空地融合操作方法

概要

本文汇总 XGRIDS LCC Studio 中「空地融合（Aerial-Ground Map Fusion）」的拍摄方法与数据构建流程。

空地融合将地面移动扫描仪获取的地面数据，与大疆（DJI）无人机等设备拍摄的航空影像数据相结合，构建整合地面与空域的 LCC 模型（3DGS）。适用于大型场地、楼群、景区等复杂地形的完整建模。

通过无人机对难以从地面获取的建筑物屋顶、整个场地、构筑物上部等区域进行补充采集，可构建出从地面到空中、几乎无死角的 3DGS 模型。

适用设备

推荐 XGRIDS 设备

支持 L、K、P 系列地面 SLAM 扫描仪，推荐 L2 Pro、PortalCam。设备与 RTK 的组合说明如下：

注：

• 开启 RTK 采集时需接收良好 GNSS。
• 支持情况可能随 LCC Studio、Lixel Go、LCC Scan App 及各设备固件变更。
• 地面与无人机均需启用 RTK 采集时，必须使用同一坐标系（WGS84 或 CGCS2000）。
• P 系列需要打空地融合连接点，否则可能导致重建失败或融合效果差。

推荐无人机型号

航空拍摄建议选用适配摄影测量场景的机型，例如大疆（DJI）出品的高像素 Enterprise 系列产品，尤其推荐支持通过 TimeSync 等方案实现高精度拍摄位置记录的机型。

地面数据采集

地面数据使用 XGRIDS 地面移动扫描仪采集，按正常室外采集流程执行。

基本要求

• 使用 XGRIDS 设备按常规方式扫描，重点覆盖建筑底部、地面纹理、入口等区域。
• 支持多段地面采集数据拼接，采集要求与地图融合一致。
• 确保扫描路径经过各无人机起降点（下图黄色圈），为后续空地衔接留出重叠区域。

扫描路径经过各无人机起降点，留出重叠区域

P 系列要求在 LCC Scan 中打空地融合连接点，L 系列不需要打点。具体操作：

多高度覆盖

参考室内「三拍法」思路，地面扫描的设备雷达视野应覆盖三种角度，特别是建筑外立面：

• 低位：地面细节
• 平视：主体立面
• 仰视：高处结构

RTK 相关

• 设备开机前确保安装稳固、RTK 无摇晃，螺丝无松动。
• 设备开机后连接 Lixel Go 登录 Cors 服务，等待 RTK 信号进入固定解（Fix）状态，并尽可能全程保持 Fix。
• Lixel Go 坐标系目前仅支持采用 WGS84 / CGCS2000 椭球。

空中数据采集

空中数据由无人机航拍获取，基本按正常倾斜摄影要求采集。空中数据分为有 RTK 与无 RTK 两种做法，请根据设备组合选择。

有 RTK 的做法（推荐）

原则上推荐使用实时动态差分定位（RTK）方案。确保地面扫描与无人机均搭载准确的位置信息，再利用该位置信息在 LCC Studio 中完成位置校准。

• 无人机（含起降）与地面 SLAM 需启用 RTK，坐标系完全一致（WGS84 或 CGCS2000）。
• 无人机（含起降）与地面 SLAM 全程尽可能都保持 Fix 信号状态，便于提升融合精度与效果。
• 重建模型结果将包含绝对坐标信息，可导出到 GIS 平台使用。
• P 系列没有 RTK 模块，地面采集无需开启该功能，后处理自动适应。

以 M4E 为例，在测区开阔无高楼遮挡位置，遥控器开机，下拉屏幕点击 WiFi 连接热点网络。进入 DJI Pilot 2 软件的飞行界面（先关掉飞行前检查），点击右上角三点符号，再点右下角「精确定位设置」：设置坐标系，确保 RTK 状态已连接，定位 Fix。

精确定位设置：确认坐标系与 RTK Fix 状态

航线采集通用要求

建筑顶部上空航线拍摄

继续以 M4E 为例，点击进入航线库，右上角「+」创建新航线：

进入航线库

创建新航线

在地图上点击规划测区边界：

规划测区边界

按规范设置倾斜航线采集 GSD，打开智能摆拍，相机拍摄倾角 45°，设置飞行高度：

设置倾斜航线：GSD、智能摆拍、倾角 45°、飞行高度

在高级设置里填写两个方向的拍摄重叠度。

高级设置中填写拍摄重叠度

左上角点击保存航线，再次点击即上传航线并执行飞行任务，直至无人机返回地面。

建筑侧面环绕拍摄（如需）

高层建筑侧面（外立面）如需专项覆盖，由无人机沿建筑外围环绕飞行补充：

注：面状航线智能摆拍只能覆盖屋顶和地面俯视视角，建筑立面（窗户、墙面细节、入口）需通过环绕补充。

起降衔接通用要求

空中数据与地面数据能否成功融合，关键在于两套数据存在重叠衔接区域。起降部分正是这一衔接数据，是影响融合质量的关键。

起降点位置选择

起降点数量与分布

• 每个场景建议按照「四角 + 中心」的分布适当增设，宜多忌少。
• 边长超 100 m 的较大场景：保证每 50–100 m 距离内至少有 1 次起降拍摄。

起降拍摄要求

每次起降需提供从地面约 1.5 m 处到空中飞行高度的连续图像，并满足：

1. 地面平视拍摄：位置与视角需与地面设备采集的轨迹有足够重叠。由于无人机 FOV 通常较小，在优先保证视角的前提下，可适当远离拍摄主体以保证覆盖，但不应超过地面采集距离的 1.5 倍。调整无人机朝向，使其拍摄对象与画角尽可能与地面设备拍摄的图像保持一致。

地面平视拍摄，与地面采集轨迹保持重叠

2. 空中俯视拍摄：位置与视角需与空中航拍图像有足够重叠。

起降拍摄示意：从地面到空中的连续衔接

3. 平滑过渡：从地面到空中，相机位置与角度需平滑过渡，相邻图像重叠率 ≥ 85%。
4. 起降最高点：每个起降拍摄的最高点，应超出倾斜摄影航线的航高约 5 m。
5. 每个起降点建议从三个及以上方向拍摄，有利于提高空地数据的连接成功率。

从多个方向拍摄同一起降点

继续以 M4E 为例，无人机放在起降点，进入飞行界面，保持 RTK 状态 Fix。机头（相机）朝向与地面采集一致，起飞至 0.5–1.5 m 高度。操作无人机垂直上升，对准前方固定目标，手动拍摄或使用点跟踪、环绕等方式定时拍摄：

垂直上升并对准前方固定目标拍摄

起降点连续拍摄

飞至倾斜摄影航线高度后，操作无人机转向，在空中垂直下降同时拍摄照片。第一个起降点完成后，保持当前拍摄模式，继续走到下一个起降点完成拍摄。

无 RTK 的做法（仅 P 系列）

若不使用 RTK，则需利用照片特征关联地面数据与空中数据，通过连续照片把从地面到飞行高度的全程衔接起来。此时仅适合 PortalCam 设备。

• P 系列 + 无 RTK 无人机：配合各起降点的空地融合控制点，即可获得良好效果。
• 无 RTK 无人机意味着可以关闭推荐无人机的 WiFi 开关、RTK 开关，或使用部分消费级无人机。
• 同样需要采集空地融合连接点。
• 重建模型结果将不含绝对坐标信息。

注：无 RTK 方案依赖图像特征点进行位置校准，受拍摄对象与环境影响，可能出现重建不稳定的情况。在可用 RTK 的现场，优先采用地面与无人机均带 RTK 的方案。

照片数量上限

无人机照片数量上限因产品版本而异，请按实际使用的产品确认：

注：无人机图片其他要求：图像分辨率需高于 1024×768 且每张一致；Linux Server 另要求 JPG/JPEG 格式、最少 100 张、RTK 图片占比 ≥ 80%。处理大规模数据时，请以所使用版本的规格说明或软件内提示为准。

模型重建

打开 LCC Studio 专业版，选择「空地融合」功能，加入：

• 输入任务名称
• XGRIDS 地面扫描数据
• 无人机的全部航拍照片（含起降衔接数据），如下图 Drone-M4E 文件夹

在空地融合功能中导入地面数据与无人机照片

注：空中数据必须包含起降数据。导入空中数据时需导入所有无人机拍摄的照片，并额外选择起降点照片文件夹。导入流程的动态演示可参考官网视频教程。

相关实践

以下为约 300 ㎡公园的采集实例。公园整体特征明显，故取四个方向的对角作为起降点。地面采集路线及起降点规划详见下图。

采集路线示意图

采集要点：

1. 起降点规划（图中红色点位）：
   • 公园整体特征较为明显，故选取公园四个角作为空地融合点及打点朝向。
   • 该朝向也是无人机拍摄起降照片的起飞朝向；两个空地融合点大约 50 m 距离。
2. 地面采集路线（图中黑色路径，本案例采用 P1 作为地面数据采集设备）：
   • 行走路线绕公园外径覆盖整个采集区域。
   • 每到一个起降点需要打下空地融合点，然后环绕点位一圈。
3. 空中部分照片实例预览：

倾斜航线照片（智能摆拍）

起降点 1

起降点 2

起降点 3

起降点 4

各起降点起降拍摄照片

4. 模型重建效果预览：

空地融合重建后的模型效果