倾斜摄影是近十年来国际摄影测量领域发展起来的高新技术。通过同步收集不同视角的图像，该技术可以获得建筑物俯视图和侧视图的丰富的高分辨率纹理。它不仅能真实反映地面物体的情况，高精度获取物体的纹理信息，还能通过先进的定位、融合、建模等技术生成真实的高精度三维模型。该技术已广泛应用于应急指挥、国土安全、城市管理、房地产税务等行业。倾斜3D模型质量是一个系统工程。为了获得理想的三维模型效果，需要对传感器质量、路线设计、影像控制点布设、数据采集、数据处理等环节进行严格控制。基于飞马机器人公司 D-OP300倾斜航拍系统，本文简单介绍了获取倾斜数据过程中的一些知识，以帮助您更好的了解我们的产品和倾斜航拍技术。

本文重点介绍了斜航技术中的一个重要环节，即斜航摄影的航线设计。路线设计主要是根据用户设置合适的航拍因子需求，主要包括地面分辨率(GSD)、高度、航向重叠、侧重叠、航路扩展等。导出的航拍要素包括摄影基线(照片间距)、航线间距等。

一、地面分辨率(GSD)

GSD(地面样本距离)的概念统一用于数码相机的航空摄影。使用数码相机航拍时，路线设计以GSD为起点。首先通过测绘比例尺确定GSD，然后确定海拔高度。在高差较小的地区进行航空摄影时，成图比例尺与GSD的对应关系如下表所示：

需要强调的是，在倾斜路线设计中，一般采用下视摄像头作为路线设计的基准。

二、高度

对于无人机上搭载的数码相机，购买时就知道它的焦距，通常有几个型号，比如50mm，35mm，24mm。倾斜航拍机使用的镜头焦距一般是组合的，轻小型无人机上倾斜航拍机使用的下视相机焦距一般是20mm、25mm、28mm、35mm。焦距直接关系到航拍的高度。

像素大小和尺寸。/地面分辨率GSD=焦距f/高度h，则：h=GSD * f/& amp；

从上式可以看出，在相同的GSD条件下，& amp/f小型数码相机要求海拔更高，对天气条件要求更高。

三、重叠度

一般现阶段要求倾斜航拍的重叠度高于传统正射影像。经过大量实测数据验证，兼顾了运行效率和模型效果。我公司所有机型搭载的多叶片倾斜航拍默认航向重叠度和侧向重叠度为80%*65%。

当我们公司双摄像头和单摄像头用于采集倾斜数据，结合特殊的航线类型，航线重叠和侧面重叠略有变化，为80%*80%。

四、路线扩展

倾斜航空相机通常由五个单相机组合而成。为了在数据采集时获得测区完整的侧纹理，倾斜航摄仪的路线一般需要完全覆盖测区，无论是航向还是侧向都需要超过一定的距离。航向一般用摄影基线数来衡量，横向一般用路线数(横向间距)来衡量。

摄影基线的长度和横向间距与重叠、像素数和地面分辨率有关。计算方法如下：

以索尼A6000相机为例，假设传感器长边垂直于飞行方向(见下图)，航向重叠80%，边重叠65%，地面分辨率设置为0.02m。

摄影基线B=4000 *(1-80%)* 0.02米=16米

横向间距L=6000 *(1-65%)* 0.02米=42米

在设计倾斜路线时，为了保证数据采集的完整和有效，可以根据倾角和侧向覆盖超区的关系计算出航向和侧向覆盖超区边界线的理论值

随着技术和应用的发展，越来越多的大面积倾斜任务需要对无人机的大测区进行划分的范围和控制半径。无人机管家智路由会自动划分大区域，并考虑区块之间的重叠，保证效率最大化。

无人机大区域航路示意图

五、变高度航线设计

分辨率是3D模型质量的最重要因素。此外，倾斜摄影模型的高程精度一般是地面分辨率(GSD)的三倍。如果生成的正射影像分辨率为5cm，模型的高程精度基本为15cm，最大公差为中位误差的2倍，即30cm。因此，为了得到满足精度要求的倾斜模型，GSD有一定的限制。

对于丘陵、山区、高山地区，如果以等高的形式进行航路设计，为了保证飞机的安全，会受到测区最高点标高的影响。一般会以测区最高点的安全距离来完成路线设计。这种航线设计方法明显增加了飞行高度，降低了GSD，进而降低了高程精度和模型质量，而且这种情况会随着测区高差的变化而变化。

如上图所示，为了解决这一问题，需要设计一条专门结合地形的增高路线，以便在相对较低且高度一致的情况下，最大限度地获得测区内GSD相对一致的倾斜数据，满足用户对高精度和高分辨率的要求。

D200高度变化航线

六、建筑高度介绍路线设计

航拍飞行时，航线设计主要利用地形图的高程信息，不引入人工独立地物和建筑物的高度。如果测区内有高度高于相对高度的独立地物或建筑物，很容易发生撞机事故，导致飞机坠毁，严重时造成人身和财产损失。因此，有必要在路线设计中引入建筑物的高度。

此外，当调查区域的建筑物较高时，建筑物屋顶会在图像中形成较大的投影差，如下图所示。单纯考虑地物的重叠程度，必然会导致建筑物屋顶出现孔洞，需要结合相对高度、重叠程度、建筑高度等相关因素进行分析。

图1投影差示意图

图2建筑高度和重叠之间的关系

我们将建筑高度引入路线设计，尤其是倾斜路线设计。在路线设计的过程中，我们输入调查区域内最高建筑的高度。通过调整重叠度，特别是横向重叠度，使测区最高点与最高建筑物顶部的重叠度满足要求。这种路线设计策略在保证有效的数据获取和避免模型漏洞方面具有明显的优势。

无人机管家制航线支持建筑高度输入、高度限制、重叠提醒。