本发明涉及环形航线数据采集技术领域,具体涉及一种航线拍摄方法。
背景技术：
现有技术中，利用环绕型航线进行数据采集是目前倾斜摄影领域新兴的一种数据采集方式，此方式相对于以前的五相机数据采集方式，需要的相机数量更少、数据量更少；但该种方式目前只在城郊或乡村区域的效果较好，但因该种方式对高层建筑的数据采集效果不佳，所以在城市高楼区的效果较差。
因此，如何利用环绕型航线的数据采集方式，提高在城市高层建筑的数据采集效果，是目前亟需解决的问题。
技术实现要素：
本发明为解决上述问题，提供了一种航线拍摄方法，采用本方案，解决了原始单元航线不利于采集高层建筑数据的情况，提高了在城市高层建筑的数据采集效果，即使测区中有高层建筑，也能采集到优质数据；且根据建筑或建筑群的多种高度和密度，提供了多种间隔排列的拍摄方法，能解决建筑或建筑群在多种复杂地形的拍摄和采集效果不好的问题，极大的提高了拍摄效率和采集效果。
本发明采用的技术方案为：一种航线拍摄方法，包括以下步骤：
对测区设置一条或多条环绕型航线；
拍摄部在每条环绕型航线的多个点上按一定俯仰角进行拍摄；
所述拍摄部至少具有两种俯仰角度，且不同的俯仰角度间隔排列。
本方案具体运作时，由于原始单元航线对于高层建筑或建筑群的拍摄和采集效果不佳，因此在高层建筑或建筑群处，需要增加新的环形航线，即环绕型航线，但对于不同高度或密度的建筑物，其拍摄方式需根据现场实际情况和用户需要进行调整，并不统一，因此，本发明从相机的拍摄角度出发，提供了多种间隔拍摄方法，能及时应对大部分高度或密度的建筑物；其中环绕型航线上设置有多个拍摄点，其中拍摄部绕环绕型航线飞行时，在每个拍摄点进行拍摄采集，而一个相机在每个拍摄点处均有一个拍摄角度，若拍摄角度一直保持不变，在环绕一圈后也无法保证能够完整拍摄采集，并不适用于多种高度或密度的建筑群，且建筑群还会存在左高右低、左疏右密等等情况，因此，可通过改变多个拍摄角度的排列方式，用于适应多种高度或密度的建筑群；其中环绕型航线可设为一条或多条，当环绕型航线为一条时，在这条环绕型航线中均有两种或两种以上的拍摄角度，当环绕型航线为多条时，多条环绕型航线中也具有两种或两种以上的拍摄角度。
进一步优化，所述拍摄部至少包括一个相机。
本方案具体运作时，根据用户设定，依据现场多种高度或密度的建筑群，在环形航线中的拍摄点设置一个相机进行拍摄，但由于一个相机在一个拍摄点处的拍摄角度只有一种，对于级别更高或更密集的建筑群，由于一次拍摄不完整，可能也会导致拍摄和采集不佳的问题，因此还可在拍摄点处设置多个相机进行拍摄，此时在每个拍摄点处便存在多种不同的拍摄角度，用于将建筑群覆盖，进行完整的拍摄。
进一步优化，所述间隔排列包括：每隔一个拍摄角度间隔排列，或者，每隔多个相同拍摄角度间隔排列。
本方案具体运作时，当拍摄部设置为一个相机、环绕型航线设置为一条时，将两种或两种以上的拍摄角度间隔排列；当间隔排列为每隔一个拍摄角度间隔排列时，例如设置45°、60°两种拍摄角度，设置排列可以为每隔一个拍摄角度间隔排列方式为…、45°、60°、45°、60°、…；例如设置45°、60°、75°三种拍摄角度，设置方式为…、45°、60°、75°、45°、60°、75°、…，依次类推；而当间隔排列为每隔多个相同拍摄角度间隔排列时，例如设置45°、60°两种拍摄角度，每隔两个相同拍摄角度间隔排列，设置方式为…、45°、45°、60°、60°、45°、45°、60°、60°、…；每隔三个及以上相同拍摄角度间隔排列以此类推；三种及以上拍摄角度以此类推。
进一步优化，所述间隔排列包括：设置多条环绕型航线时，每条环绕型航线彼此相同，每条环绕型航线内拍摄部的拍摄角度以间隔方式排列。
本方案具体运作时，当设置的环绕型航线为多条时，每条环绕型航线的拍摄角度相同，如一条环绕型航线内的拍摄角度为45°，另一条环绕型航线内的拍摄角度也为45°；但其中任意一条环绕型航线内拍摄部的拍摄角度以间隔方式排列：当间隔排列为每隔一个拍摄角度间隔排列时，例如设置45°、60°两种拍摄角度，设置排列可以为每隔一个拍摄角度间隔排列方式为…、45°、60°、45°、60°、…；例如设置45°、60°、75°三种拍摄角度，设置方式为…、45°、60°、75°、45°、60°、75°、…，依次类推；而当间隔排列为每隔多个相同拍摄角度间隔排列时，例如设置45°、60°两种拍摄角度，每隔两个相同拍摄角度间隔排列，设置方式为…、45°、45°、60°、60°、45°、45°、60°、60°、…；每隔三个及以上相同拍摄角度间隔排列以此类推；三种及以上拍摄角度以此类推；并且在拍摄部处，也不限制相机的数量，在拍摄部处也会存在多种俯仰角度；
此时为便于拍摄，每条环绕型航线彼此间的拍摄高度优选设置为互不相同。
进一步优化，所述间隔排列包括：设置多条环绕型航线时，同一环绕型航线内的拍摄角度相同，不同环绕型航线的拍摄角度不同。
本方案具体运作时，当设置环绕型航线为多条时，任意一条环绕型航线内的若干拍摄角度相同，若干条环绕型航线的拍摄角度彼此间不相同；例如一条按照45°的拍摄角度规划，另一条按照60°的拍摄角度规划。
进一步优化，当拍摄部设置为多个相机时，不同相机具有不同的拍摄角度。
本方案具体运作时，当拍摄点处为多个相机时，在任意一个拍摄点处均包括有若干不同的拍摄角度，例如在一个拍摄点处同时存在45°、60°、75°三种拍摄角度，甚至多种，用于将建筑群覆盖，进行完整的拍摄。
进一步优化，所述拍摄区域为高度超出设定阈值的区域。
本方案具体运作时，相对于现有技术中规划的原始单元航线，对高层建筑的数据采集效果不佳，本方案针对高层建筑增加了环绕型航线，即环绕型航线，能对测区中的高层建筑，也能采集到优质数据，其具体步骤为：首先获取测区中的高程数据，可通过google地球或者航测获得的dsm数据获取测区的高程数据或表层数据，但获取的方式并不仅限于以上两种，均能通过测区高程数据或表层数据即可得到测区内各建筑物的高度信息，然后判断测区中每个建筑的高度是否超出设定的阈值，若未超出设定的阈值，则还是按照原始单元航线进行采集拍摄，若超出设定的阈值，则获取该类建筑的坐标，根据坐标增加环绕型航线，然后按照环绕型航线对高层建筑进行采集拍摄。
进一步优化，根据所述拍摄区域的高度设定拍摄角度的角度或数量。
本方案具体运作时，在建筑的高度过高时，为保证对建筑高层、低层处都具有良好的数据采集效果，则可以直接增加拍摄角度的角度或数量，可以设置两种俯仰角度，也可以更多种，两种俯仰角度交替拍摄。
进一步优化，所述环绕型航线为正多边形或圆形。
本方案具体运作时，当若干个超出阈值的建筑距离较近时，为增加拍摄采集效率，可将这些距离较近的超出阈值的建筑合并为一个建筑群，针对一个建筑群来设置环绕型航线；根据用户设定，围绕建筑的坐标设置环绕型航线，当高层建筑为单栋时，则以高层建筑坐标为中心，增加一圈环绕型航线，此时环绕型航线为圆形，当以组成建筑群增加环绕型航线时，以组成建筑群的若干建筑形成的封闭多边形的几何中心为中心，增加环绕型航线，其中多边形可为正四边形、正六边形、正八边形等正多边形。
本发明具有以下有益效果：
本方案提供了一种航线拍摄方法，采用本方案，解决了原始单元航线不利于采集高层建筑数据的情况，提高了在城市高层建筑的数据采集效果，即使测区中有高层建筑，也能采集到优质数据；且根据建筑或建筑群的多种高度和密度，提供了多种间隔排列的拍摄方法，能解决建筑或建筑群在多种复杂地形的拍摄和采集效果不好的问题，极大的提高了拍摄效率和采集效果。
附图说明
图1为本发明提供的一种航线拍摄方法实施例二的步骤图；
图2为本发明提供的一种航线拍摄方法实施例一的步骤图；
图3为本发明提供的一种航线规划方法实施例一的原始单元航线局部示意图；
图4为本发明提供的一种航线规划方法实施例一的航测相机在单元航线上的拍摄运行图；
图5为本发明提供的一种航线规划方法实施例一的原始单元航线相机视场图；
图6为本发明提供的一种航线规划方法实施例一的环绕型航线的示意图；
图7为本发明提供的一种航线规划方法实施例一的飞行器路线图；
图8为本发明提供的一种航线规划方法实施例一的的飞行器路线图。
图中附图标记为：1-原始单元航线，2-原始连接航线，31-高层建筑，32-高层建筑群，41-1号单元航线，42-2号单元航线，51-1号相交点，52-2号相交点，6-飞行航线，7-相机视场，81-第一有效区域，82-第二有效区域，11-环绕型航线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一：如图1至图7所示，本实施例中的一种航线规划方法的具体步骤为：
1、将测区(包括测区外扩区域)划分为若干个相同尺寸的单元，飞行器在每个单元内按预定形状的航线进行航飞，再将每个单元的航线连接起来，形成一条完整的飞行航线6。这些在每个单元内的航线称为单元航线，连接每个单元航线的航线称为连接航线，单元航线为环绕型，其形状可以是正方形、正六边形、正八边形等正多边形，也可以是圆形。该方式生成的航线称为原始航线，该航线内的单元航线称为原始单元航线1，该航线内的连接航线称为原始连接航线2。
2、以下为一个形状为环形的原始单元航线1的航高、半径及拍照次数的计算方法：
(1)、航高计算：
其中gsd表示地面分辨率，h表示航高，p表示像元大小，f表示焦距，θ表示拍摄模块的主光轴与竖直面的夹角。
p像元大小与f焦距为已知参数，分辨率gsd为任务要求参数，由作业人员设定，由以上参数可以算得航高h。
(2)、环形半径计算:
其中，相机的主光轴与竖直面的夹角为θ，则单元航线半径
r＝h*tanθ
一般相机倾角为45°，则单元航线半径等于航高。
(3)、环的拍照数量：
可以根据用户设置的环绕重叠率pz及航摄仪中相机的视场角γ来计算出针对一个环形区域的拍照点数量，具体可以根据关系式
(4)、以测区某边与单元航线圆心相交开始划分航线：
如图3所示，302即是单元航线中的一个拍照点，该点为整体24个拍照点中的其中一个，24个点均在单元航线中；其中301为单元航线，302为拍照点，303为地面，304为其中一个采集点的地面投影范围。
3、通过google地球、卫星或者航测获得的dsm数据获取测区的高程数据或表层数据，其获取的方式并不仅限于以上三种，均能通过测区高程数据或表层数据即可得到测区内各建筑物的高度信息；
可以预先设定阈值，阈值由作业人员设定，作业人员根据测区的具体情况、航测任务要求等情况设定阈值。若测区情况复杂，航测任务要求高，则可以降低阈值的值，让更多楼层高度超过阈值，增加新增航线数量，以获得更好的航测效果。
4、判断测区每个建筑的高度等级是否超出设定阈值。未超出设定阈值的均划分为1级建筑，超出设定阈值的均划分为2级建筑。
5、(1)对于1级建筑，直接按照原始单元航线1进行飞行；对于2级建筑，需获得该类建筑的坐标，根据用户设置，围绕坐标增加环绕型航线11，优选的，可以根据建筑坐标为中心，增加一圈环绕型航线11；若高层建筑31为单栋，则以高层建筑31坐标为中心，增加一圈环绕型航线11；若几栋高层建筑31距离较近，则可以以几栋建筑的坐标为连线构建封闭多边形，以封闭多边形的几何中心作为中心增加一圈环绕型航线11。
(2)环绕型航线11，形状可以为正方形、正六边形、正八边形等正多边形或圆形。因为形状越复杂、越接近圆形，需要设置的航点就越多，受设备性能影响，某些设备可能无法设置许多航点，但由于飞行器在转弯时目前都是采用圆角转弯，故虽然单元航线设置的是多边形，但飞行器飞行出来的实际轨迹仍然是类圆形状，只是单元航线设置的形状越接近圆形，飞行器的实际轨迹也越接近圆形。
(3)建立坐标增加环绕型航线11后，环绕型航线11的形状、初始半径或边长、初始高度、初始航片数量和初始拍摄角度均默认为和原始单元航线1一致，用户可根据采集的实时高程数据，对初始半径、初始高度、初始航片数量和初始拍摄角度进行变更，以满足用户需求；
如图4所示，环绕型航线11的半径或边长默认为原始单元航线1的半径或边长，但用户可以根据建筑或建筑群的尺寸大小调整单元航线的半径或边长。若建筑或建筑群位于新增单元航线的有效区域内，则不用增加半径，反之则需要增加环绕型航线11的半径。
如图4所示，若尺寸在第一有效区域81内，则视为未超出阈值，第一有效区域81的尺寸与单元航线的形状、大小、高度、航摄仪的倾斜角度、焦距、画幅大小有关。若超出第一有效区域81，则调整单元航线的边长或半径或航片的拍摄角度，使得新的有效区域涵盖建筑物。
环绕型航线11的高度默认为原始单元航线1的高度，但用户可以根据建筑或建筑群的高度进行更改。建筑的高度、建筑群的高度过高，则可以增加航线的高度，以提高相机对高层建筑3131的数据采集效果。
环绕型航线11的每一圈的航片数量默认为原始单元航线1的航片数量，但用户可以自行更改。若希望该建筑的建模效果更好，则可以增加每一圈的航片数量；若建筑的高度、建筑群的高度或密度过高，则可以增加每一圈的航片数量；
环绕型航线11的相机的拍摄角度默认为原始单元航线1的相机的拍摄角度，但用户可以根据建筑或建筑群的高度进行更改。建筑的高度、建筑群的高度过高，则可以直接增加相机的俯仰角度；为保证对建筑高层、低层处都具有良好的数据采集效果，则可以设置两种俯仰角度，也可以更多种，两种俯仰角度交替拍摄。
如图4所示，若高度在第二有效区域82内，则视为未超出阈值，第二有效区域82的尺寸与单元航线的形状、大小、高度、航摄仪的倾斜角度、焦距、画幅大小有关。若超出有效高度，则调整航线高度或航片的拍摄角度，使得新的有效高度涵盖建筑物；密度情况由作业人员自行判断，若测区建筑密度较高，则增加单元航线的航片数量，增加数由作业人员自行判断。
(4)如图4所示，为测区中的原始单元航线1相机视场7图；如图5所示，在高层建筑31中新增1号单元航线41，在高层建筑群32中，新增2号单元航线42，其中1号单元航线41和原始单元航线12的相交点为1号相交点51，2号环形航和原始单元航线1的相交点为2号相交点52；如图6所示，在图6的上图中，飞行器在原始单元航线1中飞行的过程中，飞行器的飞行路径为a-b-c-d-e，而当增加了环绕型航线11后,在图6的下图中，飞行器飞行到1号相交点51或2号相交点52时，则能直接进入到1号单元航线41或2号单元航线42中飞行，当拍摄完成后，再从1号相交点51或2号相交点52飞出，进入到未飞完的原始单元航线1中，继续作业,飞行器的飞行路径为a-b-c-d-e-f-g-h。进一步优选，如图7所示，2号单元航线42和原始单元航线1之间设有飞行航线6，其中飞行航线6均分别和环绕型航线11、原始单元航线1相切，在原始航线全部飞行完成后，从原始航线最后直接飞行到环绕型航线11上进行航飞。
实施例二：如图8所示，本实施例在实施例一的基础上进一步优化，针对于根据建筑或建筑群的高度或密度，对环绕型航线11的相机的拍摄角度进行更改，本实施例提供一种航线拍摄方法，包括以下步骤：
对测区设置一条或多条环绕型航线11；
拍摄部在每条环绕型航线11的多个点上按一定俯仰角进行拍摄；
所述拍摄部至少具有两种俯仰角度，且不同的俯仰角度间隔排列。
本实施例中，由于原始单元航线1对于高层建筑31或建筑群的拍摄和采集效果不佳，因此在高层建筑31或建筑群处，需要增加新的环形航线，即环绕型航线11，但对于不同高度或密度的建筑物，其拍摄方式需根据现场实际情况和用户需要进行调整，并不统一，因此，本发明从相机的拍摄角度出发，提供了多种间隔拍摄方法，能及时应对大部分高度或密度的建筑物；其中环绕型航线11上设置有多个拍摄点，其中拍摄部绕环绕型航线11飞行时，在每个拍摄点进行拍摄采集，而一个相机在每个拍摄点处均有一个拍摄角度，若拍摄角度一直保持不变，在环绕一圈后也无法保证能够完整拍摄采集，并不适用于多种高度或密度的建筑群，且建筑群还会存在左高右低、左疏右密等等情况，因此，可通过改变多个拍摄角度的排列方式，用于适应多种高度或密度的建筑群；其中环绕型航线11可设为一条或多条，当环绕型航线11为一条时，在这条环绕型航线11中均有两种或两种以上的拍摄角度，当环绕型航线11为多条时，多条环绕型航线11中也具有两种或两种以上的拍摄角度。
本实施例中，根据用户设定，依据现场多种高度或密度的建筑群，在环形航线中的拍摄点设置一个相机进行拍摄，但由于一个相机在一个拍摄点处的拍摄角度只有一种，对于级别更高或更密集的建筑群，由于一次拍摄不完整，可能也会导致拍摄和采集不佳的问题，因此还可在拍摄点处设置多个相机进行拍摄，此时在每个拍摄点处便存在多种不同的拍摄角度，用于将建筑群覆盖，进行完整的拍摄。
本实施例中，当拍摄部设置为一个相机、环绕型航线11设置为一条时，将两种或两种以上的拍摄角度间隔排列；当间隔排列为每隔一个拍摄角度间隔排列时，例如设置45°、60°两种拍摄角度，设置排列可以为每隔一个拍摄角度间隔排列方式为…、45°、60°、45°、60°、…；例如设置45°、60°、75°三种拍摄角度，设置方式为…、45°、60°、75°、45°、60°、75°、…，依次类推；而当间隔排列为每隔多个相同拍摄角度间隔排列时，例如设置45°、60°两种拍摄角度，每隔两个相同拍摄角度间隔排列，设置方式为…、45°、45°、60°、60°、45°、45°、60°、60°、…；每隔三个及以上相同拍摄角度间隔排列以此类推；三种及以上拍摄角度以此类推。
本实施例中，当设置的环绕型航线11为多条时，每条环绕型航线11的拍摄角度相同，如一条环绕型航线11内的拍摄角度为45°，另一条环绕型航线11内的拍摄角度也为45°；但其中任意一条环绕型航线11内拍摄部的拍摄角度以间隔方式排列：当间隔排列为每隔一个拍摄角度间隔排列时，例如设置45°、60°两种拍摄角度，设置排列可以为每隔一个拍摄角度间隔排列方式为…、45°、60°、45°、60°、…；例如设置45°、60°、75°三种拍摄角度，设置方式为…、45°、60°、75°、45°、60°、75°、…，依次类推；而当间隔排列为每隔多个相同拍摄角度间隔排列时，例如设置45°、60°两种拍摄角度，每隔两个相同拍摄角度间隔排列，设置方式为…、45°、45°、60°、60°、45°、45°、60°、60°、…；每隔三个及以上相同拍摄角度间隔排列以此类推；三种及以上拍摄角度以此类推；并且在拍摄部处，也不限制相机的数量，在拍摄部处也会存在多种俯仰角度；
此时为便于拍摄，每条环绕型航线11彼此间的拍摄高度优选设置为互不相同。
本实施例中，当设置环绕型航线11为多条时，任意一条环绕型航线11内的若干拍摄角度相同，若干条环绕型航线11的拍摄角度彼此间不相同；例如一条按照45°的拍摄角度规划，另一条按照60°的拍摄角度规划。
本实施例中，当拍摄点处为多个相机时，在任意一个拍摄点处均包括有若干不同的拍摄角度，例如在一个拍摄点处同时存在45°、60°、75°三种拍摄角度，甚至多种，用于将建筑群覆盖，进行完整的拍摄。
本实施例中，相对于现有技术中规划的原始单元航线1，对高层建筑31的数据采集效果不佳，本方案针对高层建筑31增加了环绕型航线11，即环绕型航线11，能对测区中的高层建筑31，也能采集到优质数据，其具体步骤为：首先获取测区中的高程数据，可通过google地球或者航测获得的dsm数据获取测区的高程数据或表层数据，但获取的方式并不仅限于以上两种，均能通过测区高程数据或表层数据即可得到测区内各建筑物的高度信息，然后判断测区中每个建筑的高度是否超出设定的阈值，若未超出设定的阈值，则还是按照原始单元航线1进行采集拍摄，若超出设定的阈值，则获取该类建筑的坐标，根据坐标增加环绕型航线11，然后按照环绕型航线11对高层建筑31进行采集拍摄。
本实施例中，在建筑的高度过高时，为保证对建筑高层、低层处都具有良好的数据采集效果，则可以直接增加拍摄角度的角度或数量，可以设置两种俯仰角度，也可以更多种，两种俯仰角度交替拍摄。
本实施例中，当若干个超出阈值的建筑距离较近时，为增加拍摄采集效率，可将这些距离较近的超出阈值的建筑合并为一个建筑群，针对一个建筑群来设置环绕型航线11；根据用户设定，围绕建筑的坐标设置环绕型航线11，当高层建筑31为单栋时，则以高层建筑31坐标为中心，增加一圈环绕型航线11，此时环绕型航线11为圆形，当以组成建筑群增加环绕型航线11时，以组成建筑群的若干建筑形成的封闭多边形的几何中心为中心，增加环绕型航线11，其中多边形可为正四边形、正六边形、正八边形等正多边形。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种航线拍摄方法，其特征在于，包括以下步骤：
对测区设置一条或多条环绕型航线(11)；
拍摄部在每条环绕型航线(11)的多个点上按一定俯仰角进行拍摄；
所述拍摄部至少具有两种俯仰角度，且不同的俯仰角度间隔排列。
2.根据权利要求1所述的一种航线拍摄方法，其特征在于，所述拍摄部至少包括一个相机。
3.根据权利要求1所述的一种航线拍摄方法，其特征在于，所述间隔排列包括：每隔一个拍摄角度间隔排列，或者，每隔多个相同拍摄角度间隔排列。
4.根据权利要求1所述的一种航线拍摄方法，其特征在于，所述间隔排列包括：设置多条环绕型航线(11)时，每条环绕型航线(11)彼此相同，每条环绕型航线(11)内拍摄部的拍摄角度以间隔方式排列。
5.根据权利要求1所述的一种航线拍摄方法，其特征在于，所述间隔排列包括：设置多条环绕型航线(11)时，同一环绕型航线(11)内的拍摄角度相同，不同环绕型航线(11)的拍摄角度不同。
6.根据权利要求2所述的一种航线拍摄方法，其特征在于，当拍摄部设置为多个相机时，不同相机具有不同的拍摄角度。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种航线拍摄方法，其特征在于，所述拍摄区域为高度超出设定阈值的区域。
8.根据权利要求1～6任意一项所述的一种航线拍摄方法，其特征在于，根据所述拍摄区域的高度设定拍摄角度的角度或数量。
9.根据权利要求1～6任意一项所述的一种航线拍摄方法，其特征在于，所述环绕型航线(11)为正多边形或圆形。
技术总结