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针对无人机航测海草时水面太阳耀光干扰问题，研究人员开展倾斜摄影测量优化研究，建立 gimbal 俯仰角与太阳角度关联模型。发现 gimbal 俯仰角＜55° 可获清晰正射影像，倾斜摄影较垂直摄影 GSD 增加 8.9% 等，该方法延长有效测绘窗口 40 分钟，具蓝碳量化应用价值。
在蓝色碳汇（Blue Carbon）的生态版图中，水下植被如同一支沉默却强大的固碳队伍，海草床（Seagrass Meadows）便是其中的重要成员。它们不仅是海洋生物的 “庇护所”，更是净化水质、维持生态平衡的关键角色。然而，人类活动的加剧、环境的恶化以及自然灾害的频发，让这些 “水下绿洲” 面临着前所未有的威胁。如何对海草床进行高效、经济且高分辨率的长期监测，成为了生态保护领域的紧迫课题。
传统的卫星遥感和回声探测技术，虽然能在一定程度上实现对海草床的监测，但高昂的成本和有限的重访频率，使得它们难以满足高频次、精细化监测的需求。这时，无人机（Unmanned Aerial Vehicles, UAV）凭借其成本低、机动性强、分辨率高的优势，成为了监测海草床的新兴力量。然而，当无人机在晴朗天气下对覆盖水体的海草床进行拍摄时，水面的太阳耀光（Sun Glint）却成了 “拦路虎”。这种由毛细波和风浪引起的阳光反射，会严重干扰影像质量，导致海草信息难以准确提取。
为了突破这一技术瓶颈，日本研究人员开展了一项旨在优化无人机倾斜摄影测量技术以规避太阳耀光、延长晴朗天气下有效测绘时间的研究。该研究成果发表在《Estuarine, Coastal and Shelf Science》上，为海草床的精准监测提供了新的思路和方法。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，构建了无人机 gimbal 俯仰角（Gimbal Pitch Angle）与太阳角度（包括太阳高度角 Solar Elevation Angle 和太阳方位角 Solar Azimuth Angle）的理论关联模型；其次，通过在东京湾 Futtsu 潮滩开展野外实验，对比不同 gimbal 俯仰角下生成的正射影像（Orthophotos）质量，评估理论模型在实际应用中的可行性；最后，对倾斜摄影测量与垂直摄影测量的精度和影像畸变情况进行对比分析。
不同 gimbal 俯仰角下正射影像质量评估
研究人员通过倾斜摄影测量实验发现，随着 gimbal 俯仰角（θ）的增大，地面采样距离（Ground Sample Distance, GSD）和自动连接点（Automatic Tie Points）数量呈现下降趋势，而重投影误差（Reprojection Error）则逐渐增加。当 θ 超过 55° 时，通过影像拼接生成的正射影像出现显著畸变，无法满足海草床测绘的精度要求。这表明，在实际操作中保持 gimbal 俯仰角小于 55° 是获取清晰正射影像的关键。
太阳方位角对有效测绘窗口的影响
在分析太阳角度对倾斜摄影测量的影响时，研究人员发现太阳方位角（ε）的变化对有效测绘窗口具有显著的制约作用。在晴朗天气条件下，传统垂直摄影测量受太阳高度角升高的影响，太阳耀光会逐渐占据相机视场（Field of View, FOV）的较大比例，导致可用影像区域缩小甚至无法获取清晰影像。而倾斜摄影测量通过调整 gimbal 俯仰角，虽能在一定程度上规避太阳耀光，但太阳方位角的差异会使得有效测绘窗口的时间范围发生变化。实际实验表明，与理论上的 “无限时长” 相比，倾斜摄影测量的有效测绘窗口在实际应用中被缩短至 40 分钟，但相较于垂直摄影测量仍实现了显著延长。
倾斜摄影测量与垂直摄影测量的精度对比
通过对比两种摄影测量方式的精度参数，研究人员发现倾斜摄影测量的重投影误差比垂直摄影测量高 10.9%，地面采样距离增加了 8.9%，每张影像的自动连接点数量减少了 24.2%。这说明倾斜摄影测量在规避太阳耀光、延长测绘窗口的同时，会带来一定程度的精度损失，但这种损失在可控范围内（GSD 增加 8.9%），且能够满足海草床测绘的基本需求。
研究结论与意义
本研究成功开发了一种基于无人机的先进倾斜摄影测量方法，通过建立 gimbal 俯仰角与太阳角度的理论关联模型，有效解决了晴朗天气下无人机航测海草床时太阳耀光的干扰问题，并将有效测绘窗口延长了 40 分钟。研究结果表明，保持 gimbal 俯仰角小于 55° 是获取高质量正射影像的关键，同时太阳方位角对倾斜摄影测量的有效作业时间具有重要影响。尽管倾斜摄影测量在精度上较垂直摄影测量略有下降，但在蓝碳（Blue Carbon）量化和海草生态系统监测领域具有显著的实际应用价值，为水下植被的长期动态监测提供了一种经济、高效且可行的技术方案。该研究不仅丰富了无人机摄影测量在水体环境中的应用理论，也为全球范围内海草床等水下植被的保护与管理提供了重要的技术支撑。
