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无人机低空遥感技术

无人机低空遥感技术

无人机低空遥感技术范文第1篇

【关键词】无人机;遥感测绘;优势;应用

一、无人机遥感技术的现状

当前全世界有32个国家正在研制超过300种无人飞行器,41个国家正在使用近100种无人飞行器。世界许多国家正在建立民用无人机产业,并推动其广泛应用,而中国无人机产业也取得了很大进展,产品已经开始出口到国外高端市场。专家指出,随着无人机装备的发展和服务队伍的建设,我国已能够利用无人机为国民经济建设服务,无人机发展已经进入社会应用的新时期。低空遥感技术是近年来在遥感技术基础上迅速发展起来的地理信息数据快速获取技术,该技术利用无人飞机平台搭载航空数码相机进行航空摄影,采用imu/gps技术进行自动导航,在1000米以下进行低空作业,具有机动灵活、高效快速、精细准确、可云下摄影等特点。空航测遥感技术已经成为我国经济建设、社会发展、应急救灾、突发事件处置、数字城市建设、国土资源调查、地质灾害、矿山监测、环境变化监测、工程设计等一系列国家重大需求的重要技术。近几年,这项技术在我国得到了快速发展和应用,积累了丰富的技术资源。

二、无人机遥感系统的概念

无人机测绘系统和航空遥感是现代化测绘装备体系的重要组成部分,是测绘应急保障服务的重要设施,也是国家、省级、市级应急救援体系的有机组成部分。开展无人机测绘系统推广应用,是增强测绘应急服务保障能力的迫切需要,是提高测绘成果现势性的有效手段,同时也是加快数字城市建设的有效保障,是提升社会管理效能的新型工具。

三、无人机遥感技术的优势

3.1 无人机遥感监测的快速、高效

针对应急事件无人机可立刻对测区进行大范围监测业务,单台无

人机日监测能力最高200-320平方公里,提高监测效率。在短时间内生成测区高清晰图像数据。

3.2遥感监测大尺度、宏观性

无人机通过不同航高可实现高空间、大面积监测,也可实现低空间较小范围精确监测。并可多架、多次同时对上万平方公里测区进行监测。通过多光谱分析,得到大面积测区的各项监测数据,以上面信息结合传统点信息,从而为整个测区提供依据。 三维仿真模拟能够宏观展示测区状况,为相关部门决策提供演示。

3.3 处理速度快

影像分辨率可以达到0.1-0.5米,分辨率优于目前国内外所有的高分辨率卫星影像数据;数据采集和处理速度快。

3.4周期性强

能与GIS及遥感应用系统方便集成,可快速搭建测量应用,能保障提供综合和周期性的服务。

四、无人机遥感技术在测绘测量中的应用

1、在山高、起降条件差、云层低,应用常规航空摄影较为困难的地区,引进低空无人机航摄系统,一方面可快速、高效地获取高精度航空影像,极大地提高测绘成果的现势性,大幅度提高测绘应急保障服务能力;另一方面获取的高精度影像经快速处理后可广泛应用于城市规划、城市变化监测、重大工程项目、应急救灾、国土资源遥感监测、资源开发、农林监测与估产、新农村和小城镇建设等方面,对促进我国城市建设和提升社会管理效率将发挥重要作用。“低空无人飞行器航测遥感系统”的发展和推广对测绘行业发展十分重要,是解决测绘成果现势性的迫切需要,是提高测绘应急服务保障能力的迫切需要,是构建数字中国、建设数字城市的迫切需求。“低空无人飞行器航测遥感系统”具有灵活机动,高效快速,精细准确,安全可靠,又省钱节约,应用广泛的优势,应用范围广、作用大,国家测绘局要给予大力支持,在全国各省测绘队伍中进行全面推广。同时,研发单位要加大研发力度、按需研发,建立起完善的无人机服务体系,解决运行维护、售后服务、技术培训、技术更新等问题,建立起完整的“低空无人飞行器航测遥感系统”。

2、“无人飞艇低空航测系统”项目成功研制出适用于低空安全获取高分辨率、高清晰度影像的“无人飞艇低空航测系统”技术产品,可满足大比例尺测图要求。研制成功具有自检校、自稳定功能的组合特宽角低空数码相机系统,利用特殊设计的像片重叠关系和检校软件,有效纠正因轻薄机械形变引起的误差。创造性地提出了利用边缘视场补偿相机姿态角偏旋提高精度的方法,以替代三轴云台,从而大大减轻了成像系统的整体重量,适应了无人飞行器低空航测的需要。同时,项目研发的map-at/cs软件,整体自动化水平高,处理影像能力强,特别适合于处理无人飞行器低空航摄影像。

3、“中测系列无人机测绘遥感系统”项目研制出的“垂直尾”、“倒桅尾”、“双发”三种型号的无人机测绘遥感系统具有机动性强、适用性强、运行成本低的特点,是应急测绘、新农村建设测绘等应用所急需的新型测绘技术装备。其研制的中测“双发”型无人机测绘遥感系统实现了雪域高原历史上首次无人机航测,开创了青藏高原地区的无人机测绘遥感技术应用先河。同时,创新性地在国内首次实现了无人机测绘遥感系统基于gps导航控制的定点曝光摄影以及飞控系统控制的自动旋偏修正技术,采用了经高精度几何检校标定的小型数字相机,航摄成果能满足大比例尺测图。通过鉴定的两个项目的多款产品已在应急测绘、小城镇新农村建设测绘、重大工程测绘、困难地区测绘、国土资源监测等国家重大工程和经济社会建设等多方面进行了实际生产作业,取得了良好的经济和社会效益。

4、通过鉴定的两套“低空无人飞行器航测遥感系统”是我国航空遥感技术体系的重要组成部分,其成果具有设计系统性、产品实用性和技术创新性,达到国际领先水平。这两个项目的产品已在国家重大工程、抗震救灾、数字城市建设、新农村建设以及经济社会建设发展的其他方面进行了广泛的应用,发挥了重要的作用,取得了非常好的经济和社会效益,推动了地理信息获取向全天候、全天时、实时化迈进的步伐,推动了信息化测绘体系建设的发展。

五、结束语

无人机遥感技术是大力推进测绘科技自主创新、切实提高测绘保障服务能力的重要举措,它将十分有利于有关部门及时掌握所需动态地理信息,促进创新测绘服务模式,积极推动国民经济社会信息化,从而保障经济社会健康快速地发展。

参考文献:

【1】姬渊,秦志远,王秉杰,刘晓辉,小型无人机遥感平台在摄影测量中的应用研究,《测绘技术装备》2008年01期

【2】廖玉佳, 简析无人机遥感的应用, 《科技传播》,2013年23期

无人机低空遥感技术范文第2篇

【关键词】无人机技术;测绘测量;应用

1 无人机技术现状

目前,全世界有30多个国家正在进行无人飞行器的研制工作,超过40个国家已经投入使用无人飞行器。有很多国家正在进行无人机行业的建设以及使用推广阶段,而中国在无人机行业取得了重大发展,很多国外高端市场已经开始引进中国的无人机产品。有专家指出,无人机技术已经成为社会的新应用,随着我国无人机技术装备的发展成熟和售后服务的不断进步,我国在经济建设方面可以引进无人机技术。近年来飞速发展起来的低空遥感技术,是一项通过在无人机平台上搭载航空数码相机来进行航空摄影的地理信息数据快速获取技术,自动导航功能运用imu/gps技术,在一千米以内作业方式为低空作业,该技术具有灵活的机动、反映迅速、准确度高和可在云下进行摄影等特点。无人机技术已经成为满足我国重大需求的一项重要技术之一,主要作用方面有我国社会经济发展、应急救灾、数字城市建设、处置突发事件、地质灾害、环境变化监测、矿山监测以及工程设计等。到目前为止,无人机技术在我国得到了飞速的发展和应用,并累积了很多技术资源。

2 无人机技术的概念

无人机测绘测量系统作为现代化测绘测量装备体系的重要组成部分,不仅在测绘测量应急保障服务中起着重要作用,也在国家政府部门的应急救援体系中充当着重要角色。推广应用无人机测绘测量技术,一是能够有效提高测绘测量应急服务保障水平,二是能够有效的增强测绘测量成果,三是能够有效促进数字化城市建设的步伐,四是能够有效的提高社会管理效能。

3 无人机技术在测绘测量方面的优势

3.1 无人机技术监测高效迅速

对于应急事件无人机能够及时对监测区域采取大范围监测,能够迅速生成监测区域的清晰的图像数据。其中单台无人机的周监测量最高可达2100平方公里左右,监测效率得到大幅度的提升。

3.2 无人机遥感监测范围大且具宏观性

针对不同航高无人机能够进行大范围、高空间的监测的同时,还能够对较小面积、地空间进行精准监测。另外,无人机遥感监测可同时采用多架无处理效率高人机、多次监测的方式对上万平方公里的监测区域进行监测作业。经过多光谱分析,可以得到大范围监测区域的各项监测信息,并将传统点信息和得到的信息相结合,得到整个监测区域的信息。监测区域情况可以利用三维仿真模拟技术来进行宏观展示,同时这项技术能为相关部门的决策提供便利。

3.3 具有很高的处理效率

无人机技术的影像分辨率的范围在0.1~0.5米之间,比目前国内外的高分辨卫星影像数据的分辨率都要高,同时,其采集数据速度较快,处理效率也很高。

3.4 具有很强的周期性

无人机技术可以与GIS或遥感应用系统进行集成处理,测绘测量应用也能够很便捷快速的进行搭载,为测绘测量工作的综合性和周期性提供了良好的保障服务。

4 无人机技术在测绘测量中的应用

4.1 低空无人机测绘测量遥感系统的应用

常规航空摄影较为困难地区一般包括起降条件不好、云层位置偏低以及有高山处,在此区域内使用无人机测绘测量加护,能够高效、迅速的得到精确的高得到航空影像,大幅度提升测绘测量的现势性和测绘测量应急保障服务水平的同时,还能高效率的处理获得的高精度影像资料,并在监测城市变化、城市规划、重大工程、国土资源遥感监测、应急救灾、开发在原监测与评估农林、建设新农村、城镇等方面起着重要作用,还能够加快我国的城市建设,提高社会管理水平等。在测绘测量行业推广和发展低空无人机测绘测量遥感系统具有非常重要的意义,能够迫切的解决测绘测量成果的现势性,能够大幅度的提升应急服务保障水平,对于建设数字中国、构建数字城市都有着不可替代的重要作用。低空无人机测绘测量遥感系统有很多方面的优势,例如机动灵活、反应迅速敏捷、精确度高、性能可靠安全、资金花费较少、应用范围大等,因此,国家测绘局应该对此技术进行推广和发展,并大力支持地方测绘队伍在测绘测量过程中应用该技术。另外,研发人员也要积极进行研发工作并做好市场需求调研,在客户需要的基础上进行研发,还要建立健全售后服务机制体系,积极建立技术研发、运行维护、技术培训、售后服务以及技术更新等一条龙式服务,建立完善的低空无人机测绘测量系统的研发和应用网络。

4.2 无人飞艇低空航测系统的应用

此系统能够在低空条件下获得分辨率高、清晰度高的影像资料,很大程度上解决了大比例尺测图的需要。此系统配备自检校的特宽较低空数码相机系统,通过独特设计的检校软件和像片重叠关系纠正机械形变所造成的误差。通过边缘现场来弥补因相机姿态角偏旋所带来的精确度误差的问题。同时,此系统大幅度的减少了成像系统的重量,满足了无人及低空航测的需求。另外,map-at/cs软件提升了整个系统的自动化水平,影像处理能力较高,非常适合低空无人机航测。

4.3 中测系列无人机测绘测量遥感系统

此系统有三种型号:垂直尾、双发和倒桅尾。此系统的特点在于机动性好、适应性好、运行花费小,适合应用于新农村建设测绘和应急测绘等。其中,双发型中测无人机在雪域高原的第一次航测,也是在青藏高原地区无人机测绘测量遥感系统的首次应用。另外,此系统还是国内首次在gps导航控制的基础上实现了定点曝光摄影和自动偏旋修正技术,配备了精度高的几何检校标定的小型数字相机,能够满足大比例尺测图的需要。

作为我国航空遥感技术体系的重要组成成分的低空无人机飞行器航测遥感系统,从设计上看具有良好的系统性,从产品上看具有良好的实用性,从技术上看具有良好的创新性。被广泛应用在建设新农村、建设数字化城市、抗震救灾以及国家的重大工程等方面。

4 结束语

无人机技术在推动测量测绘科技不断创新以及提升测量测绘保障服务能力方面起着重要作用,还能够促进相关部门对所需的地理信息进行及时的掌握,帮助国民经济实现社会信息化,从而促进社会经济的迅速发展。

【参考文献】

[1]刘金亨,吕郁青,张晓博等.无人机遥感在测绘测量中的应用[J].硅谷,2015,(1):134-134,141.

无人机低空遥感技术范文第3篇

关键词:地震灾害;无人机;摄影测量

无人机遥感(Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing )运用了先进的技术,这些技术包括无人机飞行器技术、遥测技术、遥感技术、数据传输技术、GPS定位技术等,这些技术的支撑是的无人机遥感技术可实现自动化获取大量的空间信息,并对这些信息进行数据处理,并进行建模和应用分析,无人机遥感技术有以下特点:以无人机作为空中平台,遥感传感器获取信息,应用计算机对图像信息进行处理,并按一定精度要求制作成图像。

一、无人机遥感系统

1、无人机遥感系统的组成

无人机遥感系统是由地面部分、空中部分以及数据处理部分组成,其中主要是前两部分,地面部分是由航迹规划系统、地面控制系统以及显示系统,空中部分则包含空中控制系统、传感器系统、压缩系统以及无人机平台。

航迹规划系统主要是对空中飞行器进行航线的规划,规划航线的依据主要是根据飞行要求、飞行器的性能和飞行作业区的特点进行规划,规划后的航线传递至地面控制系统和空中控制系统中,用于控制飞行的航线轨迹,传感器系统是无人机的主要获取遥感影像的设备,它的种类多样,主要包括CCD数码相机、磁测仪以及合成孔径雷达等,其中CCD数码相机由于感光度和色彩深度好,而且它的载片量大,所以在地震灾区采用的是CCD数码相机,遥感器在获取遥感影像后通过飞行平台和地面控制系统则对影像进行传输和处理。数据压缩和解压缩系统目的是为实现数据的实时传输。数据后处理部分是对影像数据进行加工,并提取有效信息。集合各个部分的功能完全可以满足灾情监测的需要。

2、系统的技术优势

①机动快速、升空准备时间短、飞行速度快可迅速到达监测区域,高精度遥感设备操作简便,可以在短时间内获取遥感监测结果。

②无人机自动化程度高,可按照预定的飞行航线自主飞行和拍摄,即使飞出人的视线范围内也可自行按照预定航线飞行,并且航线控制精度高,飞行姿态平稳。适应各种不同的情况。

③智能化程度高,有故障自动检测及修复,而且易操作,人员经过短期培训,便可自行操作。

④无人机上的摄像设备,具备面积覆盖大的技术能力,并且获取图像的分别率很高,可以达到分米级。

⑤运营成本较低,系统的存放以及维护简便。

二、无人机遥感系统进行地质灾害监测工作

1、工作流程

①在灾害发生的第一时间里立刻确定灾区的位置,并进行收集灾区的资料,为无人机飞行的飞行条件进行分析,如对气象资料中的风力、雨雪天气对确保飞行的安全是重要的信息,无人机可在小雪天气以及8级风速这种恶劣天气秀飞行。

②在灾区的地理位置确定后对重灾区进行航线规划,实现对无人机飞行的飞行高度、航迹进行规划,并在地面建立信号传输架,通常无人机飞行的高度在50米到4000米之间,速度在70公里/小时到160公里/小时范围内,续航的能力在3消失内。

③航线规划好后把航线信息输入控制台,便可对无人机发出飞行指令,无人机在接到指令后,可通过短距离跑的滑行、人工投射方式起飞,无人机则可按照预定航线进行飞行。

④当无人机超出了人的视线范围内之后,无人机通过地面控制系统可视线自动化飞行,以及完成灾区的拍摄,拍摄到得遥感影像通过传感器、无人机平台及地面控制站间进行传输,并通过显示装置实时显示。

⑤无人机在执行了拍摄任务后自动关闭遥感设施,按照预定航线返行并根据地面控制人员的指令自行降落。

⑥在得到数据之后,用数据处理软件对影像资料进行实时处理和综合分析。

2、无人机遥感技术在地质灾害中的作用

地质灾害发生后,人员很难在第一时间进入灾区,因此得到灾区的第一手资料成为灾后处理事件的第一要务,无人机遥感技术可在人员到达灾区之前得到灾区的影像图,无人机遥感技术在地质灾害中的作用很重要,体现在以下几点。

①提高灾情的监测能力

②提供了客观准确的灾情数据

③监督了灾后恢复重建进展情况

④提升了预警监测水平

⑤健全了对地观测技术在减灾救灾中的应用

三、案例分析

我国是一个地质灾害多发国,无人机遥感技术在灾害中第一时间获取影像信息数据,并对灾区的救援工作提供了第一手的资料。在四川雅安庐山县地质灾害中无人机得灾害救援能力得到了充分的体现,国家减灾中心在震后30分钟以内启动了重大自然灾害无人机应急合作机制,迅速的组织了无人机遥感灾害监测工作组,北京、西安以及四川分别派出了无人机队伍进行灾后的遥感测绘工作,为救援和灾后重建提供了大量的珍贵资料,使国家及时的做出了正确的方案。

四、小结

由于无人机遥感系统的高机动性、成本较低、可以出没于人难以到达的地方,无人机利用高分辨率的传感设备,获取高精度的遥感影像,为地质灾害后及时的提供了资料,实现了无人机遥感系统在地质灾害中的重要作用,无人机低空遥感监测系统在灾害应急监测中具有其独特的优势。

参考文献

[1]马轮基。马瑞升,林宗桂.微型无人机遥感应用初探[J].广西气象,2005,26:180-181.

[2]李紫薇, 曹红杰, 刘煜彤, 等. 无人机海监测绘遥感系统的应用前景[J ] . 遥感信息1998 (4).

无人机低空遥感技术范文第4篇

1.无人机技术概述

无人机,简言之就是无人驾驶的飞机,英文缩写“UAV”,是利用无线电遥控设备和系统程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称,从技术角度定义触发可以分为:无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器等多种机型。

1 . 1无人机的工作原理

无人机机体通常偏小,由机体、飞机控制系统、数据链系统、发射回收系统、电源系统五大主体部分构成,飞机控制系统是无人机飞行控制的关键,是飞机的“心脏”;数据链系统主要功能是准确传输遥控的指令,保障数据信息在控制人员与无人机之间进行高效、有序的实时传输;发射回收系统是确保无人机可以顺利飞抵标准高度及安全返回,实现重复使用的系统保障。无人机不同的机型,其功能也有所差别,无人直升机、无人固定翼飞机、无人多旋翼飞行器特点如下表所示。

1 . 2无人机特点

无人机是近年来在民用领域引起广泛关注的适用性较强的科学技术,是飞行、遥控、遥测与计算机技术的完美融合,较之于传统的测量手段,具有明显的优势。

1.2.1数据信息精度高

无人机在军用领域具有较多的经验,民用领域应用时间短且多是低空飞行,高度一般在50~1000m左右,对于地形地貌的图像捕捉属于近景测量,精度属于亚米级别,测量范围在0.1~0.5m之间。

1.2.2机动、实时、高效

无人机因其较低的飞行高度,不受传统飞行器航空管制的约束,而且受天气的影响较小,机动性高,可以全天候接受飞行任务。相较于传统的人操控飞行器,无人机成本较低,携带的摄影器材成本也不高,可以进行低空全景的数据采集,有效降低成本的同时提高了数据信息的采集效率。

1.2.3安全、灵活

无人机对于起降场地没有特殊要求,适应性极强,运行操控准备时间也较短,控制人员通常在经过短暂培训后即可以进行无人机操作。同时,无人机不需要人员进行实机机体内的操作,在天气条件恶劣的时候也可以进行测量作业,而且可以避免相应的人员伤害情况,安全性高。

1.2.4全方位测量

无人机对于数据信息的采集可以实现高精度的要求。无人机通常携带高精度的成像设备对地面影像进行采集,也可以进行垂直或者斜影拍摄,通过垂直的拍摄行程地形的平面数据,对地形、建筑物进行低空多角度的拍摄获取高分辨率的纹理影像,实现了对地貌进行全方位的数据采集。理论而言,三颗遥感卫星即可以实现对全球地面的全覆盖,通过与卫星遥感技术的结合,可以限度扩大无人机测量的范围。数据信息也是通过卫星或者地面信息站点进行传输,对地形的全方位数据采集,有效的解决的遥感技术与传统航测技术对于地面复杂地形的遮挡问题,实现了优势的互补及数据的全方位采集。

2.无人机技术在水利水电工程测量中的应用

水利水电工程需要在地形条件较为复杂的区域施工,对地形测量数据的精准性是工程设计优化的基础,更是工程有序、安全进展的重要保障。在工程测量中,人为测量方式受地形地貌的限制较大,卫星遥感在小面积的数据精确性方面又有不足,与传统的航空测绘作业活动相比,无人机具有机动灵活、反应迅速等诸多优点,是DEM数据获取的一项重要手段,能够填补通用航空在小面积、大比例尺摄影测量方面的空白,实用性较强。

2 . 1数据信息实时性

水利水电工程建设涉及生态环境、动态数据监控等多个方面,无人机数据信息的高效、高精等实时性特征对于及时把握第一手的工程现场数据信息具有重要作用。利用无人机,搭配空间信息技术,有效结合中低空无人机遥感测量数据与卫星空间技术的大范围数据信息,可以实现对工程周边环境的全覆盖,建立科学的工程设计,及时发现工程中存在的问题或者引起周边水土资源的变化,采取切实有效的优化措施,提高工程建设使用中的实效性。

2 . 2实现科学的水域动态监测

水利水电工程对区域内的生态环境具有重大的影响,需要对水文信息进行动态的检测,掌握及时有效的数据,综合全面的分析环境影响。区域内的水文信息每时每刻都在发生着变化,依据传统的统计数据显然不具有时效性,无人机的遥感测量技术可以实现对水文信息的实时采集,通过高精度的影像收集设备,经过对比分析呈现出水文环境的变化,不仅有助于降低人力、物力测绘成本,也有助于提高监测效率。通过全民水域基础数据信息的收集,依据科学的信息处理流程,对分区域的水文信息汇集成像,准确获取不同区域水文信息的面积、类型、权属及分布,建立切实有效的不同部门的联合机构,构建水域动态数据的检测及管理机构,既保障水利水电工程的顺利运转,更保障生态环境的平衡。

2.3促进防汛工作开展

2004年7月,无人机遥感监测技术应用于暴雨引起的广西桂平市蒙圩镇洪涝灾害调查,第一时间获取了洪涝区、退水区、非洪涝区等信息的遥感图,为抗险救灾提供了重大帮助,这也是我国首次利用自控无人驾驶飞机对洪涝灾害的遥感监测的纪录。无人机的高机动性、低成本、数据影像收集快速、高效性,是空间数据收集的重要方式。水利水电工程在提供电力资源的同时,也是调节水流、防汛抗旱的基础工程保障,在日常的防汛检查中,无人机可以有效克服交通不畅、地形条件恶劣的影响,全时、全方位的进行滞洪区的水域环境监测,立体化的查看水库、敌方等险工险段,为管理控制人员提供第一手的信息资料,有助于形成更科学、合理的管理系统。同时,无人机机体小,便于携带,对其降落场地也没有特殊要求,一旦发生洪险,人可以在安全区域进行操作,无人机进入出险区域,有效的降低了人身伤害的风险。

无人机低空遥感技术范文第5篇

摘要:无人机航摄技术以其机动灵活、高效快速、精细准确、成本低等特点,自引入测绘领域后得到广泛应用。本文在介绍无人机航摄技术的基础上,从国土测绘、三维数字城市建设等方面对其在测绘领域应用展开论述,并提出目前存在的问题。

关键词:无人机航摄技术;航摄系统;国土测绘;数字城市

中图分类号:V279+.2 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)13-0075-02

无人机(Unmanned Aerial Vehicle,缩写UAV),是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务,并能重复使用的无人驾驶航空器。该设备不依赖机场起降,飞行航高较低,一般在2000米以下,自带自动驾驶仪、程序控制装置等设备,在地面、舰艇或遥控站人员的操纵下利用数码相机作为传感器进行航空摄影测量。随着科学技术的发展,无人机以其使用灵活、生存概率高、机载配置多样化、滞空时间长、操作灵活、经济实用、以及适应各种天气、起飞场所的优势在应急、小面积、特殊地区航摄等方面获得越来越广泛的应用。

一、无人机航摄技术

无人机航摄技术是综合无人驾驶飞行器、遥感传感器、遥测遥控、通讯、GPS差分定位技术以快速获取具有外方位元素的航空像片的技术。无人机航摄系统主要由飞行平台、航拍系统、地面控制系统、影像处理系统组成,是以无人机为飞行平台,利用高分辨率数码相机、空中和地面控制系统等设备,实现航迹规划与监控,影像的自动拍摄、获取、传输预处理等功能的低空航摄遥感系统。随着无人机装备的发展和服务队伍的建设,无人机测航摄技术已成为我国经济建设、社会发展、应急救灾、突发事件处置、数字城市建设等一系列国家重大需求中获取基础数据的重要手段。

二、测绘领域的应用

低空无人机航摄技术能快速、高效地获取常规航空摄影困难地区的高精度航空影像,对提高测绘成果现势性、测绘应急保障服务能力具有极大的作用。另外,目前无人机数据处理软件可以快速提取高精度无人机数据上资源遥感监测、数字城市规划建设、应急救灾、农林估产等各个方面的专题数据,对促进我国各行各业的测绘基础数据生产发挥了巨大作用,总结如下:

1.国土测绘。无人机航摄系统还能用于大比例尺土地利用图测制、地形图修测和补漏数据的获取。实验数据证明,利用无人机遥感监测系统航摄获取的影像清晰、分辨率高,利用控制点进行空中三角测量,测图精度能达到1∶2000比例尺地形图成图要求。

2.三维数字城市建设。无人机航摄系统获取的影像上建筑物、道路等地物边界清晰,且搭载高光谱、激光雷达等新型传感器能获取丰富的地物光谱、高度信息,所采集的图像数据不仅具有高空间分辨率还有高光谱分辨率,利用点云还可以快速方便地获取城市的地物光谱、地形等信息,特别适合城市三维建模。

3.小城镇规划。小城镇规划需要高精度空间信息源,特别是处于边远地区的小城镇,面积小、房屋分布散,采用常规航空摄影耗费高,采用人工测量困难多,采用超轻型飞机姿态难控制,而无人机航摄系统以独特的优势,可为1∶2000,1∶5000,1∶10000规划图提供经济快速的数据源。

4.应急救灾。地质灾害发生时,无人机航摄可以通过数据实时传输、地面同步数据处理,将无人机数据快速拼接和精确校正,获得数字正射影像、数字高程模型等灾害现场第一手调查数据,为地面灾情解译提供丰富信息。

5.森林资源监测。根据无人机遥感特点,结合GIS、GPS,以森林资源二类调查项目为例,无人机航摄技术在森林调查、森林精确区划调查和病虫害监测中的有良好应用前景。

6.水利行业。无人机数据真实、直观地反应了水利工程建设期所造成的地形地貌变化,可从中解译出水资源强度及分布情况,动态监测大型水库和堤防工程的建设施工情况。

三、存在的问题

尽管无人机航摄技术与现代的测绘技术联系在一起时能更加地突出它的优点,这项技术还面临着一些很重要的技术难题。

无人机在测绘领域进行应用,特别是处理一些突发事件时,大多是在山区或者是高原地区。为应对气流、天气对低空作业的影响,一方面需提高无人机航摄系统的抗风性能,另一方面还需具备良好地形条件的起降场地。然而,为提高抗风能力,一般需增加无人机自身的重量。这样一来,为完成大面积的航摄任务,航摄系统元器件特别是电池的损耗速度加快了,势必要增加起降次数。而为满足遥感动态监测的需要,还需要增加数据获取的频次。因此,如何改善无人机的起降技术和抗风性能,是无人机应用于测绘需要解决的关键问题之一。

为适用于更多的遥感应用,如定量分析遥感中分析森林植被健康状况长势、耕地的土壤含水量、重金属含量等,需要设计并研发无人机搭载的专用传感器,并充分利用无人机有限荷载进行航空摄影测量。在利用摄影比例尺、重叠度等参数进行飞行控制时,如何使获取的数据达到测绘规范要求,还有待进一步的解决。

四、结语

无人机航摄技术已经成为提高测绘成果现势性的快速手段,为加快数字城市建设,提升社会管理效能提供了新工具。随着测绘无人机技术在航摄精度、高分辨率影像获取、信息和数据传输、测绘安全性等方面的进一步提高及完善,我们有理由相信,在不久的将来,无人机航摄技术的发展将会带来继GPS技术后的第二次测绘技术革新。

参考文献:

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