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自然资源遥感  2025, Vol. 37 Issue (1): 68-75    DOI: 10.6046/zrzyyg.2023291
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面向条带状航测区域的无人机曲线航线设计方法探索
孙鑫超1(), 骆奇峰2(), 何宗友2, 张奥丽1, 蔡国林1
1.西南交通大学地球科学与环境工程学院,成都 611756
2.广东省国土资源测绘院,广州 510700
Exploration of curved UAV flight path design methods for banded aerial survey areas
SUN Xinchao1(), LUO Qifeng2(), HE Zongyou2, ZHANG Aoli1, CAI Guolin1
1. Faculty of Geosciences and Environmental Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China
2. Institute of Land and Resource Surveying and Mapping of Guangdong Province, Guangzhou 510700, China
全文: PDF(7289 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 为了提高无人机航测在条带状复杂地形区域的作业效率,该文提出了一种曲线航线设计方法,包括针对条带状区域的水平曲线和变高曲线航线规划算法,及基于数字高程模型(digital elevation model,DEM)的航线安全性检测算法。首先,构建了一个无人机航测实景仿真系统,通过仿真实验从平面航测、变高航测及安全性检测3个方面对该方法进行了测试; 然后,进行实际航摄实验,验证其航摄生产数据成果质量。结果表明,水平曲线航线设计算法和变高航线设计算法能够针对条带状地形复杂区域自动规划出合理的航线,航线安全检测算法可确保航线的安全性; 相比于常规航线,曲线航线的航摄数据成果质量同样能满足现有规范要求。针对条带状地形复杂区域的航测,所提方法能够自动设计出合理、安全的航线,可有效提高无人机航摄的作业效率。
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孙鑫超
骆奇峰
何宗友
张奥丽
蔡国林
关键词 条带状区域无人机航测曲线航线设计安全检测    
Abstract

To improve the efficiency of UAV aerial surveys in complex banded areas, this study explored and proposed a design method for curved flight paths. This method included planning algorithms for both horizontal and variable-altitude curved flight paths for banded areas, as well as a detection algorithm for flight path safety based on a digital elevation model (DEM). First, a simulation system for UAV aerial surveys was constructed, and the method was tested for planar aerial surveys, variable altitude aerial surveys, and safety detection through simulation experiments. Then, the quality of the aerial photography production data was verified using actual aerial photography experiments. The results indicate that design algorithms for horizontal and variable-altitude flight paths can automatically generate reasonable flight paths for complex banded areas and that the detection algorithm for flight path safety can ensure route safety. Compared to conventional flight paths, the quality of aerial photography data from curved flight paths can also meet the requirements of existing regulations. In other words, for aerial surveys in complex banded areas, the method presented in this study allows for the automatic design of reasonable, safe flight paths and, thus, can effectively improve the operational efficiency of UAV aerial photography.

Key wordsbanded areas    UAV aerial survey    design of curved flight paths    safety detection
收稿日期: 2023-09-22      出版日期: 2025-02-17
ZTFLH:  TP79  
  P237  
基金资助:四川省科技厅重点研发计划项目“国土空间规划三维智能管控关键技术研究与示范应用”(2022YFS0449)
通讯作者: 骆奇峰(1969-),男,高级工程师,主要从事工程测量、无人机遥感等方面的研究工作。Email: qifengluo2007@163.com
作者简介: 孙鑫超(2000-),男,硕士研究生,主要从事无人机摄影测量与遥感研究。Email: sxc123@my.swjtu.edu.cn
引用本文:   
孙鑫超, 骆奇峰, 何宗友, 张奥丽, 蔡国林. 面向条带状航测区域的无人机曲线航线设计方法探索[J]. 自然资源遥感, 2025, 37(1): 68-75.
SUN Xinchao, LUO Qifeng, HE Zongyou, ZHANG Aoli, CAI Guolin. Exploration of curved UAV flight path design methods for banded aerial survey areas. Remote Sensing for Natural Resources, 2025, 37(1): 68-75.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2023291      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2025/V37/I1/68
Fig.1  构建坐标系
Fig.2  Pi点外扩计算示意
Fig.3  固定航高与变高航线示意图
Fig.4  缓冲距离检测点示意
Fig.5  无人机航摄仿真系统界面
Fig.6  不同航线单镜头航拍仿真
Fig.7  不同航线五镜头倾斜航摄仿真
镜头 航线类型 航程/m 影像数量/张
单镜头 常规航线 6 452.60 130
水平曲线航线 3 062.15 70
变高曲线航线 3 153.34 70
五镜头 常规航线 6 453.30 650
水平曲线航线 3 062.10 350
变高曲线航线 3 151.50 350
Tab.1  生成不同航线参数
Fig.8  不同航线采集正射影像成果
Fig.9  航线安全检测实验
Fig.10  不同航线航拍数据
Fig.11  航摄成果及检查点
检查点 常规航线 水平曲线航线 变高曲线航线
x y x y x y
GCP-1 -0.002 1 0.001 3 0.001 2 -0.003 0 0.001 8 0.000 0
GCP-2 -0.002 2 0.001 8 -0.004 2 0.001 5 0.004 3 -0.002 2
GCP-3 0.004 2 0.003 9 0.004 1 0.002 4 0.005 2 0.003 8
GCP-4 0.005 9 0.001 8 -0.004 4 -0.004 4 0.003 4 0.003 6
GCP-5 -0.002 3 -0.001 8 0.001 9 0.003 3 -0.002 1 0.001 6
Tab.2  不同航线DOM数据检查点误差
航线类型 DEM平均误差 DEM中误差
常规航线 0.465 9 0.711 6
水平曲线航线 0.486 5 0.717 0
变高曲线航线 0.326 4 0.422 7
Tab.3  不同航线DEM数据误差对比
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