调整，并再次计算重叠度差值，与上述预设重叠度阈值比较大小关系；在所述重叠度差值小于所述预设重叠度阈值的情况下，将当前曝光点确定为参考曝光点，并继续根据当前新的基准面高度和所述参考曝光点确定下一个曝光点，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定所述当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点。
进一步，以所述初始航线及所述DEM数据计算的旁向重叠度作为约束依次敷设航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定所述当前航线为所述测区内的最后一条航线，包括：
根据测区范围确定第一条航线位置和根据参考基准面下的航向间距确定第二条航线位置；通过虚拟推扫成像方式，根据第一条航线的起点坐标和终点坐标，按照预定的步长确定采样点，并基于共线方程数学模型确定第一条航线和第二条航线的地面覆盖范围，以确定所述覆盖范围交集的最窄距离LY-MIN；
获取所述覆盖范围交集内的地形最高点，以作为新的基准面高度，并计算所述新的基准面高度下的旁向幅宽LY，以根据LY-MIN/LY确定此航线间实际的最小重叠度QY-MIN；确定所述实际的最小重叠度QY-MIN和理论设计值QY-PLAN的差值，以判断所述差值的绝对值是否小于设定的阈值；在所述差值的绝对值不小于所述设定的阈值的情况下，将第二条航线的旁向方向坐标值进行调整，调整量为(QY-MIN-QY-PLAN)*LY，反复调整直至所述差值的绝对值小于所述设定的阈值时停止调整，并确定完成第二条航线的旁向方向坐标值的确定；基于所述第二条航线与测区的相交关系，确定所述第二条航线的起始坐标和终止坐标，以完成所述第二条条航线的确定；以所述第二条航线为基准，重复上述过程以确定第三条航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定所述当前航线为所述测区内的最后一条航线。
另一方面，本发明提供一种航空摄影外业的装置，包括获取模块，用于确定测区范围，获取待测区域的数字高程模型DEM数据；确定模块，用于获取初始航线方向与所述测区的交点，以确定初始航线的起点坐标和终点坐标；曝光点确定模块，用于将所述起点坐标设置为航线上起始曝光点，根据所述DEM数据和预估的下一个曝光点坐标，计算两曝光点处航片的实际航向重叠度，根据重叠度要求通过反复迭代移动预估的曝光点，使重叠度满足设计要求，依次计算所述航线上各曝光点的坐标，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定所述当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点；航线确定模块，用于以所述初始航线及所述DEM数据计算的旁向重叠度作为约束依次敷设航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定所述当前航线为所述测区内的最后一条航线；拍照模块，用于根据确定的所有航线和每条航线上的各个曝光点进行航空摄影外业。
进一步，还包括：坐标系设定模块，用于根据航线敷设方向进行坐标系旋转，以使得旋转后坐标系的X轴平行于敷设的航线；确定航线方向为坐标系的X轴，以及确定航线的旁向方向为坐标系的Y轴。
进一步，还包括：坐标系变换模块，用于通过旋转矩阵进行坐标系反变换，重新确定新的航线及曝光点坐标，以将航线曝光点坐标变换为地图投影坐标系下坐标。
进一步，所述曝光点确定模块，还用于根据航线的所述起点坐标确定第一个曝光点，并基于预设参考基准面确定下一个曝光点作为第二个曝光点；基于共线方程数学模型求解所述第一个曝光点和第二个曝光点的地面覆盖范围，以确定覆盖范围交集间最窄处的长度LX-MIN，并将所述覆盖范围交集中地形最高点作为当前新的基准面高度；将所述长度LX-MIN和所述当前新的参考基准面下的航向幅宽LX相除，以LX-MIN/LX确定为最小航向重叠度PX-MIN；确定所述最小航向重叠度PX-MIN与预设的设计重叠度PX的重叠度差值，并判断所述重叠度差值和预设重叠度阈值大小关系；在所述重叠度差值绝对值大于所述预设重叠度阈值时，将(PX-MIN-PX-PLAN)*LX作为X方向位置调整量，以当前曝光点位置进行调整，并再次计算重叠度差值，与上述预设重叠度阈值比较大小关系；在所述重叠度差值小于所述预设重叠度阈值的情况下，将当前曝光点确定为参考曝光点，并继续根据当前新的基准面高度和所述参考曝光点确定下一个曝光点，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定所述当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点。
进一步，所述航线确定模块，所述航线确定模块，还用于根据测区范围确定第一条航线位置和根据参考基准面下的航向间距确定第二条航线位置；通过虚拟推扫成像方式，根据第一条航线的起点坐标和终点坐标，按照预定的步长确定采样点，并基于共线方程数学模型确定第一条航线和第二条航线的地面覆盖范围，以确定所述覆盖范围交集的最窄距离LY-MIN；获取所述覆盖范围交集内的地形最高点，以作为新的基准面高度，并计算所述新的基准面高度下的旁向幅宽LY，以根据LY-MIN/LY确定此航线间实际的最小重叠度QY-MIN；确定所述实际的最小重叠度QY-MIN和理论设计值QY-PLAN的差值，以判断所述差值的绝对值是否小于设定的阈值；在所述差值的绝对值不小于所述设定的阈值的情况下，将第二条航线的旁向方向坐标值进行调整，调整量为(QY-MIN-QY-PLAN)*LY，反复调整直至所述差值的绝对值小于所述设定的阈值时停止调整，并确定完成第二条航线的旁向方向坐标值的确定；基于所述第二条航线与测区的相交关系，确定所述第二条航线的起始坐标和终止坐标，以完成所述第二条条航线的确定；以所述第二条航线为基准，重复上述过程以确定第三条航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定所述当前航线为所述测区内的最后一条航线。
本发明通过测区范围来确定DEM数据，并根据DEM数据计算航片和航线的地面覆盖范围来确定各条航线及各条航线上的各个曝光点，能够自适应的调整航线及曝光点的位置，全程无需人工参与，设计效率和设计精度都较高，解决了传统航空摄影航线及曝光点设计，设计效率较低，设计精度差，没有一种能够自动调整航空摄影航线及曝光点设计的航空摄影外业航线设计方法的问题。
附图说明
图1是本发明实施例中航空摄影外业的方法的流程图；
图2是本发明实施例中航空摄影外业的装置的结构示意图；
图3是本发明实施例中航空摄影外业的装置的优选结构示意图；
图4是本发明优选实施例中航空摄影外业的方法设计过程的流程图；
图5是本发明航空摄影航线及曝光点设计效果图；
图6是本发明实施例中航线计算过程流程图；
图7是本发明实施例中航线上曝光点计算流程图。
具体实施方式
为了解决现有技术航空摄影外业设计方法都需要人工参与，设计效率较低，设计精度差，没有一种能够自动调整航空摄影航线及曝光点设计的航空摄影方法的问题，本发明提供了一种航空摄影外业的方法及装置，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
本发明实施例提供了一种航空摄影外业方法，该方法的流程如图1所示，包括步骤S102至S110：
S102，确定测区范围，获取待测区域的DEM数据；
S104，基于航线设计方向，获取初始航线方向与测区的交点，以确定该航线的起点坐标和终点坐标；
S106，将起点坐标设置为航线上起始曝光点，根据DEM数据和预估的下一个曝光点坐标，计算两曝光点处航片的实际航向重叠度，根据重叠度要求通过反复迭代移动预估的曝光点，使重叠度满足设计要求，依次计算航线上各曝光点的坐标，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点；
S108，以初始航线和DEM数据计算的旁向重叠度作为约束依次敷设航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定当前航线为测区内的最后一条航线；
S110，根据确定的所有航线和每条航线上的各个曝光点进行航空摄影外业。
本发明实施例通过测区范围来确定DEM数据，并根据DEM数据计算航片和航线的地面覆盖范围来确定各条航线及各条航线上的各个曝光点，能够自适应的调整航线及曝光点的位置，全程无需人工参与，设计效率和设计精度都较高，解决了航空摄影航线及曝光点设计，设计效率较低，设计精度差，没有一种能够自动调整航空摄影航线及曝光点设计的航空摄影外业航线设计方法的问题。
在实现过程中，如果直接用当前坐标系，而不进行坐标系的变换，计算难度会增大，因此，在获取航线方向与测区的交点，以确定该航线的起点坐标和终点坐标之前，还可以根据航线敷设方向进行坐标系旋转，以使得旋转后坐标系的X轴平行于敷设的航线；确定航线方向为坐标系的X轴，以及确定航线的旁向方向为坐标系的Y轴。相对应的，在根据确定的所有航线和每条航线上的各个曝光点进行航空摄影外业之前，就还需要通过旋转矩阵进行坐标系反变换，重新确定新的航线及曝光点坐标，以将航线曝光点坐标变换为地图投影坐标系下坐标。
对于航线敷设和确定各个曝光点的过程，在图1中是按照顺序的过程执行的，然而上述两个过程并没有严格的执行顺序，航线敷设和确定各个曝光点的过程是可以同时进行的，只要确定了航线，就可以在当前航线上确定曝光点位置。
具体实现时，曝光点位置的确定包括：根据航线的起点坐标确定第一个曝光点，并基于预设参考基准面确定第二个曝光点；基于共线方程数学模型求解第一个曝光点(参考曝光点)和第二个曝光点(当前曝光点)的地面覆盖范围，以确定覆盖范围交集间最窄处的长度LX-MIN，并将覆盖范围中地形最高点作为当前新的基准面高度。
将长度LX-MIN和当前新的基准面下的航向幅宽LX相除，以LX-MIN/LX确定为最小航向重叠度PX-MIN；确定最小航向重叠度PX-MIN与预设的设计重叠度PX的重叠度差值，并判断重叠度差值绝对值和预设重叠度阈值大小关系；在重叠度差值大于预设重叠度阈值时，将(PX-MIN-PX-PLAN)*LX作为X方向位置调整量，以当前曝光点位置进行调整，并再次计算重叠差值，与上述预设重叠度阈值比较大小关系。
在重叠度差值绝对值小于预设重叠度阈值的情况下，将当前曝光点确定为参考曝光点，并继续根据当前新的基准面高度和参考曝光点确定下一个曝光点，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点。
具体实现时，航线的确定过程包括：根据第一条航线(参考航线)位置和参考基准面下的航向间距确定第二条航线(当前航线)位置；通过虚拟推扫成像方式，根据第一条航线的起点坐标和终点坐标，按照预定的步长确定采样点，并基于共线方程数学模型确定第一条航线和第二条航线的地面覆盖范围，以确定覆盖范围的最窄距离LY-MIN；获取覆盖范围的最高点，以作为新的基准面高度，并计算新的基准面高度下的理论旁向幅宽LY，以根据LY-MIN/LY确定此航线间实际的最小重叠度QY-MIN；确定实际的最小重叠度QY-MIN和理论设计值QY-PLAN的差值，以判断差值的绝对值是否小于设定的阈值。
在差值的绝对值不小于设定的阈值的情况下，将第二条航线的旁向方向坐标值进行调整，调整量为(QY-MIN-QY-PLAN)*LY，反复调整直至差值的绝对值小于设定的阈值时停止调整，并确定完成第二条航线的旁向方向坐标值确定。基于第二条航线与测区的相交关系，确定第二条航线的起始坐标和终止坐标，以完成第二条条航线的确定。
以第二条航线为基准，重复上述过程以确定第三条航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定当前航线为测区内的最后一条航线。
本发明实施例还提供一种航空摄影外业的装置，该装置的结构示意如图2所示，包括：获取模块10，用于确定测区范围，获取待测区域的DEM数据；确定模块20，与获取模块10耦合，用于获取初始航线方向与测区的交点，以确定该航线的起点坐标和终点坐标；曝光点确定模块30，与确定模块20耦合，用于将起点坐标设置为航线上起始曝光点，根据DEM数据和预估的下一个曝光点坐标，计算两曝光点处航片的实际航向重叠度，根据重叠度要求通过反复迭代移动预估的曝光点，使重叠度满足设计要求，依次计算航线上各曝光点的坐标，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点；航线确定模块40，与曝光点确定模块30耦合，用于以初始航线和DEM数据计算的旁向重叠度作为约束依次敷设航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定当前航线为测区内的最后一条航线；拍照模块50，与曝光点确定模块30和航线确定模块40耦合，用于根据确定的所有航线和每条航线上的各个曝光点进行航空拍照。
图3示出了上述装置的优选结构示意图，其还可以包括：坐标系设定模块60，与获取模块10和确定模块20耦合，用于根据航线敷设方向进行坐标系旋转，以使得旋转后坐标系的X轴平行于敷设的航线；确定航线方向为坐标系的X轴，以及确定航线的旁向方向为坐标系的Y轴；坐标系变换模块70，与曝光点确定模块30、航线确定模块40和拍照模块50耦合，用于通过旋转矩阵进行坐标系反变换，重新确定新的航线及曝光点坐标，以将航线曝光点坐标变换为地图投影坐标系下坐标。
其中，曝光点确定模块，还用于根据航线的起点坐标确定第一个曝光点，并基于预设参考基准面确定第二个曝光点；基于共线方程数学模型求解第一个曝光点(参考曝光点)和第二个曝光点(当前曝光点)的地面覆盖范围，以确定覆盖范围交集间最窄处的长度LX-MIN，并将覆盖范围中地形最高点作为当前新的基准面高度；将长度LX-MIN和当前新的基准面下的航向幅宽LX相除，以LX-MIN/LX确定为最小航向重叠度PX-MIN；确定最小航向重叠度PX-MIN与预设的设计重叠度PX的重叠度差值，并判断重叠度差值和预设重叠度阈值大小关系；在重叠度差值绝对值大于预设重叠度阈值时，将(PX-MIN-PX-PLAN)*LX作为X方向位置调整量，以对当前曝光点位置进行调整，并再次计算重叠度差值，与上述预设重叠度阈值比较大小关系；在重叠度差值小于预设重叠度阈值的情况下，将当前曝光点确定为参考曝光点，并继续根据当前新的基准面高度和参考曝光点确定下一个曝光点，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点。
航线确定模块，还用于根据第一条航线(参考航线)位置和参考基准面下的航向间距确定第二条航线(当前航线)位置；通过虚拟推扫成像方式，根据第一条航线的起点坐标和终点坐标，按照预定的步长确定采样点，并基于共线方程数学模型确定第一条航线和第二条航线的地面覆盖范围，以确定覆盖范围交集的最窄距离LY-MIN；获取覆盖范围交集内的地形最高点，以作为新的基准面高度，并计算新的基准面高度下的理论旁向幅宽LY，以根据LY-MIN/LY确定此航线间实际的最小重叠度QY-MIN；确定实际的最小重叠度QY-MIN和理论设计值QY-PLAN的差值，以判断差值的绝对值是否小于设定的阈值；在差值的绝对值不小于设定的阈值的情况下，将第二条航线的旁向方向坐标值进行调整，调整量为(QY-MIN-QY-PLAN)*LY，反复调整直至差值的绝对值小于设定的阈值时停止调整，并完成第二条航线的旁向方向坐标值确定；基于第二条航线与测区的相交关系，确定第二条航线的起始坐标和终止坐标，以完成第二条条航线的确定；以第二条航线为基准，重复上述过程以确定第三条航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定当前航线为测区内的最后一条航线。
优选实施例
本发明实施例是基于DEM数据，自动确定航空摄影基准面高度，进行全自动化自适应的进行航线间距调整及曝光点航向间距调整，生成覆盖测区的航线和曝光点，使之满足摄影测量规范对重叠度的要求。本实施例的航空摄影外业方法流程如图4所示，包括如下下过程：
首先根据航线敷设方向进行坐标系旋转，旋转后坐标系的X轴平行于设计的航线，此时航线方向即为X方向，航线的旁向方向即为Y方向。因此计算航线位置，只需先求出测区的起始航线的Y坐标，以此测区多边形的最小Y值和最大Y值的平均值作为起始航线Y坐标；其次，求该航线与测区的交点，以此确定该航线的起点坐标和终点坐标；然后，以起点坐标作为航线上起始曝光点，依次完成该航线上所有曝光点的坐标计算，当该曝光点坐标大于航线的终点坐标时，此曝光点为该航线上的最后一个曝光点；随后，以初始航线为基础，依次进行自适应调整完成所有航线敷设，当最后一条航线的Y坐标值不位于测区最大和最小Y值之间时，此时该航线为测区内的最后一条航线；最后，航线及曝光点计算完毕后，通过旋转矩阵，进行坐标系反变换，重新计算新的航线及曝光点坐标，此航线曝光点坐标即为地图投影坐标系下坐标。航空摄影航线及曝光点设计效果完成后的样子可以如图5所示，在上述设计完成后，可以进行航空摄影外业。
下面对航线的计算过程和曝光点的确定过程进行分别说明。
其中，航线计算过程流程如图6所示，包括：
首先基于测区范围确定第一条航线Y值和基于参考基准面下的航线间距确定第二条航线Y值，同时基于航线和测区的相交关系求出交点，即可确定航线的起始和终止X坐标，而后采用虚拟推扫成像方式，以一定的步长确定采样点，基于共线方程，确定第一条航线和第二条航线的地面覆盖范围，求解覆盖范围交集的最窄距离LY-MIN，并基于此覆盖范围交集取其内的地形最高点，作为的新的基准面高度，基于新基准面高度，求解航片在此基准面高度下的理论旁向幅宽LY，LY-MIN/LY即为此航线间实际的最小重叠度QY-MIN，将此重叠度和理论设计值QY-PLAN进行比较，求解QY-MIN-QY-PLAN，判断此差值的绝对值是否小于设定的阈值，如果不小于设定的阈值，将第二条航线的Y坐标进行调整，调整量为(QY-MIN-QY-PLAN)*LY；反复进行上述过程计算，直到QY-MIN-QY-PLAN的绝对值小于设定的阈值，即完成第二条航线的Y值坐标确定，基于与测区的相交关系求出起始和终止X坐标，至此即可完成该条航线的确定；按此过程以第二条航线为基准，重复上述过程确定第三条航线，反复上述过程，直到新计算的航线在测区外时，而后则停止循环，从而确定全部的航线敷设；
其中，航线上曝光点计算过程如图7所示，包括：
首先基于航线起点，确定第一个曝光点和基于参考基准面确定第二个曝光点，基于共线方程数学模型求解第一曝光点(参考曝光点)和第二曝光点(当前曝光点)的地面覆盖范围，求解覆盖范围交集间最窄处的长度LX-MIN，并取地面覆盖范围交集内地形最高值重新作为新的基准面高度，将此长度和新基准面高度下的航向幅宽LX相除，LX-MIN/LX＝PX-MIN，即为最小航向重叠度，将此最小航向重叠度和所需的设计重叠度PX进行比较，所需重叠度调整量为PX-MIN-PX-PLAN，当其小于阈值时，不作调整，当其大于阈值时，对当前曝光点X坐标值进行调整，调整量为(PX-MIN-PX-PLAN)*LX；反复迭代上述过程，完成当前曝光点的确定；以当前曝光点为基准，反复迭代上述过程完成航线上所有曝光点确定。
本发明实施例包括如下优点：1.航空摄影基准面的确定，不再采用手工计算的方式，而是基于DEM各个点的高程，全部参与平均，计算平均面；2.航线的敷设不再采用传统的等间距敷设模式，而是利用DEM计算航带(航线)地面覆盖范围，基于地面覆盖范围计算重叠度关系，基于实际计算的重叠度关系进行自适应的调整，当地形高度较高时，航线较密，当地形高较低时，航线自适应调整较稀疏；3.曝光点敷设不再采用等基线的方式敷设，为保证航向上重叠度满足要求，也基于DEM计算每张航片的地面覆盖范围，利用地面覆盖范围计算实际重叠度，调整到设计重叠度，在航线上进行曝光点的敷设和自适应调整，当地形较高时，加密曝光点，当地形较地时，使曝光点稀疏。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种航空摄影外业的方法，其特征在于，包括：
确定测区范围，获取待测区域的数字高程模型DEM数据；
基于航线设计方向，获取初始航线与所述测区的交点，以确定该航线的起点坐标和终点坐标；
将所述起点坐标设置为航线上起始曝光点，根据所述DEM数据和预估的下一个曝光点坐标，计算两曝光点处航片的实际航向重叠度，根据重叠度要求通过反复迭代移动预估的曝光点，使重叠度满足设计要求，依次计算所述航线上各曝光点的坐标，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定所述当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点；
以所述初始航线及所述DEM数据计算的旁向重叠度作为约束依次敷设航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定所述当前航线为所述测区内的最后一条航线；
根据确定的所有航线和每条航线上的各个曝光点进行航空摄影外业。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取初始航线方向与所述测区的交点，以确定该航线的起点坐标和终点坐标之前，还包括：
根据航线敷设方向进行坐标系旋转，以使得旋转后坐标系的X轴平行于敷设的航线；
确定航线方向为坐标系的X轴，以及确定航线的旁向方向为坐标系的Y轴。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据确定的所有航线和每条航线上的各个曝光点进行航空摄影外业之前，还包括：
通过旋转矩阵进行坐标系反变换，重新确定新的航线及曝光点坐标，以将航线曝光点坐标变换为地图投影坐标系下坐标。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将所述起点坐标设置为航线上起始曝光点，根据所述DEM数据和预估的下一个曝光点坐标，计算两曝光点处航片的实际航向重叠度，根据重叠度要求通过反复迭代移动预估的曝光点，使重叠度满足设计要求，依次计算所述航线上各曝光点的坐标，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定所述当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点，包括：
根据航线的所述起点坐标确定第一个曝光点，并基于预设参考基准面确定下一个曝光点作为第二个曝光点；
基于共线方程数学模型求解所述第一个曝光点和第二个曝光点的地面覆盖范围，以确定覆盖范围交集间最窄处的长度LX-MIN，并将所述覆盖范围交集中地形最高点作为当前新的基准面高度；
将所述长度LX-MIN和所述当前新的参考基准面下的航向幅宽LX相除，以LX-MIN/LX确定为最小航向重叠度PX-MIN；
确定所述最小航向重叠度PX-MIN与预设的设计重叠度PX的重叠度差值，并判断所述重叠度差值绝对值和预设重叠度阈值大小关系；
在所述重叠度差值绝对值大于所述预设重叠度阈值时，将(PX-MIN-PX-PLAN)*LX作为X方向位置调整量，以对当前曝光点位置进行调整，并再次计算重叠度差值，与上述预设重叠度阈值比较大小关系；
在所述重叠度差值小于所述预设重叠度阈值的情况下，将当前曝光点确定为参考曝光点，并继续根据当前新的基准面高度和所述参考曝光点确定下一个曝光点，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定所述当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点。
5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，以所述初始航线及所述DEM数据计算的旁向重叠度作为约束依次敷设航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定所述当前航线为所述测区内的最后一条航线，包括：
根据测区范围确定第一条航线位置和根据参考基准面下的航向间距确定第二条航线位置；
通过虚拟推扫成像方式，根据第一条航线的起点坐标和终点坐标，按照预定的步长确定采样点，并基于共线方程数学模型确定第一条航线和第二条航线的地面覆盖范围，以确定所述覆盖范围交集的最窄距离LY-MIN；
获取所述覆盖范围交集内的地形最高点，以作为新的基准面高度，并计算所述新的基准面高度下的旁向幅宽LY，以根据LY-MIN/LY确定此航线间实际的最小重叠度QY-MIN；
确定所述实际的最小重叠度QY-MIN和理论设计值QY-PLAN的差值，以判断所述差值的绝对值是否小于设定的阈值；
在所述差值的绝对值不小于所述设定的阈值的情况下，将第二条航线的旁向方向坐标值进行调整，调整量为(QY-MIN-QY-PLAN)*LY，反复调整直至所述差值的绝对值小于所述设定的阈值时停止调整，并确定完成第二条航线的旁向方向坐标值的确定；
基于所述第二条航线与测区的相交关系，确定所述第二条航线的起始坐标和终止坐标，以完成所述第二条条航线的确定；
以所述第二条航线为基准，重复上述过程以确定第三条航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定所述当前航线为所述测区内的最后一条航线。
6.一种航空摄影外业的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于确定测区范围，获取待测区域的数字高程模型DEM数据；
确定模块，用于获取初始航线方向与所述测区的交点，以确定初始航线的起点坐标和终点坐标；
曝光点确定模块，用于将所述起点坐标设置为航线上起始曝光点，根据所述DEM数据和预估的下一个曝光点坐标，计算两曝光点处航片的实际航向重叠度，根据重叠度要求通过反复迭代移动预估的曝光点，使重叠度满足设计要求，依次计算所述航线上各曝光点的坐标，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定所述当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点；
航线确定模块，用于以所述初始航线及所述DEM数据计算的旁向重叠度作为约束依次敷设航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定所述当前航线为所述测区内的最后一条航线；
拍照模块，用于根据确定的所有航线和每条航线上的各个曝光点进行航空摄影外业。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
坐标系设定模块，用于根据航线敷设方向进行坐标系旋转，以使得旋转后坐标系的X轴平行于敷设的航线；确定航线方向为坐标系的X轴，以及确定航线的旁向方向为坐标系的Y轴。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
坐标系变换模块，用于通过旋转矩阵进行坐标系反变换，重新确定新的航线及曝光点坐标，以将航线曝光点坐标变换为地图投影坐标系下坐标。
9.如权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，
所述曝光点确定模块，还用于根据航线的所述起点坐标确定第一个曝光点，并基于预设参考基准面确定下一个曝光点作为第二个曝光点；
基于共线方程数学模型求解所述第一个曝光点和第二个曝光点的地面覆盖范围，以确定覆盖范围交集间最窄处的长度LX-MIN，并将所述覆盖范围交集中地形最高点作为当前新的基准面高度；
将所述长度LX-MIN和所述当前新的参考基准面下的航向幅宽LX相除，以LX-MIN/LX确定为最小航向重叠度PX-MIN；
确定所述最小航向重叠度PX-MIN与预设的设计重叠度PX的重叠度差值，并判断所述重叠度差值和预设重叠度阈值大小关系；
在所述重叠度差值绝对值大于所述预设重叠度阈值时，将(PX-MIN-PX-PLAN)*LX作为X方向位置调整量，以当前曝光点位置进行调整，并再次计算重叠度差值，与上述预设重叠度阈值比较大小关系；
在所述重叠度差值小于所述预设重叠度阈值的情况下，将当前曝光点确定为参考曝光点，并继续根据当前新的基准面高度和所述参考曝光点确定下一个曝光点，直到当前计算的曝光点坐标大于该航线终点坐标时，停止曝光点的计算，并确定所述当前计算的曝光点为该航线上的最后一个曝光点。
10.如权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，
所述航线确定模块，还用于根据测区范围确定第一条航线位置和根据参考基准面下的航向间距确定第二条航线位置；
通过虚拟推扫成像方式，根据第一条航线的起点坐标和终点坐标，按照预定的步长确定采样点，并基于共线方程数学模型确定第一条航线和第二条航线的地面覆盖范围，以确定所述覆盖范围交集的最窄距离LY-MIN；
获取所述覆盖范围交集内的地形最高点，以作为新的基准面高度，并计算所述新的基准面高度下的旁向幅宽LY，以根据LY-MIN/LY确定此航线间实际的最小重叠度QY-MIN；
确定所述实际的最小重叠度QY-MIN和理论设计值QY-PLAN的差值，以判断所述差值的绝对值是否小于设定的阈值；
在所述差值的绝对值不小于所述设定的阈值的情况下，将第二条航线的旁向方向坐标值进行调整，调整量为(QY-MIN-QY-PLAN)*LY，反复调整直至所述差值的绝对值小于所述设定的阈值时停止调整，并确定完成第二条航线的旁向方向坐标值的确定；
基于所述第二条航线与测区的相交关系，确定所述第二条航线的起始坐标和终止坐标，以完成所述第二条条航线的确定；
以所述第二条航线为基准，重复上述过程以确定第三条航线，直到敷设的当前航线的旁向方向坐标值不位于测区旁向方向最大和最小坐标值之间时，停止航线敷设，并确定所述当前航线为所述测区内的最后一条航线。
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