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无人机摄影测量系统的构成

    基于无人机遥感平台构建的摄(shè)影测量系统,主要(yào)由以(yǐ)下几个部分构成: 1.无人机飞行(háng)平台;2.飞行控制系统;3。影像获取设备;4.通信设备;5.遥控设备(bèi);6地(dì)面信息(xī)接受与(yǔ)处理设(shè)备。

    无人机影像获取作业工作流程为:根据遥感任务(wù)的要求,对待拍摄地区(qū)进(jìn)行航(háng)线(xiàn)设计和规划(huá),在地面(miàn)站中将设计好的航线载入到飞控系统中。无人机地面(miàn)站系(xì)统按(àn)照设计好的航线控(kòng)制无人机(jī)的飞行,飞控(kòng)系统则按(àn)照预设的航线和拍摄方式控制相机进行拍摄;相机将(jiāng)拍(pāi)摄数(shù)据进行(háng)存储。地面工作人员可以在(zài)地面监测无人(rén)机的飞行航线,在(zài)必要(yào)的情况(kuàng)下,可以根据接(jiē)收的(de)数据更(gèng)改本次飞(fēi)行(háng)的(de)计划,比如补拍,或者(zhě)直接返航等。

    测(cè)绘测量方面,以无人驾驶飞机为空中平台,以专(zhuān)用照相机、摄像机(jī)获(huò)取信息,用计算机对图像信息进行处(chù)理,并按照一定精度要求制作(zuò)成图。无人驾驶飞(fēi)机为航(háng)空(kōng)遥感提供了操作方便,易于转(zhuǎn)场的遥感平台。可根据不同的需要选(xuǎn)择(zé)不同类型的平台。起飞(fēi)降落(luò)受场地限制较小,在操场、公路或其它较开阔的地面(miàn)均可起降(jiàng),其稳定性(xìng)、安全性(xìng)好(hǎo),转场等非常(cháng)容易。在人员不容易(yì)进入的地区,比如沼泽,大水区,无人机都可以轻松进入,以最短的时(shí)间,获取第(dì)一(yī)手资(zī)料(liào)。其次多(duō)用途、多功能的影像系统是获取遥(yáo)感信(xìn)息的重要手段。遥感(gǎn)航拍使用的摄影、摄(shè)像器材可(kě)使用小(xiǎo)型(xíng)数字摄像(xiàng)机(jī)或视(shì)频无线传输技术进行彩色摄制(zhì)。航(háng)空遥感技术以低速无人驾驶飞(fēi)机为空中遥感平台,用彩色、黑白(bái)、红外、摄像技术拍摄空中(zhōng)影像数(shù)据;并用(yòng)计(jì)算机对(duì)图像信息加工(gōng)处理。全系统在设计和最优化(huà)组合方面具有突出的(de)特点,是集成(chéng)了(le)遥(yáo)感、遥(yáo)控、遥测(cè)技术与计算(suàn)机(jī)技术的新型(xíng)应用(yòng)技术。高分辨率航片影像的出现使得在较(jiào)小空间(jiān)尺度上(shàng)观察地表的(de)细节变化、进行大比例尺遥感(gǎn)制(zhì)图以及(jí)监(jiān)测(cè)人为活动对环境的影响成为现实(shí)。同(tóng)时高分辨率航片影像(xiàng)还解(jiě)决(jué)了卫星数据的,拍摄盲区(qū)、编(biān)程时(shí)间长、以及(jí)在西南地区由于受天气影(yǐng)响,云量大,无法(fǎ)获取数据(jù)等诸多因素。高分辨率(lǜ)航片影像(xiàng)对(duì)专(zhuān)题(tí)图(tú)的制图与测绘是一种简捷(jié)高效的技术手段(duàn),目前在很多相关行业中(zhōng)传统的测量与(yǔ)制图手段(duàn)已经(jīng)完全被高(gāo)分(fèn)辨率航拍(pāi)技术手(shǒu)段所(suǒ)取(qǔ)代。通过对原始(shǐ)航片数据(jù)的(de)辐射纠正、误(wù)差纠正、几(jǐ)何校正、正射(shè)校正、等一(yī)系列处理,航片(piàn)数据能够(gòu)很(hěn)精确的与当(dāng)地已有的地图资料相(xiàng)匹配,这样,在非常(cháng)清(qīng)晰(xī)自然的真(zhēn)实地物信息资料基础上进行地图更新以及通过地物分类来做专题图,都能获得非(fēi)常精确的(de)成果。

    除了(le)以上这些,无人机行片还可以应用到,监测城市发(fā)展状况、城市规划、环境污染治理、网线铺(pù)设、数字农业(yè)、灾害评(píng)估与(yǔ)预测、交通规划(huá)等。 

    按照航空遥感的一(yī)般要求,拍摄时(shí)的航(háng)向重叠率喂60%,最小不得小于53%;旁(páng)向重叠率为(wéi)30%,不得小(xiǎo)于15%。受天(tiān)气,风速及其他自然因素影响(xiǎng)时,可以在设置航线时,将航向旁向重叠(dié)率加大,以保证(zhèng)影像拼接时没有漏(lòu)洞。无人机采集的遥(yáo)感影(yǐng)像,几何(hé)纠正主要集中于两个(gè)方面:数(shù)码相(xiàng)机镜(jìng)头非线性(xìng)畸(jī)变(biàn)的(de)纠正和针对成像时由于飞行器姿态变化引起的图像旋转和投影变形的纠正(zhèng)。在(zài)焦(jiāo)距固定的情况(kuàng)下,镜头畸变属于系统误差,它对每幅(fú)图(tú)像产生的影响(xiǎng)都是相(xiàng)同的,可以利用软件进(jìn)行(háng)统一纠正。而由于飞(fēi)行(háng)器不稳定造(zào)成(chéng)的图像旋转和投影(yǐng)形变(biàn)却是(shì)每幅图都是不一样的,所以需(xū)要逐幅(fú)进(jìn)行纠正。

    现在市场上也有(yǒu)很多的软件(jiàn)可以(yǐ)进行对航拍遥感影像的预(yù)处(chù)理,畸变改正,空三加密,等等方面的处理。大概(gài)流程(chéng)如下:

    第一种方式:通(tōng)过影像匀光匀色(sè)处(chù)理软件大批量的对原始影像进行处(chù)理。首先(xiān)选一区域(yù)中(zhōng)心的航片影(yǐng)像(xiàng)进(jìn)行(háng)调(diào)整,使其影像纹理(lǐ)清晰,反差(chà)适(shì)中,色调均匀,视觉效果自然﹑美观;然后将(jiāng)其作为样(yàng)图,对区域内所有单片(piàn)影像进行处理,达到(dào)色彩基调基本一(yī)致的(de)效果。在影像进(jìn)行纠正处理后(hòu),进入(rù)影像(xiàng)的镶(xiāng)嵌调色阶段,对调入的影像(xiàng)进(jìn)行拼接调色,最后形成(chéng)整个作业区影像图(tú)。另外,根据(jù)项目出图要求进行影像重采样,针对出(chū)图仪具(jù)体(tǐ)特点进行总(zǒng)体(tǐ)色调调整。保证电子文件和出图影像的色彩一致(zhì)性。尽(jìn)量(liàng)保证地物的完整性。例如,当拼(pīn)接线穿过建(jiàn)筑物时,应绕开建筑物;当拼接线穿过河流或道路等线状地物时,可以沿线(xiàn)状地物边线(xiàn)走;当拼(pīn)接线穿越(yuè)完整地块时,可沿地块边线走。尽量采用影像质量好(hǎo)的影像。在(zài)相邻影(yǐng)像的重叠区,选择色彩(cǎi)、地物特(tè)征表述良好(hǎo)的影(yǐng)像。分层叠加(jiā)影像及图廓整饰信(xìn)息(xī),包括图名、公里格网、比例尺、指北针、数(shù)据源(yuán)情(qíng)况、投(tóu)影信(xìn)息、成(chéng)图时间及制作单位(wèi)等信(xìn)息。针对应急事件无人机可立刻对测区进行大范围监(jiān)测业(yè)务,单台无人机日监测能(néng)力最高(gāo)200-320平方公(gōng)里,提高监测效率。在短(duǎn)时间内(nèi)生成测区高清(qīng)晰图像数(shù)据(jù)和(hé)叶绿素A、水(shuǐ)体透明度、富营养化等多(duō)种专题数据。污(wū)染事(shì)故发生(shēng)后可快速提供三维水体污染状况(kuàng)变化(huà)预估(gū)并发布(bù),用于领导决(jué)策。 生成(chéng)高清晰图像可直(zhí)观(guān)辨别(bié)污(wū)染源、污染口(kǒu)、可见(jiàn)漂浮物等,并生成分布图,为环境评(píng)价、环境监察提供依据。生成(chéng)多光谱图像可(kě)直观、全面的监测地(dì)表水(shuǐ)环境(jìng)质量状况,水质(zhì)富(fù)营养化、水华、有机污染程度及清澈透明程(chéng)度、排污(wū)口排水(shuǐ)污染(rǎn)程(chéng)度等信(xìn)息的专(zhuān)题图,从而达到对水质特征污染物监视性监测(cè)的目的。通过三维图像直观(guān)、全面演示水(shuǐ)域环(huán)境状况;对(duì)污(wū)染物影(yǐng)响程度和范围进行监测(cè)和(hé)预警,为水污染事故处理处置提(tí)供技术支撑。 

    无人机通过不同航高可实现高空间(jiān)、大(dà)面积监测,也可实现低空间较小范(fàn)围精(jīng)确(què)监(jiān)测。并可多架、多次同时对上万平方公里测区进(jìn)行监测。通过多(duō)光谱分析(xī),得到大面积测区的各项监测数据,以面信(xìn)息结合传(chuán)统点信(xìn)息(xī),从而为整个(gè)测(cè)区宏观环境评价提供依据(jù)。三维仿真模拟能够(gòu)宏观(guān)展示(shì)测区环境状况,和测区污染(rǎn)物影响程度、范围,为相关部门领导(dǎo)决策提供演示。影像分辨率可以达到0.1-0.5米,分辨率优于目前(qián)国内外所(suǒ)有的高分辨率卫(wèi)星(xīng)影像数据;数据采集和(hé)处(chù)理速度快。 兼具卫星影像的价格和航空影像的快(kuài)速采(cǎi)集优势,采用(yòng)高性能自动处理技(jì)术,可完成数据的预处理、精加工及镶嵌及高程数据生成,整体数据费用低。 能与(yǔ)GIS及遥感应用(yòng)系统(tǒng)方便集(jí)成(chéng),可快速搭建环保(bǎo)应用,能保障提供综(zōng)合和周期(qī)性的服务。

    现在(zài)我国的无人机(jī)市场(chǎng)还不是(shì)特别成熟(shú),作为一个新兴产(chǎn)业(yè),无人机还没有(yǒu)被更多的(de)人所了(le)解(jiě),所以市场(chǎng)还有一定的局限性(xìng)。随着宣传力度的加强,以及一次次(cì)成功的航拍案例,无人机(jī)会在很(hěn)短的时间内被人(rén)们所接受。而且(qiě)随着近(jìn)年国家各项政策决议,无人机航拍,遥感市(shì)场(chǎng)将在未来几年迎来跨越(yuè)式发(fā)展的新(xīn)契机。无人机也将(jiāng)逐渐渗透到民用领域(yù)的(de)各个行业,在无人(rén)机上搭载不同的(de)民用设备(bèi),就可以(yǐ)应用于不(bú)同的领(lǐng)域,出现不同的(de)无人(rén)机,比如(rú)通(tōng)信中继无人机,气(qì)象探测(cè)无人机,灾害(hài)监测无(wú)人机,农药喷洒无人机,地址勘测无(wú)人机和边境控制无人机等。

    目前,我国民(mín)用(yòng)无人机生产单位逐步壮大,初步估计约有150多(duō)家,已(yǐ)生产了15000余架(jià)无人机(jī)。比如,昆(kūn)明劲鹰(yīng)无人机专业从事航测无人机设备的设计、生产、销售(shòu)和航测(cè)航拍服务,是(shì)中国技术顶尖的航测航拍无人机设(shè)计制造及航(háng)飞服(fú)务商,开(kāi)发研制出劲(jìn)鹰1型汽油航测航拍(pāi)无人机、劲鹰2型垂直起飞固定翼(yì)无人机(jī)、劲鹰3型(xíng)可(kě)垂直起飞悬停固定翼无人机、劲鹰(yīng)650航(háng)拍(pāi)专用飞行(háng)器、劲鹰(yīng)1000型八轴航拍航(háng)测无人机、劲鹰1600大型载重旋翼(yì)飞行平(píng)台和劲鹰S1型汽油航测航(háng)拍水上无人(rén)机等多种型(xíng)号的(de)无(wú)人(rén)机,并成功到非洲飞行完成航测任(rèn)务,拥(yōng)有为民用、商(shāng)用(yòng)航空领域提供优质服务的能力和实力(lì)。

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