无人机航拍高度与地面采样距离
1.无人机航拍高度与地面采样距离的关系
为搞清无人机航拍高度与地面采样距离的关系，首先需要了解像素与像元之间的细小差别（个人理解）。像素偏重于图片描述，也就是常说的一张图片像素是多少。像元则指一个像素点的实际大小。
对同样大小面积的图片，像元越小，即像素面积越小，进而该场景图片像素数目越大，也就越清晰。
G=[GSD_L,GSD_W]；
G=[G_L,G_W]；
P=[F,pt_l,pt_w，P_L,P_W]；
A=(g_l*g_w)/(pt_l*pt_w)
GSD：地面采样分辨率，是指航拍时每个像元代表的范围大小（假设为垂直拍摄）。
G:拍摄到的地面信息，G_L与G_W分别地面信息的长和宽。
P：相机。F为焦距，pt_l与pt_w表示图片像素数量。P_L,P_W为成像尺寸（假设为方形观测视角）。
令n表示该方向像素个数，a表示一个像素点大小。
P_L=n*a
A：每个像素所表示的实际大小，计算方法如上。
GSD_L=G_L/n
GSD与地面距离和像素关系如上。考虑H>>F，为了方面理解，画图如下：
接下来讲述高度与地面采样距离的关系：
利用小孔成像原理：G_L=P_L*H/F推出H=G_L*F/P_L
进而：
H=(G_L/n)*(F/a)=F*GSD/a
即该方向上的无人机航拍高度与地面采样率之间的关系。
2.无人机数据采集地面分辨率反推飞行高度
前言
在无人机数据采集的过程中，经常我们很难推算飞行高度与地面分辨率之间的关系，借助于Pix4D官方手册，做一个记录，供参考。
关键词
飞行高度计算需要知道GSD（地面分辨率），相机焦距，相机传感器宽度（mm）和照片宽度（像素）；
Sw：真实传感器宽度（mm）；
Fr:真实焦距（mm）；
H：飞行高度（m）；
Dw：一幅图像覆盖地面的真实宽度（飞行方向）（m）；
imW：图像宽度（像素）；
计算公式
H（m）=(imW x GSD x Fr)/(Sw x 100)
示例：假设获取地面分辨为5，使用的相机的焦距为5，真实相机传感器宽度为6.17，相机宽度为4000像素，那么计算结果为：162.07m；
H（m）=(imW x GSD x Fr)/(Sw x 100)=（4000 x 5 x5）/(6.17 x100)=162.07(m)
以精灵4P参数为例
| 型号 | 相机 | 图像宽度(像素） | 图像高度（像素） | 传感器宽度 | 传感器高度 | 相机焦距 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 精灵4P | FC6310 | 5472 | 3078 | 12.8333 | 7.21875 | 8.8 |
- 那么，如果dji 精灵4P飞行高度为200m，采集到的数据的地面分辨率为5.33cm；
上述相机参数可以通过pix4D软件新建项目，导入照片得到；
3.什么是遥感图像的空间分辨率
遥感图像的空间分辨率是指图像上可以检测最小单元的大小，一般用地面采样间距(Ground Sample Distance, GSD)或像元大小表示。
遥感图像的空间分辨率用像元大小表示很容易理解，指数字图像中一个像元(像素)对应地面上的大小。例如10米的空间分辨率图像上，一个像元对应的地面大小就是10米*10米。从这个形象的表示中我们可以知道，空间分辨率的值越小，图像中的细节就越多。比如图中，30米空间分辨率的图像在显示地物细节和信息量方面明显优于250米空间分辨率图像，前者可以清晰分辨旧金山的奥克兰海湾大桥及其阴影，而250米的图像则不行。
表示图像空间分辨率的更专业方式是地面采样间距GSD，GSD是图像像元(单个探测元)在地面上的投影大小。GSD的计算方式为：GSD=(离地面距离传感器单个探测元大小)/焦距。如某一航飞系统，传感器的单个探测元大小0.009mm，光学系统焦距28mm，航高1800m，其GSD=(0.009mm1800m)/28mm=0.6m。
需要注意的是，图像像元大小并不一定会与成像系统的GSD一致，虽然大部分情况下是一致的。例如空中客车(Airbus)公司的Pleiades-1A/1B高分辨率光学卫星全色图像其地面采样间距是0.7米，但是对外提供的图像产品像元大小为0.5米，对外宣传的图像空间分辨率也是0.5米。另外，一般我们会说星下点地面采样间距(空间分辨率)，那是因为如图5所示传感器成像的投影点位置是最佳的GSD(分辨率)，其它位置的GSD由于h变大会导致GSD变大，这对于大幅宽的图像尤为明显，如MODIS的1000米分辨率图像由于其高达2330千米的幅宽，在图像边缘GSD会变成2000米。对于可以大角度侧摆成像的商业遥感卫星，在大角度成像时其GSD也会大于星下点GSD，例如Worldview-3星下点全色GSD是0.31米，偏离星下点20°时GSD是0.34米。
空间分辨率(或GSD)大小仅表明影像细节的可见程度，不代表能识别或区分同等大小的目标。事实上，当图像空间分辨率为3米，该图像上尺寸为3米大小的目标绝大部分并不能被识别。空间分辨率的值越低，其识别目标的能力越强，但是目标的可分辨程度不完全取决于空间分辨率，目标被识别与目标本身结构和图像背景等因素相关，线性目标(铁路、公路、桥梁等)与单一背景反差较大时，即使目标尺寸小于空间分辨率的值也可以被识别；图4上旧金山奥克兰海湾大桥西段(连接旧金山市区)的宽度为20米，但是在空间分别率60米的图像上可以被分辨，桥梁宽度不到空间分辨率的1/3，这是因为线性的桥梁与海面背景反差比较强烈。
图像空间分辨率随着成像条件(成像几何、成像天气等)是会变的，例如成像时，太阳高度角、方位角、观测角度等发生变化时，同一个卫星系统所拍摄的图像分辨率(或图像清晰度)可能会有肉眼可见的明显差异
关于航测知识点，这些你需要了解
GSD 与飞行高度的关系
客户 A 需要 GSD 为 5cm/pixel的数据，那 GSD 是什么呢？GSD 为地面影像分辨率，是指图像中相邻两个像素中心的距离代表实际距离是多少，飞行高度决定了地面影像分辨率（GSD）。飞行高度与地面影像分辨率成反比，飞行越高地面影像分辨率越低。那他们具体的关系是什么呢？
以大疆精灵 Phantom 4 RTK 为例，像元大小为 2.41 微米，相机焦距为 8.8mm，代入公式得H≈36.5*GSD。那客户 A 需要的 GSD为5cm/pixel 的数据，通过计算得到的飞行高度约为182 米。考虑到飞行时的环境影响，我们一般会低于计算得到的飞行高度去作业，我们可以选取 150 米的飞行高度来确保得到的数据满足客户要求。
比例尺与飞行高度的关系
客户需要 1:500 比例尺数据，那我们如何设置飞行高度来满足这一要求？GSD 反映了像素与实际距离的关系，比例尺表示图上距离与实际距离的关系。那我需要知道像素与图上距离的关系，才能解决 GSD 与比例尺之间的转换关系。这里我们要引入一个 DPI 概念，DPI 可理解为每英寸的像素数。比如打印地图时，打印机分辨率为 300DPI，那么打印的地图中
1 英寸= 300 个像素1 英寸= 2.54 厘米1 像素= 2.54/300 ≈ 0.008467 厘米
如果打印的地图比例尺为 1：500则地图上一个像素代表0.008467*500≈ 4.23厘米
以此类推比例尺为 1：1000 1像素=0.0084671000≈8.47 厘米比例尺为 1：2000 1像素=0.0084672000≈16.93 厘米所以当 DPI 为 300 时，可得以下表格
在实际作业中，需要考虑到成图误差，我们选取理论值两倍 GSD 保障作业精度。
精度与飞行高度的关系
客户 C 要的精度不能超过 5cm 指的是什么呢？精度分为相对精度和绝对精度两种，相对精度指的是在合成的模型上测量的精度，比如要测量模型中道路的长度，测量得到的数据与实际的差异是多少。绝对精度指的是合成模型上地物的位置与实际位置的差异，比如模型中路灯的位置与实际位置的差异是多少。
以大疆精灵 Phantom 4 RTK 为例，在厘米级的定位条件下其相对精度和绝对精度能达到1~2*GSD。什么意思？比如客户需要相对精度为 5CM 的数据，我们飞行时采用的 GSD 可为2.5~5cm/pixel。为了保证效果，实际飞行时我们可以采用 GSD为 2 cm/pixel，飞行高度约为 73 米进行数据采集。
图像精细度与飞行高度的关系
客户 D 说我要能看出电线的模型，那如何能把电线重建出来呢？要重建一个物体，这个物体在图像中要至少占用两个像素。以电线为例，高压线顶上的地线直径约为 1.6cm，那我们拍摄时选取的 GSD 最大为 0.8cm/pixel。以大疆精灵 Phantom 4 RTK 为例，在飞行时距离电线不要超过 29 米。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-490376.html
参考资料2
参考资料3
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