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计算方法
在给定地面分辨率情况下,能计算相对航高及影像对应的地面长宽。这样,在给定的航向重叠度条件下,能算出曝光距离(曝光距离 = 影像对应地面宽 * (1 - 重叠度))。重叠度相差5%时,对应的曝光距离差约为30m,因此,若GPS的定位精度在30m左右,设定重叠度大于75%,则能满足规范中对重叠度的要求。
假定曝光时间为1/2000秒时,若飞行速度为33.33m/s(120km/h),则像点位移为0.023像素;通过反算,则像点位移为1像素时,对应的曝光时间为1/166.7s。即对应飞行速度为33.33m/s时,曝光时间小于1/166时,能满足规范要求。在天气状况适合时,在满足影像质量的前提下,应尽量降低曝光时间。
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公式:
相对航高
H = f × GSD / a
式中:
H ——航摄航高,单位为米(m)
f ——镜头焦距,单位为毫米(mm)
a ——像元尺寸,单位为毫米(mm)
GSD ——地面分辨率,单位为米(m)
像点位移
δ = v × t / GSD
式中:
δ ——像点位移,单位为像素
v ——飞机飞行速度,单位为米/秒(m/s)
t —— 曝光时间,单位为秒(s)
GSD——地面分辨率,单位为米(m)
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引用规范:
本文主要参照《CHZ 3005 -2010 低空数字航空摄影规范》以下条款:
4.1.1.1 相对航高
相对航高一般不超过1500m,最高不超过2000m。
4.1.3 抗风能力
b)无人机飞行器航摄系统应具备4级风气象条件下安全飞行的能力。
4.1.4 飞行速度
航空摄影时巡航速度一般不超过120km/h,最快不超过160km/h。
7.1.1像片重叠度
像片重叠度应满足以下要求:
a)航向重叠度一般应为60% ~ 80%,最小不应小于53%;
b)旁向重叠度一般应为15% ~ 60%,最小不应小于8%。
7.2 影像质量
c) 确保因飞机地速的影响,在曝光瞬间造成的像点位移一般不应大于1个像素,最大不应大于1.5个像素。
2 算例
(1)Canon 5D Mark II 相机
相机安装时,拍摄影像短边方向与飞行方向平行。
相机品牌 |
相机参数 |
|
佳能5D Mark II |
CCD尺寸(毫米) |
36*24 |
像元大小(毫米) |
0.00641 |
|
影像尺寸(像素) |
5616*3744 |
焦距 (毫米) |
地面分辨率(米) |
相对航高 (米) |
影像对应地面长(米) |
影像对应地面宽(米) |
飞行速度 (米/秒) |
曝光时间(1/秒) |
像点位移(像素) |
像点位移为1像素时曝光时间(1/秒) |
24 |
0.2 |
748.83 |
1123.20 |
748.80 |
33.33 |
2000 |
0.023 |
166.67 |
35 |
0.2 |
1092.04 |
1123.20 |
748.80 |
33.33 |
2000 |
0.023 |
166.67 |
50 |
0.2 |
1560.06 |
1123.20 |
748.80 |
33.33 |
2000 |
0.023 |
166.67 |
焦距 (毫米) |
航向重叠80%曝光距离(米) |
航向重叠75%曝光距离(米) |
航向重叠70%曝光距离(米) |
航向重叠80%曝光时间间隔(秒) |
航向重叠75%曝光时间间隔(秒) |
航向重叠70%曝光时间间隔(秒) |
24 |
149.7600 |
187.2000 |
224.6400 |
4.4928 |
5.6160 |
6.7392 |
35 |
149.7600 |
187.2000 |
224.6400 |
4.4928 |
5.6160 |
6.7392 |
50 |
149.7600 |
187.2000 |
224.6400 |
4.4928 |
5.6160 |
6.7392 |
(2)理光 GX 200 相机
相机安装时,拍摄影像长边方向与飞行方向平行。
相机品牌 |
相机参数 |
||
理光 |
CCD尺寸(毫米) |
11.9529*8.9647 |
|
像元大小(毫米) |
0.00328 |
||
影像尺寸(像素) |
3648*2736 |
||
焦距 (毫米) |
地面分辨率(米) |
相对航高 (米) |
影像对应地面长(米) |
影像对应地面宽(米) |
飞行速度 (米/秒) |
曝光时间(1/秒) |
像点位移(像素) |
像点位移为1像素时曝光时间(1/秒) |
6 |
0.2 |
365.85 |
729.60 |
547.20 |
33.33 |
2000 |
0.023 |
166.65 |
焦距 (毫米) |
航向重叠80%曝光距离(米) |
航向重叠75%曝光距离(米) |
航向重叠70%曝光距离(米) |
航向重叠80%曝光时间间隔(秒) |
航向重叠75%曝光时间间隔(秒) |
航向重叠70%曝光时间间隔(秒) |
6 |
145.9200 |
182.4000 |
218.8800 |
3.2835 |
4.1044 |
4.9253 |