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（全文约3000字） 受某位“无人机经常撞树”的读者所托，特地写了本期无人机仿地飞行的教程，希望能提供一定帮助。 ——什么是仿地飞行？ 仿地飞行，是指无人机在作业过程中，通过设定与已知三维地形的固定高度，使得飞机与目标地物保持恒定高差。借助仿地飞行功能，无人机系统能够适应不同的地形，根据测区地形自动生成变高航线，保持地面分辨率一致从而获取更好的数据效果。 ——为什么要仿地飞行？ 仿地飞行主要是应用在地形起伏较大的地方。以下图为例，当测区内出现高差较大的地物（建筑，山体等），如果按照固定航高飞行，在高程比较高的区域会由于相对航高缩小导致数据覆盖范围缩小（图像），甚至由于重叠率过小导致空三失败。 （以上信息来源于网络） 下面，言归正传，开始本期教程。 工欲善其事，必先利其器。 资源描述：包含了飞行范围规划工具（奥维地图），ASTGTM2高程数据（30米分辨率）等工具。 资源获取：可于测绘营地公众号后台回复【仿地飞行】，免费获取仿地飞行工具包。 注意，无人机POS数据所使用的坐标系为【地理坐标系（经纬度）+大地高（椭球高）】，这就意味着仿地飞行所使用的DSM数据也应该和POS数据的坐标系相一致。 而这里我为大家分享的ASTGTM2高程数据的平面坐标系为地理坐标系（经纬度），满足要求；但其高程系统为正常高系统，近似于1985国家高程基准，即我们常说的85高或者水准高，需要进行一个高程异常改正才能得到大地高（椭球高）。 转换关系为：大地高=正常高+高程异常 因此本教程里增加了高程异常查询与修正的部分。 01、范围规划。在奥维地图中，先根据测区范围规划出飞行范围，再规划一个包含飞行范围的DEM范围，注意，范围一定是面而不是线。 02、范围导出。将飞行范围与DEM范围分别以kml格式导出，备用。 03、经纬度获取。在飞行范围内任意新建一个标签，查询其经纬度坐标（这里只是获取一个测区概略坐标，不用在乎火星坐标系下的坐标偏移）。 04、高程异常值查询。根据刚刚我们查询到的经纬度坐标，输入“Alltrans EGM2008 Calculator”软件中，点击【Calc！】，即可查询出测区的概略高程异常值（有四种不同数学模型下的高程异常结果，不用管，默认使用第一种就行）。 温馨提示，上面填纬度，下面填经度，千万不要填反了。 05、DEM数据选择。根据之前获取的经纬度105.34493923，30.92807117，向下取整（即舍去小数点后面的数，只保留整数）得到经度105，纬度30，在网盘高程数据的文件夹找到【N30E105.zip】这个文件下载下来并解压，这个就是包含了航飞范围的高程数据文件。 （题外话：网盘内高程数据均以标准分幅的形式存储，每一块tif文件均为1°×1°范围大小的高程数据。如N09E119，代表该高程数据图块左下角位置为北纬09度，东经119度。该图块包含的数据范围为北纬09°~北纬10°，东经119°~东经120°。） 06、用GM打开DEM。使用Global Mapper软件，打开ASTGTM2_N30E105_dem.tif文件。
07、高程异常修正。打开【图层控制】，点击【选项】，在【改变等高线值】中的【偏移量】中输入刚刚查询到的高程异常值（注意，有负号的话一定要包含负号）。这里我们填上【-42.3401】。
点击【确定】后，我们可以在软件左方界面的图例中看到，高程值已经发生了变化，整体降低了42米左右。
08、DEM裁剪。打开之前做好的【DEM范围.kml】，使用图元选择工具选中DEM范围，再选择【文件】-【输出】-【输出海拔网格格式】，格式选择【GeoTIFF】。
在【GeoTIFF选项】下勾选【生成TFW（世界）文件】，在【导出边界】下勾选【裁切到选择的区域图元】，最后点击确定即可。
09、数据拷贝。在遥控器内存卡里的DJI目录下建立kml和DSM两个子文件夹，将【航飞范围.kml】文件拷贝到DJI-kml目录下。
在DSM文件夹下再建立一个子文件夹，将刚刚裁剪好的DEM数据拷贝进去。
10、数据导入。将内存卡插回遥控器，点击左下方的内存卡图标，分别从kml文件中导入飞行范围、从DSM文件中导入DEM数据。
11、规划任务。从主界面选择【规划】-【仿地飞行】。
选择之前导入的DEM数据，点击【规划航点】。
选择【KML】，导入航飞范围。
然后就是我们熟悉的参数设置界面，一般情况下这里的仿地精细度默认就行，飞行高度为飞机相对于DEM模型的高度，考虑到测区内植被、高压线（塔）、通信塔等障碍物，一定不能设置得过低，要把航飞安全放在第一位。建议结合航飞效率来设置，一般来说至少100米以上。
在仿地飞行任务规划界面下方，有一个航点高度示意界面，可以看到随航程的增加，航点高度随地形起伏不断变化。这里面的最大高度信息十分有用。
12、保存任务。参数设置完成后保存任务即可。
13、调用任务。调用任务之后，一定要根据测区内DEM最大高度、规划的飞行高度、起飞点地面高度来设置合理的返航高度。
操作流程结束，下面是极其重要的几点注意事项。 01、返航高度设置。上面讲过，要根据测区内DEM最大高度、规划的飞行高度、起飞点地面高度来设置合理的返航高度。 举个例子，我们从上面的信息中可以看到该区域DEM模型最大高度为474米，最低高度为292米，规划的飞行高度为150米，那么假设我们在地面高度300米的地方起飞，那么返航的绝对高度就是300+150=450米，低于DEM模型最大高度474米，是不是在不考虑植被高度的情况下就已经很有可能在返航途中撞山？ 所以，返航高度一定要预留够，以保障返航安全。 02、起飞点设置。首先，起飞点地面高度可以影响上面提到的返航绝对高度；其次，在仿地任务中，起飞点还会对遥控信号产生较大影响。 还是借用一下文章开头那张图：
如果起飞点设置在稍矮那个山头，向右飞行，且假设飞机和遥控器之间有山阻挡就失联，那么我们从示意图中可以看到，正常飞行时飞机一直处在同一个高度，失联点较远，而仿地飞行时飞机在经过右边那座山的最高点之后会随着山的起伏而一直下降，与遥控器之间的信号传输很容易就被遮挡住了。 况且，实际作业时，遇到高山区域，我们很难爬到一个较高的山头起飞，往往都是在半山腰或者山窝里的一片空地起飞，信号就更难保证了。 用精灵4RTK的话，这种情况往往只能根据山体走势，把测区分割成很多个小块，分别实施航飞。 03、城市区域切勿仿地。我们要知道，这篇教程里我们所使用的高程数据为DEM，即（地面）数字高程模型，仅包含了地面的高程数据，不包含植被、楼房等地表物体的高程。 当然，对于植被高大、茂密的区域，理论上可以采用利用无人机的普通2D航测功能对测区进行航拍，通过Pix4D等处理软件对航拍数据进行快速处理，生成tif格式的DSM，再导入遥控器中执行仿地飞行。 此种方法获取的DSM精度更高，后面的仿地飞行效果会更好。缺点显而易见，同样一个测区飞两遍，增加工作时间和电池消耗。 04、关于高程异常修正的问题。本期教程是以30米分辨率的ASTGTM2数据为基础，所以加了高程异常修正的部分，如果使用其它高程数据，则需要自行判别高程数据的高程系统，来决定是否需要进行高程修正。 比如我手中已有的部分12.5米分辨率的ALOS高程数据，高程系统就是大地高，可以直接用来制做仿地飞行所需要的DSM数据；再比如上面使用无人机先飞一遍测区得到的DSM，其高程系统也是大地高。 |
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