空地融合操作方法

概要

本文匯總 XGRIDS LCC Studio 中「空地融合（Aerial-Ground Map Fusion）」的拍攝方法與數據構建流程。

空地融合將地面移動掃描儀獲取的地面數據，與大疆（DJI）無人機等設備拍攝的航空影像數據相結合，構建整合地面與空域的 LCC 模型（3DGS）。適用於大型場地、樓群、景區等複雜地形的完整建模。

通過無人機對難以從地面獲取的建築物屋頂、整個場地、構築物上部等區域進行補充採集，可構建出從地面到空中、幾乎無死角的 3DGS 模型。

適用設備

推薦 XGRIDS 設備

支持 L、K、P 系列地面 SLAM 掃描儀，推薦 L2 Pro、PortalCam。設備與 RTK 的組合說明如下：

注：

• 開啟 RTK 採集時需接收良好 GNSS。
• 支持情況可能隨 LCC Studio、Lixel Go、LCC Scan App 及各設備固件變更。
• 地面與無人機均需啟用 RTK 採集時，必須使用同一坐標系（WGS84 或 CGCS2000）。
• P 系列需要打空地融合連接點，否則可能導致重建失敗或融合效果差。

推薦無人機型號

航空拍攝建議選用適配攝影測量場景的機型，例如大疆（DJI）出品的高像素 Enterprise 系列產品，尤其推薦支持通過 TimeSync 等方案實現高精度拍攝位置記錄的機型。

地面數據採集

地面數據使用 XGRIDS 地面移動掃描儀採集，按正常室外採集流程執行。

基本要求

• 使用 XGRIDS 設備按常規方式掃描，重點覆蓋建築底部、地面紋理、入口等區域。
• 支持多段地面採集數據拼接，採集要求與地圖融合一致。
• 確保掃描路徑經過各無人機起降點（下圖黃色圈），為後續空地銜接留出重疊區域。

掃描路徑經過各無人機起降點，留出重疊區域

P 系列要求在 LCC Scan 中打空地融合連接點，L 系列不需要打點。具體操作：

多高度覆蓋

參考室內「三拍法」思路，地面掃描的設備雷達視野應覆蓋三種角度，特別是建築外立面：

• 低位：地面細節
• 平視：主體立面
• 仰視：高處結構

RTK 相關

• 設備開機前確保安裝穩固、RTK 無搖晃，螺絲無鬆動。
• 設備開機後連接 Lixel Go 登錄 Cors 服務，等待 RTK 信號進入固定解（Fix）狀態，並盡可能全程保持 Fix。
• Lixel Go 坐標系目前僅支持採用 WGS84 / CGCS2000 橢球。

空中數據採集

空中數據由無人機航拍獲取，基本按正常傾斜攝影要求採集。空中數據分為有 RTK 與無 RTK 兩種做法，請根據設備組合選擇。

有 RTK 的做法（推薦）

原則上推薦使用實時動態差分定位（RTK）方案。確保地面掃描與無人機均搭載準確的位置信息，再利用該位置信息在 LCC Studio 中完成位置校準。

• 無人機（含起降）與地面 SLAM 需啟用 RTK，坐標系完全一致（WGS84 或 CGCS2000）。
• 無人機（含起降）與地面 SLAM 全程盡可能都保持 Fix 信號狀態，便於提升融合精度與效果。
• 重建模型結果將包含絕對坐標信息，可導出到 GIS 平台使用。
• P 系列沒有 RTK 模塊，地面採集無需開啟該功能，後處理自動適應。

以 M4E 為例，在測區開闊無高樓遮擋位置，遙控器開機，下拉屏幕點擊 WiFi 連接熱點網絡。進入 DJI Pilot 2 軟件的飛行界面（先關掉飛行前檢查），點擊右上角三點符號，再點右下角「精確定位設置」：設置坐標系，確保 RTK 狀態已連接，定位 Fix。

精確定位設置：確認坐標系與 RTK Fix 狀態

航線採集通用要求

建築頂部上空航線拍攝

繼續以 M4E 為例，點擊進入航線庫，右上角「+」創建新航線：

進入航線庫

創建新航線

在地圖上點擊規劃測區邊界：

規劃測區邊界

按規範設置傾斜航線採集 GSD，打開智能擺拍，相機拍攝傾角 45°，設置飛行高度：

設置傾斜航線：GSD、智能擺拍、傾角 45°、飛行高度

在高級設置裏填寫兩個方向的拍攝重疊度。

高級設置中填寫拍攝重疊度

左上角點擊保存航線，再次點擊即上傳航線並執行飛行任務，直至無人機返回地面。

建築側面環繞拍攝（如需）

高層建築側面（外立面）如需專項覆蓋，由無人機沿建築外圍環繞飛行補充：

注：面狀航線智能擺拍只能覆蓋屋頂和地面俯視視角，建築立面（窗戶、牆面細節、入口）需通過環繞補充。

起降銜接通用要求

空中數據與地面數據能否成功融合，關鍵在於兩套數據存在重疊銜接區域。起降部分正是這一銜接數據，是影響融合質量的關鍵。

起降點位置選擇

起降點數量與分佈

• 每個場景建議按照「四角 + 中心」的分佈適當增設，宜多忌少。
• 邊長超 100 m 的較大場景：保證每 50–100 m 距離內至少有 1 次起降拍攝。

起降拍攝要求

每次起降需提供從地面約 1.5 m 處到空中飛行高度的連續圖像，並滿足：

1. 地面平視拍攝：位置與視角需與地面設備採集的軌跡有足夠重疊。由於無人機 FOV 通常較小，在優先保證視角的前提下，可適當遠離拍攝主體以保證覆蓋，但不應超過地面採集距離的 1.5 倍。調整無人機朝向，使其拍攝對象與畫角盡可能與地面設備拍攝的圖像保持一致。

地面平視拍攝，與地面採集軌跡保持重疊

2. 空中俯視拍攝：位置與視角需與空中航拍圖像有足夠重疊。

起降拍攝示意：從地面到空中的連續銜接

3. 平滑過渡：從地面到空中，相機位置與角度需平滑過渡，相鄰圖像重疊率 ≥ 85%。
4. 起降最高點：每個起降拍攝的最高點，應超出傾斜攝影航線的航高約 5 m。
5. 每個起降點建議從三個及以上方向拍攝，有利於提高空地數據的連接成功率。

從多個方向拍攝同一起降點

繼續以 M4E 為例，無人機放在起降點，進入飛行界面，保持 RTK 狀態 Fix。機頭（相機）朝向與地面採集一致，起飛至 0.5–1.5 m 高度。操作無人機垂直上升，對準前方固定目標，手動拍攝或使用點跟蹤、環繞等方式定時拍攝：

垂直上升並對準前方固定目標拍攝

起降點連續拍攝

飛至傾斜攝影航線高度後，操作無人機轉向，在空中垂直下降同時拍攝照片。第一個起降點完成後，保持當前拍攝模式，繼續走到下一個起降點完成拍攝。

無 RTK 的做法（僅 P 系列）

若不使用 RTK，則需利用照片特徵關聯地面數據與空中數據，通過連續照片把從地面到飛行高度的全程銜接起來。此時僅適合 PortalCam 設備。

• P 系列 + 無 RTK 無人機：配合各起降點的空地融合控制點，即可獲得良好效果。
• 無 RTK 無人機意味著可以關閉推薦無人機的 WiFi 開關、RTK 開關，或使用部分消費級無人機。
• 同樣需要採集空地融合連接點。
• 重建模型結果將不含絕對坐標信息。

注：無 RTK 方案依賴圖像特徵點進行位置校準，受拍攝對象與環境影響，可能出現重建不穩定的情況。在可用 RTK 的現場，優先採用地面與無人機均帶 RTK 的方案。

照片數量上限

無人機照片數量上限因產品版本而異，請按實際使用的產品確認：

注：無人機圖片其他要求：圖像分辨率需高於 1024×768 且每張一致；Linux Server 另要求 JPG/JPEG 格式、最少 100 張、RTK 圖片佔比 ≥ 80%。處理大規模數據時，請以所使用版本的規格說明或軟件內提示為準。

模型重建

打開 LCC Studio 專業版，選擇「空地融合」功能，加入：

• 輸入任務名稱
• XGRIDS 地面掃描數據
• 無人機的全部航拍照片（含起降銜接數據），如下圖 Drone-M4E 文件夾

在空地融合功能中導入地面數據與無人機照片

注：空中數據必須包含起降數據。導入空中數據時需導入所有無人機拍攝的照片，並額外選擇起降點照片文件夾。導入流程的動態演示可參考官網視頻教程。

相關實踐

以下為約 300 ㎡公園的採集實例。公園整體特徵明顯，故取四個方向的對角作為起降點。地面採集路線及起降點規劃詳見下圖。

採集路線示意圖

採集要點：

1. 起降點規劃（圖中紅色點位）：
   • 公園整體特徵較為明顯，故選取公園四個角作為空地融合點及打點朝向。
   • 該朝向也是無人機拍攝起降照片的起飛朝向；兩個空地融合點大約 50 m 距離。
2. 地面採集路線（圖中黑色路徑，本案例採用 P1 作為地面數據採集設備）：
   • 行走路線繞公園外徑覆蓋整個採集區域。
   • 每到一個起降點需要打下空地融合點，然後環繞點位一圈。
3. 空中部分照片實例預覽：

傾斜航線照片（智能擺拍）

起降點 1

起降點 2

起降點 3

起降點 4

各起降點起降拍攝照片

4. 模型重建效果預覽：

空地融合重建後的模型效果