CN112197745A - 一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法 - Google Patents

一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112197745A
CN112197745A CN202011110244.7A CN202011110244A CN112197745A CN 112197745 A CN112197745 A CN 112197745A CN 202011110244 A CN202011110244 A CN 202011110244A CN 112197745 A CN112197745 A CN 112197745A
Authority
CN
China
Prior art keywords
unmanned aerial
aerial vehicle
image control
existing line
protection range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011110244.7A
Other languages
English (en)
Inventor
孙喜烨
王文庆
范先铮
帅明明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Railway Shanghai Design Institute Group Co Ltd
Original Assignee
China Railway Shanghai Design Institute Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Railway Shanghai Design Institute Group Co Ltd filed Critical China Railway Shanghai Design Institute Group Co Ltd
Priority to CN202011110244.7A priority Critical patent/CN112197745A/zh
Publication of CN112197745A publication Critical patent/CN112197745A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/04—Interpretation of pictures
    • G01C11/06—Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area
    • G01C11/08—Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area the pictures not being supported in the same relative position as when they were taken
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明涉及无人机航测技术领域，尤其是一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法，通过沿所述既有铁路的既有线保护范围两侧分别设置一排航带，并结合所述旁向重叠率的范围值和所述最佳航高的范围值确定最佳航高及最佳旁向重叠率所对应的航带位置。本发明的优点是：1）确保既有线安全，航线远离既有线保护范围，大大降低了无人机坠落在既有线内概率；2）航线设置有目的性，已知既有线保护范围宽度即可提前有针对性的规划带状航线；3）提高外业工作效率，确保精度满足要求的前提下，减少外业像控点布置，同时减少航线数量。

Description

一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法
技术领域
本发明涉及无人机航测技术领域，尤其是一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法。
背景技术
随着无人机技术的成熟，越来越多的行业都在引入无人机技术。我国铁路建设发展越来越快，铁路网也越来越复杂，在既有铁路上使用无人机航测非常有必要。
常规的既有铁路航测时大致流程是，确定摄区—布设像控点—规划航线—执行飞行任务。在布设像控点和航线规划时主要从精度考虑，而往往会忽略安全性和效率性。铁路尤其是高速铁路对安全性要求非常高，一旦无人机出现故障，坠落到铁路上就是非常大的事故，优化作业方法提高安全尤为重要。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法，通过计算旁向重叠率和最佳航高来综合规划在既有铁路线路两侧所布置的航摄无人机航带，在保证既有线内安全的同时大大提高工作效率。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法，用于规划航摄无人机在拍摄既有铁路时的航带，其特征在于：所述计算方法包括以下步骤：
沿所述既有铁路的既有线保护范围两侧分别设置一排航带，并在航带上间隔设置像控点；
根据所述既有线保护范围和所述像控点的位置计算旁向重叠率范围值，所述旁向重叠率满足于所述航摄无人机所拍摄的相邻相片重叠部分的宽度大于等于所述既有线路保护范围宽度与所述像控点到所述既有线保护范围的距离之和的要求；
以所述航摄无人机不在所述既有线保护范围上方飞行为条件，结合所述计算所述航摄无人机的最佳航高范围值；
结合所述旁向重叠率的范围值和所述最佳航高的范围值确定最佳航高及最佳旁向重叠率所对应的航带位置。
所述旁边重叠率的范围值通过下式进行计算：
Figure 458355DEST_PATH_IMAGE001
式中，qy为旁向重叠度，a为所述航摄无人机的相机像元尺寸，h为所述既有线保护范围，d1，d2分别为两侧像控点到所述既有线保护范围的距离，ly为所述航摄无人机的相机传感器宽度，GSD为地表分辨率。
所述最佳航高的范围值通过下式进行计算：
Figure 968971DEST_PATH_IMAGE002
式中，H摄影为所述航摄无人机相对摄区平均平面的航高，ly为所述航摄无人机的相机传感器宽度，GSD为地表分辨率，a为所述航摄无人机的相机像元尺寸，hmin为所述既有线保护范围的最小宽度，f为所述航摄无人机的相机焦距，qy为旁向重叠度。
通过公式
Figure 67815DEST_PATH_IMAGE003
对最佳航高及航带位置进行验证；
式中，H摄影为所述航摄无人机相对摄区平均平面的航高，f为所述航摄无人机的相机焦距，GSD为地表分辨率，a为所述航摄无人机的相机像元尺寸。
本发明的优点是：1）确保既有线安全，航线远离既有线保护范围，大大降低了无人机坠落在既有线内概率；2）航线设置有目的性，已知既有线保护范围宽度即可提前有针对性的规划带状航线；3）提高外业工作效率，确保精度满足要求的前提下，减少外业像控点布置，同时减少航线数量。
附图说明
图1为常规航线规划和像控点布设示意图；
图2为本发明的航线规划和像控点布设示意图；
图3为本发明中相邻航线示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-3所示，图中各标记分别表示为：规划航线1、像控点2、既有线保护范围3、像控点S1、像控点S2。
实施例：现有技术常规的布设像控点是采用航线两端及中间间隔一或者两条航线布设平高点的方法来布设像控点，如图1所示；因此，其往往需要航摄无人机沿多条航带逐一飞行，其飞行里程较远且耗时也较长。
结合图2和图3所示，本实施例中的顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法包括如下步骤：
1）首先，本实施例中的方法中的规划航线1都是沿着既有线保护范围3布置，每侧都布设在同一排，每条规划航线1上均设置有间隔布置的像控点2；航摄无人机均沿规划航线1进行飞行。
2）在设置旁向重叠度时，考虑既有线保护范围3和像控点1的位置，保证铁路摄影测量完整性与提高相片质量，使二者都在旁向重叠内，如图3所示，即：
Figure 197445DEST_PATH_IMAGE004
（1）
式中：Py—相邻像片重叠部分的宽度，
h—既有线保护范围宽度，
d1，d2—像控点到既有线保护范围的距离。
旁向重叠度qy为旁向重叠部分的宽度与像片宽度之比：
Figure 746238DEST_PATH_IMAGE005
（2）
式中：Py—相邻像片重叠部分的宽度，
Ly—像幅宽度。
航摄比例尺：
Figure 162176DEST_PATH_IMAGE007
（3）
式中：f—相机焦距（或主距）；
H摄影—航摄无人机相对摄区平均平面的航高。
Figure 163630DEST_PATH_IMAGE008
（4）
Figure 96951DEST_PATH_IMAGE009
（5）
式中：ly—相机传感器宽度；
GSD—地表分辨率；
a—相机像元尺寸；
m—航摄比例尺。
联合（1）、（2）、（5）式，可得到：
Figure 500251DEST_PATH_IMAGE010
（6）
整理得：
Figure 87090DEST_PATH_IMAGE011
（7）
由此即可得出旁向重叠率的范围值。
3）为了确保无人机不在既有线保护范围正上方飞行，航线间距
Figure DEST_PATH_IMAGE012
需要大于既有线保护范围3的宽度
Figure 310261DEST_PATH_IMAGE013
，即：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
式中：hmin—已知既有线保护范围最小宽度，为固定值；
由（10）可知：
Figure 375169DEST_PATH_IMAGE015
（11）
结合（2）、（3），代入后最终整理得到：
Figure 632975DEST_PATH_IMAGE016
（12）
由（11）、（12）变得：
Figure 921873DEST_PATH_IMAGE017
（13）
由（13）可以判定（14）恒成立：
Figure 897920DEST_PATH_IMAGE018
（14）
由（14）可得到：
Figure 641885DEST_PATH_IMAGE019
（15）
最终整理可得到，
Figure 144410DEST_PATH_IMAGE020
根据顾及铁路两侧像控点后合理阈值范围内计算。
最佳航高：
Figure 213997DEST_PATH_IMAGE021
Figure DEST_PATH_IMAGE022
（验证合格质量）（16）
根据式（7）和式（15）计算旁向重叠度的范围值，其中（16）为判定整体质量的辅助验证，结合相关测量规范选出最优旁向重叠度后确定适宜的航高以此实现最少航带实施飞行任务。
本实施例在保证精度的前提下，从既有线保护范围入手布设像控点和计算旁向重叠度，从而规划航线，使无人机远离既有线的正上方飞行，提高既有线无人机航测时的安全性，减少航带数，节约外业时间。
虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

Claims (4)

1.一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法，用于规划航摄无人机在拍摄既有铁路时的航带，其特征在于：所述计算方法包括以下步骤：
沿所述既有铁路的既有线保护范围两侧分别设置一排航带，并在航带上间隔设置像控点；
根据所述既有线保护范围和所述像控点的位置计算旁向重叠率范围值，所述旁向重叠率满足于所述航摄无人机所拍摄的相邻相片重叠部分的宽度大于等于所述既有线路保护范围宽度与所述像控点到所述既有线保护范围的距离之和的要求；
以所述航摄无人机不在所述既有线保护范围上方飞行为条件，结合所述计算所述航摄无人机的最佳航高范围值；
结合所述旁向重叠率的范围值和所述最佳航高的范围值确定最佳航高及最佳旁向重叠率所对应的航带位置。
2.根据权利要求1所述的一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法，其特征在于：所述旁边重叠率的范围值通过下式进行计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中，qy为旁向重叠度，a为所述航摄无人机的相机像元尺寸，h为所述既有线保护范围，d1，d2分别为两侧像控点到所述既有线保护范围的距离，ly为所述航摄无人机的相机传感器宽度，GSD为地表分辨率。
3.根据权利要求1所述的一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法，其特征在于：所述最佳航高的范围值通过下式进行计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式中，H摄影为所述航摄无人机相对摄区平均平面的航高，ly为所述航摄无人机的相机传感器宽度，GSD为地表分辨率，a为所述航摄无人机的相机像元尺寸，hmin为所述既有线保护范围的最小宽度，f为所述航摄无人机的相机焦距，qy为旁向重叠度。
4.根据权利要求1所述的一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法，其特征在于： 通过公式
Figure DEST_PATH_IMAGE003
对最佳航高及航带位置进行验证；
式中，H摄影为所述航摄无人机相对摄区平均平面的航高，f为所述航摄无人机的相机焦距，GSD为地表分辨率，a为所述航摄无人机的相机像元尺寸。
CN202011110244.7A 2020-10-16 2020-10-16 一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法 Pending CN112197745A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011110244.7A CN112197745A (zh) 2020-10-16 2020-10-16 一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011110244.7A CN112197745A (zh) 2020-10-16 2020-10-16 一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112197745A true CN112197745A (zh) 2021-01-08

Family

ID=74009224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011110244.7A Pending CN112197745A (zh) 2020-10-16 2020-10-16 一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112197745A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108871288A (zh) * 2018-06-01 2018-11-23 广州中科云图智能科技有限公司 一种无人机带状倾斜影像航测方法及系统
CN109765933A (zh) * 2019-01-04 2019-05-17 哈瓦国际航空技术（深圳）有限公司 一种无人机带状区域航线规划方法、装置和设备
CN111429498A (zh) * 2020-03-26 2020-07-17 中国铁路设计集团有限公司 一种基于点云和影像融合技术的铁路营业线三维中线制作方法
CN111649723A (zh) * 2020-05-29 2020-09-11 武汉大学 面向复杂地形的贴近摄影三维航迹与姿态规划方法及装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108871288A (zh) * 2018-06-01 2018-11-23 广州中科云图智能科技有限公司 一种无人机带状倾斜影像航测方法及系统
CN109765933A (zh) * 2019-01-04 2019-05-17 哈瓦国际航空技术（深圳）有限公司 一种无人机带状区域航线规划方法、装置和设备
CN111429498A (zh) * 2020-03-26 2020-07-17 中国铁路设计集团有限公司 一种基于点云和影像融合技术的铁路营业线三维中线制作方法
CN111649723A (zh) * 2020-05-29 2020-09-11 武汉大学 面向复杂地形的贴近摄影三维航迹与姿态规划方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘先林: "《大面阵数字航空摄影原理与技术》", 31 July 2013, 河南科学技术出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109901625B (zh) 一种桥梁巡检系统
CN109341666B (zh) 一种无人机航摄抗侧风航线确定方法
US20200278210A1 (en) Lane network data generation apparatus and storage medium
CN103606852A (zh) 无人直升机的电力线巡检方法
CN112597664B (zh) 一种基于无人机的铁路既有线精细实景三维建模航带设计方法
CN101750619A (zh) 自检校pos直接对地目标定位方法
CN104966281A (zh) 多视影像的imu/gnss引导匹配方法
CN105571570A (zh) 一种航空摄影外业的方法及装置
CN104237922A (zh) 一种gnss/imu一体化无人机测绘的方法和系统
CN110186468A (zh) 用于自动驾驶的高精度地图制作方法和制作装置
KR20200106680A (ko) 항공사진을 이용한 정사영상 구축방법
CN112781563B (zh) 一种配网倾斜摄影高精度点云采集方法
CN111522360A (zh) 一种基于电力铁塔的带状倾斜摄影自动航线规划方法
CN107805984A (zh) 单边测量轨道控制网桩点的方法和系统
CN115014361A (zh) 航线规划方法、装置及计算机存储介质
KR20200012465A (ko) 드론 비행경로 생성 장치 및 방법
CN112197745A (zh) 一种顾及铁路两侧像控点的最少航带计算方法
TWI655409B (zh) Route planning method for aerial photography using multi-axis unmanned aerial vehicles
CN116858195B (zh) 一种基于无人机激光雷达技术的既有铁路测量方法
Alamry et al. Using single and multiple unmanned aerial vehicles for microscopic driver behaviour data collection at freeway interchange ramps
CN114739369A (zh) 基于无人机航测与测深仪水下测量的滩涂测图方法及设备
McCasland Comparison of two techniques of aerial photography for application in freeway traffic operations studies
CN109211199B (zh) 无人机套耕航线方法和系统
Guo et al. The accuracy of low-altitude photogrammetry of drones
CN107085854A (zh) 一种基于图像处理技术的铁路轨道二维地图的创建方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination