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无人机摄影测(cè)量系统的构成

    基于无人机遥感平台构建的摄影测量系统(tǒng),主要由以下几个部分构成(chéng): 1.无(wú)人机飞行(háng)平台;2.飞行控制系统;3。影像获取设(shè)备;4.通信设备;5.遥(yáo)控设备;6地面信息(xī)接受与处理设备(bèi)。

    无人机(jī)影像获取作业工作流(liú)程为:根据遥感任务的要(yào)求,对待拍(pāi)摄地区(qū)进行航线设计和规划,在地(dì)面站中将(jiāng)设计好的航线载入到(dào)飞控系统(tǒng)中。无(wú)人机(jī)地面(miàn)站系统(tǒng)按(àn)照(zhào)设计好的(de)航线控制无人机的飞行,飞控系统则按照预设的航线和拍摄方式控制相机进行拍摄;相(xiàng)机(jī)将拍(pāi)摄数据进行存储。地面工作人员(yuán)可以在地面监测无人(rén)机的飞行航(háng)线,在必要(yào)的情况下,可以根据接(jiē)收的数据更改本次飞行的计(jì)划,比如补(bǔ)拍(pāi),或者(zhě)直接返航等。

    测(cè)绘测(cè)量方面,以无人驾驶飞机为空(kōng)中平台,以专用照(zhào)相(xiàng)机、摄像机获取信息,用(yòng)计算机对图像(xiàng)信息进行处理,并按照一定精(jīng)度要求制作成图(tú)。无(wú)人驾(jià)驶(shǐ)飞机为航空遥感(gǎn)提供了操作方便,易于转场(chǎng)的遥感平(píng)台。可根据不同的需要选择不同类型的平台。起(qǐ)飞降(jiàng)落受场(chǎng)地限(xiàn)制较(jiào)小,在操场、公路(lù)或其它较开阔的地面均(jun1)可起降,其稳定性、安全性好,转场等非常容易。在人员(yuán)不容(róng)易进(jìn)入的(de)地(dì)区,比如沼泽,大水区,无(wú)人机(jī)都可以轻松进(jìn)入,以最短的时间,获取第一(yī)手资料。其次多用途、多(duō)功能的(de)影像系(xì)统是获取遥感信息(xī)的重要手段(duàn)。遥感航拍使用的摄影、摄像(xiàng)器材可使用(yòng)小型数字摄(shè)像机或(huò)视频无(wú)线传输技术进行(háng)彩色摄(shè)制。航空遥感技术以低速(sù)无人驾驶飞机(jī)为空中遥感平台,用彩色(sè)、黑白、红外、摄(shè)像技术(shù)拍(pāi)摄(shè)空中影(yǐng)像数据;并用计算机对图像信息加工(gōng)处理。全系统在(zài)设计和最优化组合方面具(jù)有突(tū)出(chū)的特点,是集(jí)成了遥感(gǎn)、遥(yáo)控、遥测技(jì)术(shù)与计算机技术的新型应用(yòng)技(jì)术。高(gāo)分辨率航片影像的出现使得在较小空间尺度上观察地表的细节(jiē)变化、进行大比例尺遥(yáo)感制图以及监测人(rén)为(wéi)活动对环境的影响成为现(xiàn)实。同时高分辨率航(háng)片(piàn)影像(xiàng)还(hái)解决了卫(wèi)星数据的,拍摄(shè)盲(máng)区、编(biān)程时间(jiān)长、以及在西南地区(qū)由于受(shòu)天气影响,云量大,无法获(huò)取(qǔ)数据等(děng)诸多因(yīn)素。高分辨率航(háng)片影像对专(zhuān)题(tí)图的制图与测绘是(shì)一种简捷高(gāo)效(xiào)的(de)技(jì)术手段,目前在很多相关(guān)行业中传统的测量与制图手段已经完全被高分辨(biàn)率航拍技术手段所取代。通过对原(yuán)始航片数据的辐(fú)射纠正(zhèng)、误差纠正(zhèng)、几何校正、正射校正、等一系(xì)列(liè)处理(lǐ),航(háng)片数据(jù)能够很精确的与当地已有的地图资料相匹配,这样,在非常清晰自然的真实地(dì)物信息资料基础上进行地图更新以及通过地物分类来(lái)做(zuò)专题(tí)图,都能获得非常(cháng)精(jīng)确的成果。

    除了以上这些,无人机行(háng)片还可以应用(yòng)到(dào),监测城市发展状况、城市规划、环境污染治理、网线铺设、数字农业、灾害(hài)评估(gū)与(yǔ)预测、交通规划等。 

    按照(zhào)航空遥感的一般要求,拍(pāi)摄时的(de)航向重叠率喂60%,最小不得小于53%;旁向(xiàng)重叠率为30%,不得小于15%。受天气(qì),风(fēng)速(sù)及其(qí)他自然因素影响(xiǎng)时,可(kě)以在设置航线时,将航(háng)向旁向重叠率(lǜ)加大,以保(bǎo)证(zhèng)影像拼(pīn)接时没有漏(lòu)洞。无人机采集的遥感影像,几(jǐ)何纠正(zhèng)主要集中于两个方面:数码相机镜头非线(xiàn)性畸变的纠(jiū)正和针(zhēn)对(duì)成(chéng)像时由于飞(fēi)行器姿态(tài)变化引起的图像旋转和投(tóu)影变(biàn)形的纠正。在焦(jiāo)距固定的情况下,镜(jìng)头畸变属于(yú)系统误差,它对每(měi)幅(fú)图(tú)像产生的影响都是(shì)相同的,可以利用软件进行统一纠正。而由于飞行器不稳定造成(chéng)的图像旋转和(hé)投影形(xíng)变却是(shì)每幅(fú)图都是不一样(yàng)的(de),所以需(xū)要(yào)逐幅进行纠正。

    现在市场上(shàng)也有很多的软件可(kě)以进(jìn)行对航拍(pāi)遥感(gǎn)影(yǐng)像(xiàng)的预(yù)处(chù)理,畸变改(gǎi)正(zhèng),空三加密,等等方面的处理。大概流程如下:

    第一(yī)种方式:通过影(yǐng)像匀光匀色(sè)处理(lǐ)软件大(dà)批量的(de)对原始影像进(jìn)行处理。首先选一区域中心(xīn)的(de)航片(piàn)影像进行调整,使其影像纹(wén)理清(qīng)晰,反差适中,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(suǒ)有单(dān)片影像进行(háng)处理,达到色(sè)彩基调基本(běn)一致(zhì)的效果。在影像进行纠正处(chù)理后,进入影像的镶(xiāng)嵌调色(sè)阶段,对调入的影像进(jìn)行拼接(jiē)调色,最(zuì)后形成整个作(zuò)业区影像图。另外(wài),根据项目出图要求进行(háng)影像重采样,针对出图仪具体(tǐ)特(tè)点进行总体色调调(diào)整(zhěng)。保证(zhèng)电子文(wén)件(jiàn)和出图影像的色(sè)彩(cǎi)一致性。尽(jìn)量(liàng)保证地物的完整性。例如,当拼接线穿过建筑物时(shí),应绕开建筑物;当(dāng)拼接线穿过河流或道(dào)路(lù)等线状地物(wù)时,可以沿线状地物边线(xiàn)走;当拼接(jiē)线穿越完整地块时(shí),可沿地块边线走。尽(jìn)量采(cǎi)用影像质量好的影像。在相邻影像的重(chóng)叠区,选择色彩(cǎi)、地物特征表述良好的影像(xiàng)。分层叠加影(yǐng)像及图廓整(zhěng)饰信息,包括图名、公(gōng)里格网、比例尺、指北(běi)针、数据源情况、投影信息、成图(tú)时间及制作单(dān)位等信(xìn)息。针对应急事件无人机可立(lì)刻对(duì)测区进行大(dà)范围监测业务,单台无人机日监测能(néng)力最高200-320平方(fāng)公里,提高监测效率。在(zài)短(duǎn)时(shí)间内生成(chéng)测(cè)区高清晰图像数据和叶绿(lǜ)素A、水体透明度(dù)、富营养化等(děng)多种专(zhuān)题数据。污染事故发生(shēng)后可快速提供三(sān)维水体污染(rǎn)状况变化预(yù)估并发布,用于领(lǐng)导决策。 生(shēng)成高清晰图(tú)像(xiàng)可直观辨别污染源、污染口、可见漂浮物(wù)等,并生成分(fèn)布图,为环境评价(jià)、环境监察提供依据。生成多光谱图像可直观、全面(miàn)的监(jiān)测地表水环境质量状况,水(shuǐ)质富营养化(huà)、水华、有机污染程度(dù)及清澈透明程度、排污口排水(shuǐ)污染程度等信息的专题图,从而达到对水(shuǐ)质特征污染物监视性监测的目(mù)的(de)。通过三维图像直观、全面演示水(shuǐ)域环境状况;对污染(rǎn)物影(yǐng)响程度和范围进行(háng)监(jiān)测和预警,为水污染事故处理处置提供技术(shù)支(zhī)撑。 

    无人机(jī)通过(guò)不同航高(gāo)可(kě)实现高空间、大面积监测,也可(kě)实现低空(kōng)间较小范(fàn)围精确监测。并可多架、多次同时对上万(wàn)平(píng)方公里测区进行监测。通过多(duō)光谱分(fèn)析,得到大面积测区的各项监测数据,以面信息(xī)结合传统点信息,从(cóng)而(ér)为(wéi)整个测区宏观环境(jìng)评价提供(gòng)依据(jù)。三维仿(fǎng)真(zhēn)模拟能够宏观展示(shì)测区环(huán)境状(zhuàng)况,和测区污染物影响程度、范围,为相关部门(mén)领导决策提供演示。影像分辨率可以达到0.1-0.5米,分辨率优于(yú)目(mù)前国内(nèi)外所有的高分辨(biàn)率卫星影(yǐng)像数据;数据采集和处理速度(dù)快。 兼(jiān)具(jù)卫星影像的(de)价格和航空影像的快速采集优势(shì),采用高性能自(zì)动处理技术,可(kě)完成(chéng)数据(jù)的预处理(lǐ)、精加(jiā)工及(jí)镶(xiāng)嵌及(jí)高程数据生成,整(zhěng)体数(shù)据费用低(dī)。 能(néng)与GIS及遥感应用系统方便(biàn)集成,可快速搭(dā)建环保应用,能保(bǎo)障提供综合和周期性的服务。

    现在我国(guó)的无人机市场(chǎng)还不是特别成熟,作为一个新兴产业(yè),无人(rén)机还(hái)没有被更多(duō)的人所了解,所以市场还有一定的局限性。随着宣传力度(dù)的加强,以及一次次成功的航拍案例,无人机(jī)会在很短的时间内被(bèi)人们所接受(shòu)。而且随着近年国家各项政策(cè)决议,无人机航拍,遥感(gǎn)市场将在(zài)未(wèi)来几年迎来跨(kuà)越式发展的新契机。无人机也将逐渐渗透到民用领域(yù)的各个行业,在无人机上(shàng)搭(dā)载不同的民(mín)用(yòng)设(shè)备,就(jiù)可以应用于不同的领域,出现不同的无人机(jī),比如通(tōng)信中继无人机,气象探测无人机,灾害监测无人机,农药喷(pēn)洒无人机,地址勘测无(wú)人机和(hé)边(biān)境控制无人(rén)机等。

    目前,我国民用无人机生产单位逐步壮大(dà),初步估计约有150多(duō)家,已生产了15000余架无人机。比(bǐ)如,昆明(míng)劲(jìn)鹰无(wú)人机专(zhuān)业从事航测无人(rén)机设备的设计、生产(chǎn)、销售和(hé)航测航(háng)拍服(fú)务,是中国技术顶尖的航(háng)测航拍无(wú)人机设计制造(zào)及航(háng)飞服务商,开发研制(zhì)出(chū)劲(jìn)鹰1型汽油航测(cè)航拍无人机(jī)、劲鹰2型垂直起飞固定翼无(wú)人机、劲鹰3型可(kě)垂直起(qǐ)飞悬停(tíng)固(gù)定翼无人机、劲鹰650航(háng)拍专用飞(fēi)行器、劲鹰1000型八轴航(háng)拍航测无人机、劲鹰1600大型载重旋翼(yì)飞行平(píng)台(tái)和劲(jìn)鹰S1型汽油航测航拍水上无人机等多种型号的无人机,并成功(gōng)到(dào)非洲飞行完成(chéng)航测任务(wù),拥有为民用(yòng)、商用航空领域提(tí)供优质服务(wù)的能力和实力。

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