低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)精選(九篇)
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第1篇：低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)范文
【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī)技術(shù);測(cè)繪測(cè)量;應(yīng)用
1 無(wú)人機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀
目前，全世界有30多個(gè)國(guó)家正在進(jìn)行無(wú)人飛行器的研制工作，超過(guò)40個(gè)國(guó)家已經(jīng)投入使用無(wú)人飛行器。有很多國(guó)家正在進(jìn)行無(wú)人機(jī)行業(yè)的建設(shè)以及使用推廣階段，而中國(guó)在無(wú)人機(jī)行業(yè)取得了重大發(fā)展，很多國(guó)外高端市場(chǎng)已經(jīng)開始引進(jìn)中國(guó)的無(wú)人機(jī)產(chǎn)品。有專家指出，無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為社會(huì)的新應(yīng)用，隨著我國(guó)無(wú)人機(jī)技術(shù)裝備的發(fā)展成熟和售后服務(wù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面可以引進(jìn)無(wú)人機(jī)技術(shù)。近年來(lái)飛速發(fā)展起來(lái)的低空遙感技術(shù)，是一項(xiàng)通過(guò)在無(wú)人機(jī)平臺(tái)上搭載航空數(shù)碼相機(jī)來(lái)進(jìn)行航空攝影的地理信息數(shù)據(jù)快速獲取技術(shù)，自動(dòng)導(dǎo)航功能運(yùn)用imu/gps技術(shù)，在一千米以內(nèi)作業(yè)方式為低空作業(yè)，該技術(shù)具有靈活的機(jī)動(dòng)、反映迅速、準(zhǔn)確度高和可在云下進(jìn)行攝影等特點(diǎn)。無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為滿足我國(guó)重大需求的一項(xiàng)重要技術(shù)之一，主要作用方面有我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、應(yīng)急救災(zāi)、數(shù)字城市建設(shè)、處置突發(fā)事件、地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境變化監(jiān)測(cè)、礦山監(jiān)測(cè)以及工程設(shè)計(jì)等。到目前為止，無(wú)人機(jī)技術(shù)在我國(guó)得到了飛速的發(fā)展和應(yīng)用，并累積了很多技術(shù)資源。
2 無(wú)人機(jī)技術(shù)的概念
無(wú)人機(jī)測(cè)繪測(cè)量系統(tǒng)作為現(xiàn)代化測(cè)繪測(cè)量裝備體系的重要組成部分，不僅在測(cè)繪測(cè)量應(yīng)急保障服務(wù)中起著重要作用，也在國(guó)家政府部門的應(yīng)急救援體系中充當(dāng)著重要角色。推廣應(yīng)用無(wú)人機(jī)測(cè)繪測(cè)量技術(shù)，一是能夠有效提高測(cè)繪測(cè)量應(yīng)急服務(wù)保障水平，二是能夠有效的增強(qiáng)測(cè)繪測(cè)量成果，三是能夠有效促進(jìn)數(shù)字化城市建設(shè)的步伐，四是能夠有效的提高社會(huì)管理效能。
3 無(wú)人機(jī)技術(shù)在測(cè)繪測(cè)量方面的優(yōu)勢(shì)
3.1 無(wú)人機(jī)技術(shù)監(jiān)測(cè)高效迅速
對(duì)于應(yīng)急事件無(wú)人機(jī)能夠及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域采取大范圍監(jiān)測(cè)，能夠迅速生成監(jiān)測(cè)區(qū)域的清晰的圖像數(shù)據(jù)。其中單臺(tái)無(wú)人機(jī)的周監(jiān)測(cè)量最高可達(dá)2100平方公里左右，監(jiān)測(cè)效率得到大幅度的提升。
3.2 無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)范圍大且具宏觀性
針對(duì)不同航高無(wú)人機(jī)能夠進(jìn)行大范圍、高空間的監(jiān)測(cè)的同時(shí)，還能夠?qū)^小面積、地空間進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。另外，無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)可同時(shí)采用多架無(wú)處理效率高人機(jī)、多次監(jiān)測(cè)的方式對(duì)上萬(wàn)平方公里的監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)作業(yè)。經(jīng)過(guò)多光譜分析，可以得到大范圍監(jiān)測(cè)區(qū)域的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)信息，并將傳統(tǒng)點(diǎn)信息和得到的信息相結(jié)合，得到整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的信息。監(jiān)測(cè)區(qū)域情況可以利用三維仿真模擬技術(shù)來(lái)進(jìn)行宏觀展示，同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)能為相關(guān)部門的決策提供便利。
3.3 具有很高的處理效率
無(wú)人機(jī)技術(shù)的影像分辨率的范圍在0.1～0.5米之間，比目前國(guó)內(nèi)外的高分辨衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的分辨率都要高，同時(shí)，其采集數(shù)據(jù)速度較快，處理效率也很高。
3.4 具有很強(qiáng)的周期性
無(wú)人機(jī)技術(shù)可以與GIS或遙感應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集成處理，測(cè)繪測(cè)量應(yīng)用也能夠很便捷快速的進(jìn)行搭載，為測(cè)繪測(cè)量工作的綜合性和周期性提供了良好的保障服務(wù)。
4 無(wú)人機(jī)技術(shù)在測(cè)繪測(cè)量中的應(yīng)用
4.1 低空無(wú)人機(jī)測(cè)繪測(cè)量遙感系統(tǒng)的應(yīng)用
常規(guī)航空攝影較為困難地區(qū)一般包括起降條件不好、云層位置偏低以及有高山處，在此區(qū)域內(nèi)使用無(wú)人機(jī)測(cè)繪測(cè)量加護(hù)，能夠高效、迅速的得到精確的高得到航空影像，大幅度提升測(cè)繪測(cè)量的現(xiàn)勢(shì)性和測(cè)繪測(cè)量應(yīng)急保障服務(wù)水平的同時(shí)，還能高效率的處理獲得的高精度影像資料，并在監(jiān)測(cè)城市變化、城市規(guī)劃、重大工程、國(guó)土資源遙感監(jiān)測(cè)、應(yīng)急救災(zāi)、開發(fā)在原監(jiān)測(cè)與評(píng)估農(nóng)林、建設(shè)新農(nóng)村、城鎮(zhèn)等方面起著重要作用，還能夠加快我國(guó)的城市建設(shè)，提高社會(huì)管理水平等。在測(cè)繪測(cè)量行業(yè)推廣和發(fā)展低空無(wú)人機(jī)測(cè)繪測(cè)量遙感系統(tǒng)具有非常重要的意義，能夠迫切的解決測(cè)繪測(cè)量成果的現(xiàn)勢(shì)性，能夠大幅度的提升應(yīng)急服務(wù)保障水平，對(duì)于建設(shè)數(shù)字中國(guó)、構(gòu)建數(shù)字城市都有著不可替代的重要作用。低空無(wú)人機(jī)測(cè)繪測(cè)量遙感系統(tǒng)有很多方面的優(yōu)勢(shì)，例如機(jī)動(dòng)靈活、反應(yīng)迅速敏捷、精確度高、性能可靠安全、資金花費(fèi)較少、應(yīng)用范圍大等，因此，國(guó)家測(cè)繪局應(yīng)該對(duì)此技術(shù)進(jìn)行推廣和發(fā)展，并大力支持地方測(cè)繪隊(duì)伍在測(cè)繪測(cè)量過(guò)程中應(yīng)用該技術(shù)。另外，研發(fā)人員也要積極進(jìn)行研發(fā)工作并做好市場(chǎng)需求調(diào)研，在客戶需要的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)，還要建立健全售后服務(wù)機(jī)制體系，積極建立技術(shù)研發(fā)、運(yùn)行維護(hù)、技術(shù)培訓(xùn)、售后服務(wù)以及技術(shù)更新等一條龍式服務(wù)，建立完善的低空無(wú)人機(jī)測(cè)繪測(cè)量系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。
4.2 無(wú)人飛艇低空航測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用
此系統(tǒng)能夠在低空條件下獲得分辨率高、清晰度高的影像資料，很大程度上解決了大比例尺測(cè)圖的需要。此系統(tǒng)配備自檢校的特寬較低空數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)獨(dú)特設(shè)計(jì)的檢校軟件和像片重疊關(guān)系糾正機(jī)械形變所造成的誤差。通過(guò)邊緣現(xiàn)場(chǎng)來(lái)彌補(bǔ)因相機(jī)姿態(tài)角偏旋所帶來(lái)的精確度誤差的問題。同時(shí)，此系統(tǒng)大幅度的減少了成像系統(tǒng)的重量，滿足了無(wú)人及低空航測(cè)的需求。另外，map-at/cs軟件提升了整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，影像處理能力較高，非常適合低空無(wú)人機(jī)航測(cè)。
4.3 中測(cè)系列無(wú)人機(jī)測(cè)繪測(cè)量遙感系統(tǒng)
此系統(tǒng)有三種型號(hào)：垂直尾、雙發(fā)和倒桅尾。此系統(tǒng)的特點(diǎn)在于機(jī)動(dòng)性好、適應(yīng)性好、運(yùn)行花費(fèi)小，適合應(yīng)用于新農(nóng)村建設(shè)測(cè)繪和應(yīng)急測(cè)繪等。其中，雙發(fā)型中測(cè)無(wú)人機(jī)在雪域高原的第一次航測(cè)，也是在青藏高原地區(qū)無(wú)人機(jī)測(cè)繪測(cè)量遙感系統(tǒng)的首次應(yīng)用。另外，此系統(tǒng)還是國(guó)內(nèi)首次在gps導(dǎo)航控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了定點(diǎn)曝光攝影和自動(dòng)偏旋修正技術(shù)，配備了精度高的幾何檢校標(biāo)定的小型數(shù)字相機(jī)，能夠滿足大比例尺測(cè)圖的需要。
作為我國(guó)航空遙感技術(shù)體系的重要組成成分的低空無(wú)人機(jī)飛行器航測(cè)遙感系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)上看具有良好的系統(tǒng)性，從產(chǎn)品上看具有良好的實(shí)用性，從技術(shù)上看具有良好的創(chuàng)新性。被廣泛應(yīng)用在建設(shè)新農(nóng)村、建設(shè)數(shù)字化城市、抗震救災(zāi)以及國(guó)家的重大工程等方面。
4 結(jié)束語(yǔ)
無(wú)人機(jī)技術(shù)在推動(dòng)測(cè)量測(cè)繪科技不斷創(chuàng)新以及提升測(cè)量測(cè)繪保障服務(wù)能力方面起著重要作用，還能夠促進(jìn)相關(guān)部門對(duì)所需的地理信息進(jìn)行及時(shí)的掌握，幫助國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)社會(huì)信息化，從而促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。
【參考文獻(xiàn)】
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第2篇：低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)范文
1.無(wú)人機(jī)技術(shù)概述
無(wú)人機(jī)，簡(jiǎn)言之就是無(wú)人駕駛的飛機(jī)，英文縮寫“UAV”，是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和系統(tǒng)程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。無(wú)人機(jī)實(shí)際上是無(wú)人駕駛飛行器的統(tǒng)稱，從技術(shù)角度定義觸發(fā)可以分為：無(wú)人直升機(jī)、無(wú)人固定翼機(jī)、無(wú)人多旋翼飛行器等多種機(jī)型。
1 . 1無(wú)人機(jī)的工作原理
無(wú)人機(jī)機(jī)體通常偏小，由機(jī)體、飛機(jī)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、發(fā)射回收系統(tǒng)、電源系統(tǒng)五大主體部分構(gòu)成，飛機(jī)控制系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)飛行控制的關(guān)鍵，是飛機(jī)的“心臟”；數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)主要功能是準(zhǔn)確傳輸遙控的指令，保障數(shù)據(jù)信息在控制人員與無(wú)人機(jī)之間進(jìn)行高效、有序的實(shí)時(shí)傳輸；發(fā)射回收系統(tǒng)是確保無(wú)人機(jī)可以順利飛抵標(biāo)準(zhǔn)高度及安全返回，實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用的系統(tǒng)保障。無(wú)人機(jī)不同的機(jī)型，其功能也有所差別，無(wú)人直升機(jī)、無(wú)人固定翼飛機(jī)、無(wú)人多旋翼飛行器特點(diǎn)如下表所示。
1 . 2無(wú)人機(jī)特點(diǎn)
無(wú)人機(jī)是近年來(lái)在民用領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注的適用性較強(qiáng)的科學(xué)技術(shù)，是飛行、遙控、遙測(cè)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的完美融合，較之于傳統(tǒng)的測(cè)量手段，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
1.2.1數(shù)據(jù)信息精度高
無(wú)人機(jī)在軍用領(lǐng)域具有較多的經(jīng)驗(yàn)，民用領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)間短且多是低空飛行，高度一般在50～1000m左右，對(duì)于地形地貌的圖像捕捉屬于近景測(cè)量，精度屬于亞米級(jí)別，測(cè)量范圍在0.1～0.5m之間。
1.2.2機(jī)動(dòng)、實(shí)時(shí)、高效
無(wú)人機(jī)因其較低的飛行高度，不受傳統(tǒng)飛行器航空管制的約束，而且受天氣的影響較小，機(jī)動(dòng)性高，可以全天候接受飛行任務(wù)。相較于傳統(tǒng)的人操控飛行器，無(wú)人機(jī)成本較低，攜帶的攝影器材成本也不高，可以進(jìn)行低空全景的數(shù)據(jù)采集，有效降低成本的同時(shí)提高了數(shù)據(jù)信息的采集效率。
1.2.3安全、靈活
無(wú)人機(jī)對(duì)于起降場(chǎng)地沒有特殊要求，適應(yīng)性極強(qiáng)，運(yùn)行操控準(zhǔn)備時(shí)間也較短，控制人員通常在經(jīng)過(guò)短暫培訓(xùn)后即可以進(jìn)行無(wú)人機(jī)操作。同時(shí)，無(wú)人機(jī)不需要人員進(jìn)行實(shí)機(jī)機(jī)體內(nèi)的操作，在天氣條件惡劣的時(shí)候也可以進(jìn)行測(cè)量作業(yè)，而且可以避免相應(yīng)的人員傷害情況，安全性高。
1.2.4全方位測(cè)量
無(wú)人機(jī)對(duì)于數(shù)據(jù)信息的采集可以實(shí)現(xiàn)高精度的要求。無(wú)人機(jī)通常攜帶高精度的成像設(shè)備對(duì)地面影像進(jìn)行采集，也可以進(jìn)行垂直或者斜影拍攝，通過(guò)垂直的拍攝行程地形的平面數(shù)據(jù)，對(duì)地形、建筑物進(jìn)行低空多角度的拍攝獲取高分辨率的紋理影像，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地貌進(jìn)行全方位的數(shù)據(jù)采集。理論而言，三顆遙感衛(wèi)星即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全球地面的全覆蓋，通過(guò)與衛(wèi)星遙感技術(shù)的結(jié)合，可以限度擴(kuò)大無(wú)人機(jī)測(cè)量的范圍。數(shù)據(jù)信息也是通過(guò)衛(wèi)星或者地面信息站點(diǎn)進(jìn)行傳輸，對(duì)地形的全方位數(shù)據(jù)采集，有效的解決的遙感技術(shù)與傳統(tǒng)航測(cè)技術(shù)對(duì)于地面復(fù)雜地形的遮擋問題，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)的互補(bǔ)及數(shù)據(jù)的全方位采集。
2.無(wú)人機(jī)技術(shù)在水利水電工程測(cè)量中的應(yīng)用
水利水電工程需要在地形條件較為復(fù)雜的區(qū)域施工，對(duì)地形測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性是工程設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)，更是工程有序、安全進(jìn)展的重要保障。在工程測(cè)量中，人為測(cè)量方式受地形地貌的限制較大，衛(wèi)星遙感在小面積的數(shù)據(jù)精確性方面又有不足，與傳統(tǒng)的航空測(cè)繪作業(yè)活動(dòng)相比，無(wú)人機(jī)具有機(jī)動(dòng)靈活、反應(yīng)迅速等諸多優(yōu)點(diǎn)，是DEM數(shù)據(jù)獲取的一項(xiàng)重要手段，能夠填補(bǔ)通用航空在小面積、大比例尺攝影測(cè)量方面的空白，實(shí)用性較強(qiáng)。
2 . 1數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)性
水利水電工程建設(shè)涉及生態(tài)環(huán)境、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控等多個(gè)方面，無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)信息的高效、高精等實(shí)時(shí)性特征對(duì)于及時(shí)把握第一手的工程現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息具有重要作用。利用無(wú)人機(jī)，搭配空間信息技術(shù)，有效結(jié)合中低空無(wú)人機(jī)遙感測(cè)量數(shù)據(jù)與衛(wèi)星空間技術(shù)的大范圍數(shù)據(jù)信息，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程周邊環(huán)境的全覆蓋，建立科學(xué)的工程設(shè)計(jì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程中存在的問題或者引起周邊水土資源的變化，采取切實(shí)有效的優(yōu)化措施，提高工程建設(shè)使用中的實(shí)效性。
2 . 2實(shí)現(xiàn)科學(xué)的水域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)
水利水電工程對(duì)區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境具有重大的影響，需要對(duì)水文信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)的檢測(cè)，掌握及時(shí)有效的數(shù)據(jù)，綜合全面的分析環(huán)境影響。區(qū)域內(nèi)的水文信息每時(shí)每刻都在發(fā)生著變化，依據(jù)傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯然不具有時(shí)效性，無(wú)人機(jī)的遙感測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水文信息的實(shí)時(shí)采集，通過(guò)高精度的影像收集設(shè)備，經(jīng)過(guò)對(duì)比分析呈現(xiàn)出水文環(huán)境的變化，不僅有助于降低人力、物力測(cè)繪成本，也有助于提高監(jiān)測(cè)效率。通過(guò)全民水域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的收集，依據(jù)科學(xué)的信息處理流程，對(duì)分區(qū)域的水文信息匯集成像，準(zhǔn)確獲取不同區(qū)域水文信息的面積、類型、權(quán)屬及分布，建立切實(shí)有效的不同部門的聯(lián)合機(jī)構(gòu)，構(gòu)建水域動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的檢測(cè)及管理機(jī)構(gòu)，既保障水利水電工程的順利運(yùn)轉(zhuǎn)，更保障生態(tài)環(huán)境的平衡。
2.3促進(jìn)防汛工作開展
2004年7月，無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于暴雨引起的廣西桂平市蒙圩鎮(zhèn)洪澇災(zāi)害調(diào)查，第一時(shí)間獲取了洪澇區(qū)、退水區(qū)、非洪澇區(qū)等信息的遙感圖，為抗險(xiǎn)救災(zāi)提供了重大幫助，這也是我國(guó)首次利用自控?zé)o人駕駛飛機(jī)對(duì)洪澇災(zāi)害的遙感監(jiān)測(cè)的紀(jì)錄。無(wú)人機(jī)的高機(jī)動(dòng)性、低成本、數(shù)據(jù)影像收集快速、高效性，是空間數(shù)據(jù)收集的重要方式。水利水電工程在提供電力資源的同時(shí)，也是調(diào)節(jié)水流、防汛抗旱的基礎(chǔ)工程保障，在日常的防汛檢查中，無(wú)人機(jī)可以有效克服交通不暢、地形條件惡劣的影響，全時(shí)、全方位的進(jìn)行滯洪區(qū)的水域環(huán)境監(jiān)測(cè)，立體化的查看水庫(kù)、敵方等險(xiǎn)工險(xiǎn)段，為管理控制人員提供第一手的信息資料，有助于形成更科學(xué)、合理的管理系統(tǒng)。同時(shí)，無(wú)人機(jī)機(jī)體小，便于攜帶，對(duì)其降落場(chǎng)地也沒有特殊要求，一旦發(fā)生洪險(xiǎn)，人可以在安全區(qū)域進(jìn)行操作，無(wú)人機(jī)進(jìn)入出險(xiǎn)區(qū)域，有效的降低了人身傷害的風(fēng)險(xiǎn)。
第3篇：低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)范文
Abstract： In recent years， UAV is increasingly applied in low-altitude aerial survey. In survey， ensuring field quality and efficiency is very necessary. Combined with practical experience and the main factors influencing the type of surveying and mapping low-altitude UAV route design， basic parameters， this paper mainly introduces general steps of the course design and the influence of the high pixel and long focal length camera on the ground resolution， aerial partition area and the efficiency in relief a large area； And how to ensure that there are enough overlapping degree between aerial photos， how to optimize the routes in the partition. In the end， it puts forward the high pixel， long-focus camera has a better applicability in volatile regions.
關(guān)鍵詞： 地面分辨率；重疊度；航攝分區(qū)
Key words： ground resolution；overlapping degree；aerial partition
中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）30-0192-02
0 引言
近年來(lái)，無(wú)人機(jī)以其“高分辨率，高靈活性，高效率，低成本”的特點(diǎn)在測(cè)繪、軍事偵察、重大自然災(zāi)害和公共事件災(zāi)害的應(yīng)急救災(zāi)工作等領(lǐng)域已經(jīng)有著廣泛的應(yīng)用。在精度要求較高的測(cè)繪應(yīng)用服務(wù)中，將無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái)應(yīng)用于攝影測(cè)量是對(duì)傳統(tǒng)攝影測(cè)量數(shù)據(jù)獲取方式的有效補(bǔ)充。它克服了傳統(tǒng)攝影測(cè)量數(shù)據(jù)獲取在精度，成本，分辨率，靈活性等方面的缺點(diǎn)，使測(cè)繪單位可以真正按照任務(wù)需要組織實(shí)行攝影測(cè)量。然而測(cè)繪型無(wú)人機(jī)缺點(diǎn)也明顯，本文就地形起伏較大區(qū)域測(cè)繪型低空無(wú)人機(jī)航線設(shè)計(jì)方法和如何優(yōu)化航線作了介紹，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)論證得出結(jié)論。
1 航線設(shè)計(jì)
航線設(shè)計(jì)是在綜合考慮了影響因素后，根據(jù)實(shí)際情況求取相關(guān)參數(shù)。
1.1 影響因素 影響航線的設(shè)計(jì)的因素總結(jié)起來(lái)有：地形因素、重疊度及分辨率、測(cè)區(qū)邊界、飛機(jī)的起降安全性、飛機(jī)的最大安全航程等。
1.2 主要參數(shù) 航線設(shè)計(jì)中要確定的主要參數(shù)：地面分辨率、相對(duì)航高、攝影基線、旁向間隔，其確定方法分別如下：
1.2.1 地面分辨率 地面分辨率是衡量遙感圖像（或影像）能有差別地區(qū)分開兩個(gè)相鄰地物的最小距離的能力。
1.2.2 相對(duì)航高、攝影基線、旁向間隔計(jì)算公式：
H=f×GSD/a（1）
S1=2×H×tan（θ1×π/360）×（1-o1）（2）
S2=2×H×tan（θ2×π/360）×（1-o2）（3）
式中：H：相對(duì)航高，單位為米；f：鏡頭焦距，單位毫米；a：象元尺寸，單位為毫米；GSD：地面分辨率，單位為米；S1：攝影基線，單位為米；S2：旁向間隔，單位為米；θ1、θ2為航向、旁向視場(chǎng)角，單位為度：o1、o2為航向、旁向重疊度。
1.3 航線設(shè)計(jì)主要步驟
第一步：根據(jù)已知高程數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行航攝分區(qū)，確定分區(qū)基準(zhǔn)面高程。第二步：根據(jù)任務(wù)要求確定測(cè)圖分辨率GSD，選定能滿足要求的相機(jī)，按上面（1）式算出相對(duì)航高H，并計(jì)算無(wú)人機(jī)相對(duì)于起降場(chǎng)地的飛行高度。第三步：結(jié)合要求給出的重疊度，按照上面（2）、（3）兩式計(jì)算S1、S2的值。第四步：在綜合上面各航線設(shè)計(jì)影響因素后，同時(shí)結(jié)合前三步算得的值設(shè)計(jì)出航線敷設(shè)滿整個(gè)測(cè)區(qū)。
2 航線優(yōu)化
山區(qū)地形起伏會(huì)對(duì)航片的分辨率、重疊度產(chǎn)生影響，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：
2.1 選用長(zhǎng)焦距、高像素相機(jī) 對(duì)分辨率變化的影響：以云南某測(cè)區(qū)為例，該測(cè)區(qū)位于云南西南部，地形起伏較大，面積約為31平方公里，其最低點(diǎn)高程約為1240米，最大值高程約為1600米，統(tǒng)計(jì)計(jì)算得其基準(zhǔn)面高程約為1400米，表1列出了幾種常用于低空無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量的相機(jī)，對(duì)該測(cè)區(qū)進(jìn)行1：2000測(cè)圖時(shí)其相對(duì)航高、最高、最低點(diǎn)分辨率、及其與基準(zhǔn)面分辨率差值的變化率。
由表1可以看出，相對(duì)航高最大的Rollei DB57其產(chǎn)生的地面分辨率變化率最小，而相對(duì)航高最低的Conon EOS 5D Mark II 24產(chǎn)生的地面分辨率變化率最大，因此在地形起伏較大的地區(qū)選用長(zhǎng)焦距，高像素的相機(jī)可以抑制因地形起伏導(dǎo)致的分辨率的變化。
對(duì)航攝航攝分區(qū)的影響：為了使攝影分區(qū)內(nèi)地形高差不超過(guò)1/6H，使用更高像素的長(zhǎng)焦距相機(jī)在獲得同等分辨率的影像時(shí)，該類相機(jī)的相對(duì)航高會(huì)比短焦距相機(jī)的相對(duì)航高更高，此時(shí)1/6H值將更大，Rollei DB57相機(jī)的1/6H最大，一般情況下會(huì)使航攝分區(qū)面積增大，分區(qū)數(shù)更少，對(duì)地形起伏區(qū)域具有更好的適應(yīng)性。
對(duì)作業(yè)效率的影響：對(duì)上面例子所用測(cè)區(qū)，用UP30地面控制站對(duì)表1所列的幾種相機(jī)進(jìn)行1：2000測(cè)圖航線設(shè)計(jì)，得總航程：（前提是相同的重疊度、同一無(wú)人機(jī)平臺(tái)、同一起飛場(chǎng)地、一個(gè)架次飛完該測(cè)區(qū)、以該測(cè)區(qū)最高點(diǎn)相對(duì)實(shí)際航高計(jì)算航向S1、S2并均勻布滿該測(cè)區(qū)，不考慮測(cè)區(qū)地形起伏超過(guò)了1/6H）。
由上面介紹知，高像素，長(zhǎng)焦距的相機(jī)對(duì)于地形起伏航線優(yōu)化效果明顯，不僅可以抑制分辨率變化，增大航攝分區(qū)面積，還可以提高作業(yè)效率。不足之點(diǎn)是高像素，長(zhǎng)焦距的相機(jī)價(jià)格更貴，而且其相對(duì)航高更高，飛機(jī)容易飛進(jìn)云里，對(duì)于天氣要求更嚴(yán)格。
2.2 最高點(diǎn)相對(duì)實(shí)際航高計(jì)算S1、S2 由公式（2）、（3）知，低的地方重疊度高，高的地方重疊度低。為了保證在起伏較大地區(qū)，航片有大于等于設(shè)計(jì)的重疊度，以分區(qū)最高點(diǎn)的實(shí)際相對(duì)航高計(jì)算S1、S2。以攝影分區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)實(shí)際相對(duì)航高計(jì)算攝影基線，航向間隔長(zhǎng)度能保證有足夠的重疊度。不足之處是由該方法得到的攝影基線，航向間隔長(zhǎng)度是最短的，如果直接敷整個(gè)分區(qū)的話，會(huì)使總航線變長(zhǎng)，降低效率。
2.3分區(qū)內(nèi)優(yōu)化 由（2）、（3）式知當(dāng)重疊度一定的時(shí)候，當(dāng)相對(duì)實(shí)際H越大，S1、S2也將越大，就會(huì)減小總航程和照片數(shù)量，而對(duì)同一航攝分區(qū)內(nèi)再分塊計(jì)算時(shí)就可以使H變大，提高外業(yè)和內(nèi)業(yè)作業(yè)效率。不足之處是同一航攝分區(qū)分塊處理會(huì)增加航線設(shè)計(jì)者的工作量，同時(shí)外業(yè)航拍時(shí)會(huì)涉及到變高，具有一定危險(xiǎn)性。
3 結(jié)語(yǔ)
航線設(shè)計(jì)綜合了各種影響因素的最終結(jié)果，要求其符合規(guī)范要求的同時(shí)還要使其盡量?jī)?yōu)化，以提高作業(yè)效率。在地形起伏較大區(qū)域選用高像素，長(zhǎng)焦距的相機(jī)能有效抑制分辨率變化、增大航攝分區(qū)面積及提高作業(yè)效率。同時(shí)以最高點(diǎn)相對(duì)實(shí)際航高計(jì)算得到的航向間隔、攝影基線能保持相鄰航片有足夠的重疊度；分區(qū)內(nèi)優(yōu)化可以提高減少航程和航片數(shù)量，提高效率。本文的不足之處在于沒有考慮相機(jī)姿態(tài)角變化對(duì)航片重疊度的影響。下一步將嘗試根據(jù)高程點(diǎn)信息，相機(jī)參數(shù)，無(wú)人機(jī)最大安全航程編程實(shí)現(xiàn)航線自動(dòng)生成。
參考文獻(xiàn)：
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第4篇：低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)范文
關(guān)鍵詞：遙感圖像處理；匹配校正；目標(biāo)定位
中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2007)18-31713-02
The Image of Remote Sensing Image Processing and its Application in Military Goal Location
WANG Nan,DENG Ling-bo,HE Hong-feng
(College of PLA artillery, Hefei 230031,China)
Abstract:For remote sensing, image has carried out preliminary introduction; Have put forward a kind of military goal location method; Verify using experiment for this goal location method; For its application, prospect is looked ahead.
Key words:The image of remote Sensing Image Processing;Match to rectify;Goal location
1 前言
隨著科技的不斷進(jìn)步,遙感工具的使用越來(lái)越頻繁,人們能夠從高空以及太空中來(lái)觀察人類居住的地球，也能夠利用獲得的遙感圖像進(jìn)行一系列研究和探索?，F(xiàn)已應(yīng)用于農(nóng)林業(yè)、測(cè)繪、地質(zhì)勘探、水利、氣象、環(huán)境保護(hù)以及軍事等部門，并取得了很好的效益。
軍事目標(biāo)是一項(xiàng)特殊的研究?jī)?nèi)容，如何充分利用遙感圖像資料來(lái)分析和定位軍事目標(biāo)是需要解決的主要問題。遙感圖像資料主要來(lái)自遙感衛(wèi)星以及偵察飛機(jī)拍攝的影像資料，本文主要研究利用無(wú)人偵察飛機(jī)拍攝的影像資料對(duì)軍事目標(biāo)進(jìn)行定位的問題。
2 遙感圖像處理技術(shù)概論
遙感圖像處理是遙感技術(shù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它直接影響到遙感信息的增強(qiáng)提取和分析應(yīng)用效果。
遙感圖像處理技術(shù)一般可以分為兩大類。一是光學(xué)處理技術(shù)，它可以分為機(jī)械光學(xué)和光化學(xué)處理兩種方法，機(jī)械光學(xué)又稱電子光學(xué)或物理光學(xué)，主要是利用相干光光源作圖像處理，譬如密度分割、位相交換、等照度變換等內(nèi)容；光化學(xué)處理是依據(jù)攝影光化學(xué)原理，利用非相干光光源，即普通暗房攝影處理方法進(jìn)行圖像處理，它可以進(jìn)行圖像鑲嵌、圖像增強(qiáng)（包括反差調(diào)整、彩色增強(qiáng)、比值處理、邊緣增強(qiáng)、黑白發(fā)色等）、圖像密度分割、假彩色合成以及信息復(fù)合處理等；二是計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)，它可以精確地進(jìn)行幾何定位與幾何校正，還可以多功能地進(jìn)行圖像鑲嵌、圖像增強(qiáng)（包括線性變換、直方圖均衡、彩色增強(qiáng)、比值處理等等）、圖像分類、圖像統(tǒng)計(jì)分析、多波段圖像組合以及信息復(fù)合處理等。這些處理結(jié)果在地表環(huán)境要素不太復(fù)雜的情況下，完全可以定量化精確分析，應(yīng)用效果比較好。這里，我們主要就數(shù)字圖像處理中的幾何校正等方面進(jìn)行研究與分析。
除此之外，遙感圖像處理技術(shù)開始進(jìn)行信息復(fù)合的研究應(yīng)用工作。這種處理技術(shù)主要是綜合使用現(xiàn)有的遙感資料，挖掘遙感資料所提供的全部信息。其作用是能夠進(jìn)行地物信息的驗(yàn)證、補(bǔ)充與更新，提高了遙感信息的實(shí)用價(jià)值。因此可以說(shuō)，信息復(fù)合處理技術(shù)實(shí)際上是建立遙感資料信息庫(kù)的有效方法之一。
3 目標(biāo)定位方法
傳統(tǒng)的對(duì)計(jì)劃外目標(biāo)定位主要依靠人工現(xiàn)地判定，不僅精度得不到保證，而且作業(yè)時(shí)間一般來(lái)說(shuō)較長(zhǎng)。隨著科技的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的遙感衛(wèi)星運(yùn)用到軍事中，使目標(biāo)定位有了更進(jìn)一步的發(fā)展。但現(xiàn)階段這些高技術(shù)定位裝備只能保障戰(zhàn)略、戰(zhàn)役目標(biāo)的定位，對(duì)一般戰(zhàn)斗中出現(xiàn)的目標(biāo)還不能達(dá)到及時(shí)精確的保障。因此，利用低空無(wú)人偵察機(jī)的遙感圖像信息來(lái)對(duì)作戰(zhàn)中出現(xiàn)的目標(biāo)進(jìn)行定位，是很有研究?jī)r(jià)值的。
3.1圖像信息的獲取
圖像信息獲取過(guò)程工作原理為接收天線收到“無(wú)人機(jī)”發(fā)出的偵察圖像信號(hào)后，經(jīng)高頻電路送下變頻電路進(jìn)行信息處理，輸出中頻信號(hào)，經(jīng)調(diào)制跟蹤環(huán)解調(diào)，經(jīng)7M低通濾波器提純出視頻信號(hào)，經(jīng)視頻放大和去加重電路后送往視頻分配器分為兩路標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，計(jì)算機(jī)便可將得到的圖像實(shí)時(shí)記錄并顯示。
信息接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用了圖像同步跟蹤和存儲(chǔ)技術(shù)。信息接收系統(tǒng)接收到“無(wú)人機(jī)”發(fā)射的視頻圖像后，利用圖像采集軟件通過(guò)視頻信息采集卡截取“無(wú)人機(jī)”獲取的戰(zhàn)場(chǎng)視頻圖像，整個(gè)過(guò)程將采用多線程操作方式處理視頻圖像的采集與存儲(chǔ)的接收事件。線程之間同步協(xié)調(diào)則以二進(jìn)制形式融合將圖像文件進(jìn)行同步存儲(chǔ)，以便于利用其對(duì)圖像信息進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
3.2“三點(diǎn)”匹配定位方法
應(yīng)當(dāng)指出，遙感圖像處理技術(shù)一般要以常規(guī)資料與人為經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，即指處理人員最好要具備豐富的專業(yè)知識(shí)，這樣才能得到理想的處理結(jié)果；同時(shí)也要采用多種處理方法的綜合研究，才能滿足各種專題信息的研究。因此在實(shí)際工作中，對(duì)一幅遙感圖像應(yīng)當(dāng)使用哪種方法和哪些技術(shù)手段，必須根據(jù)應(yīng)用目的以及現(xiàn)有技術(shù)條件的可能來(lái)選擇，講究實(shí)效，使遙感圖像處理技術(shù)真正為遙感應(yīng)用服務(wù)。
由于圖像信息是通過(guò)“無(wú)人機(jī)”的航拍而獲取的，而在“無(wú)人機(jī)”拍攝過(guò)程中，又可能會(huì)受到天氣、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、拍攝區(qū)域地形狀況、“無(wú)人機(jī)”飛行姿態(tài)等一系列因素的影響，通常會(huì)導(dǎo)致獲取的遙感圖像是發(fā)生了畸變的傾斜圖像。因此，在遙感圖像信息處理過(guò)程中，關(guān)鍵要實(shí)現(xiàn)對(duì)傾斜圖像的匹配校正。
3.2.1匹配校正方法
在匹配校正過(guò)程（也即傾斜圖像幾何校正的過(guò)程）中，由于目標(biāo)附近GCP信息因受戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的影響，獲得其信息非常困難，所以匹配過(guò)程應(yīng)該使用盡量少的GCP。我們通過(guò)已知目標(biāo)附近的三個(gè)GCP的坐標(biāo)，將傾斜圖像進(jìn)行幾何校正。由于只使用了三個(gè)GCP，每個(gè)控制點(diǎn)的選取對(duì)校正結(jié)果的影響都很大，因此控制點(diǎn)一般選取地面上容易確定的標(biāo)志物，如交叉路口、河流的盡頭等。此外，控制點(diǎn)的選取應(yīng)盡可能地分散，若三個(gè)GCP在共線，是不能夠建立仿射坐標(biāo)系的。
圖1 “三點(diǎn)”匹配定位原理圖
3.2.2匹配校正算法模型
如圖2和圖3 所示，設(shè)要求任意點(diǎn)P'在傾斜圖像坐標(biāo)空間中的坐標(biāo)位置，首先建立仿射坐標(biāo)系。在傾斜圖像中以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，AB向量為橫軸方向，AC向量為縱軸方向建仿射坐標(biāo)系XfOfYf；在物空間中以A'為坐標(biāo)原點(diǎn)，A'B'向量為橫軸方向，A'C'向量為縱軸方向建仿射坐標(biāo)系Xf'Of'Yf'。
圖2 傾斜圖像坐標(biāo)空間
圖3 正視圖像坐標(biāo)空間
過(guò)P'點(diǎn)作A'B'、A'C' 的平行線分別交A'C' 、A'B'于 N'、M'點(diǎn)，并求出M' 、N'點(diǎn)坐標(biāo)ZM' 、ZN' ；求出 M'、N' 點(diǎn)在傾斜圖像坐標(biāo)空間中坐標(biāo)M、N的坐標(biāo)ZM 、ZN ；再分別過(guò)M、N點(diǎn)作AC、AB的平行線，并交于點(diǎn)P，則P點(diǎn)即是P'點(diǎn)在傾斜圖像坐標(biāo)空間中的位置，得Zp=ZA+AP 。
4 實(shí)驗(yàn)
我們可使用該方法對(duì)目標(biāo)定位進(jìn)行程序驗(yàn)證。選取無(wú)人偵察校射飛機(jī)航拍的圖像來(lái)進(jìn)行校正試驗(yàn)，效果如圖4、圖5所示。
可以看到，利用三個(gè)控制點(diǎn)完全可對(duì)遙感圖像進(jìn)行較為精確的匹配定位，進(jìn)而通過(guò)預(yù)定程序可迅速準(zhǔn)確地確定目標(biāo)中心的坐標(biāo)。因?yàn)槲覀兯岢龅乃惴ㄊ腔谂臄z的物體離航拍的像機(jī)距離相同的假設(shè)，所以飛機(jī)離物體的距離越遠(yuǎn)，待測(cè)的物體離GCP的距離越近，則校正的效果越好。
5 結(jié)束語(yǔ)
在航拍、攝影測(cè)量以及軍事上的無(wú)人機(jī)攝像，所拍攝的對(duì)象大部分并不是在攝像機(jī)的正下方，而是與攝像機(jī)的正下方有一定的距離，從而導(dǎo)致所拍攝出來(lái)的圖像不是正視圖，而是具有幾何變形的斜視圖。很多時(shí)候我們需要的是圖像的正視圖，或者能夠通過(guò)若干個(gè)地面控制點(diǎn)GCP（Ground Control Point，遙感圖像上易于識(shí)別，并可精確定位的點(diǎn)）的位置來(lái)計(jì)算圖像上的其他點(diǎn)的具置坐標(biāo)，所以將一幅遙感傾斜圖像校正為正視圖或者與GIS中的電子地圖進(jìn)行匹配是很有價(jià)值的。匹配前我們所能利用的有用信息往往是有限的，所以好的匹配校正算法不僅能達(dá)到較好的校正效果，同時(shí)也只需比較少的信息。要確定一個(gè)平面至少需要三個(gè)控制點(diǎn)，本文提出的算法利用地面上的三個(gè)控制點(diǎn)即可以將傾斜圖像校正為一幅所需的正視圖，原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
圖4 無(wú)人偵察校射飛機(jī)航拍圖像
圖5 幾何校正后與數(shù)字地圖匹配效果
且使用該定位方法，只要使用的GIS數(shù)據(jù)有足夠的精度，遙感圖像匹配定位就有較高的精度，完全可滿足戰(zhàn)術(shù)級(jí)的要求。此外，由于GIS在軍事上的應(yīng)用MGIS已經(jīng)相當(dāng)成熟，而本文中圖像信息處理的核心算法已經(jīng)方便地集成到MGIS系統(tǒng)中，因此，在應(yīng)用方面將是較為成熟和廣泛的。
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