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小型数码航空摄影测量应用

发布日期:2018-05-22 00:00 浏览量:1210

  在航空遥感领域,小型数码航空摄影测量技术由于具有机动、快速、经济、安全等技术优势,正异军突起,受到广泛关注。微电子、微电机技术、信息技术、智能技术和航空技术的飞速发展使无人飞行器技术趋于成熟。性能日臻完善,已从研究阶段发展到应用阶段。各种数字化、重量轻、体积小、探测精度高的新型机载遥感传感器的不断问世。也大大拓展了无人飞行器的应用范围和应用领域,将使其成为未来军用和民用的主要航空遥感平台之一,可广泛用于土地利用动态监测、矿产资源勘探、地质环境与灾害勘察、海洋资源与环境监测、地形图更新、林业草场监测以及农业、水利、电力、交通、公安、军事等领域。


  1.小型数码航空摄影测量技术简介

  小型数码航空摄影测量技术是应用无人驾驶飞行器,搭载高分辨率数字遥感设备,获取地面大量的多时相、多光谱、高分辨率的丰富影像数据.经过处理后形成各种行业需求的测绘产品的一种测量技术。小型数码航空摄影测量技术是航空、自动化控制、微电子、空气动力学、无线电、遥感、地理信息、GPS定位及导航等众多技术的结合,通过RS、GIS、GPS,自动化控制,微电子以及通信等技术的集成应用。建立一套低空高分辨率和高精度定位数据快速获取系统成为目前测绘市场的需求。该系统可应用于大比例尺地形图的测绘和修补测、地震勘探区块最新影像图的获取以及虚拟现实三位景观制作等方面。该系统能够实现数字化、模块化和智能化,自动化程度高,控制精度和成像效率能够满足遥感监测的要求。具有快速实时调查监测能力,是一种新型的低空高分辨率遥感影像数据快速获取系统。


  2.小型数码航空摄影测量系统组成

  2.1遥感平台

  遥控飞机为微型航空遥感提供了操作方便,易于转场的遥感平台。用于微型遥感的空中平台有遥控固定翼飞机、伞翼机、直升机及飞艇等。可根据不同的需要选择不同类型的平台。固定翼型无人机通过动力系统和机翼的滑行实现起降和飞行.遥控飞行和程控飞行均容易实现,抗风能力也比较强,是种类最多、应用最广泛的无人驾驶飞行器。固定翼型无人机的起降需要比较空旷的场地.比较适合林业和草场监测、矿山资源监测、海洋环境监测、城乡结合部的土地利用监测以及水利、电力等领域的应用。无人驾驶直升机的技术优势是能够定点起飞、降落,对起降场地的条件要求不高,适用于城区使用。其飞行也是通过无线电遥控或通过机载计算机实现程控。但无人驾驶直升机的结构相对来说比较复杂,操控难度也较大。所以种类不多,实际应用也比较少。飞艇是通过艇囊中填充的氦气或氢气所产生的浮力以及发动机提供的动力来实现飞行。小型飞艇可以实现低空、低速飞行,作为一种独特的飞行平台能够获取高分辨率遥感影像,同时。无人驾驶飞艇系统操控比较容易。安全性好。可以使用运动场或城市广场等作为起降场地,特别适合在建筑物密集的城市地区和地形复杂地区应用。


  无人驾驶飞行器结构简单、使用成本低。既能完成有人驾驶飞机执行的任务。更适用于有人飞机不能执行的任务.如危险区域的侦查和遥感监测。需要长航时和定期遥感监测的任务等等。经过几十年的研究、开发和应用,作为飞行平台的无人驾驶飞行器系统的制造技术和监控技术已经比较成熟。

  飞行器搭载的遥感设备为专业急数码相机。根据遥感影像需要快速、实时获取与应用的技术要求。选用CCD数码相机和CCD摄像机视频系统作为主要遥感设备。


  2.2飞行控制系统

  飞行控制系统由数传电台、计算机、电源管理系统等组成,可实现对无人驾驶飞行器姿态、高度、速度、航向、航线的精确控制遥感系统由遥感设备及其控制系统由数码相机、控制器、摄像机、图像发射机、图像接收机、监视器、天线等组成,用于获取测区遥感影像和视频图像。


  2.3数据处理系统

  由于机载遥感传感器存在相福小、镜头畸变大、影像数据多等问题,需要对相机进行检校,使用专用的数据处理软件进行处理。


  3.关键技术分析

  无人飞行器大比例尺航测系统将遥感技术和无人飞行器技术紧密结合,它以无人飞行器为平台,以高分辨率相机为机载传感器,是一种新型的低空高分辨率遥感影像数据快速获取与处理系统。


  3.1关键技术

  3.1.1无人飞行航线及摄影密度设计

  根据成图比例尺、相机幅面、航向和旁向重叠度及飞行精度等因素。设计航线和摄影密度。

  3.1.2数码摄影技术

  目前市场上能选用的小型专业级数字相机有限,而且数码相机所摄影像具有幅度小、畸变大、没有框标等特点。为使获取的遥感影像能够满足大比例尺遥感和航空摄影测量的精度要求,需要对相机进行精确的检校。

  3.1.3遥感数据的处理技术

  应用小型数码航空摄影测量系统。多数是进行大比例尺的航摄任务。一般飞行高度较低.影像数据多。需要对正射影像的处理方法制定相应的技术方案。


  3.2系统集成的技术难点

  3.2.1飞行器运动状态(高度、速度、航迹)的导航控制规律的设计。

  3.2.2无限数据链路与命令集设计。

  3.2.3正射影像的获取装置研制。

  3.2.4导航计算机软件研发。

  3.2.5地面/飞行器上的测控装置研制。


  4.国内应用成果简介

  4.1 2003年4月至10月应用自主研究开发的无人驾驶飞行器控制技术。以飞艇作为飞行平台。开发出UAVRS-F型无人驾驶飞艇低空遥感系统并完成了威海市区60余平方公里范围内地面目标物四面倾斜影像的拍摄任务,获取影像3万余张。使用无人驾驶飞2003年4月至10月应用自主研究开发的无人驾驶飞行器控行器拍摄如此大面积的遥感影像在国内尚属首次。

  4.2 2003年研制完成的UAVRS―II型低空无人机遥感监测系统已通过国土资源部组织的部级验收.解决了无人机程控平行航线飞行和程控姿态稳定的难点.实现了大比例尺航摄的面积覆盖.用无人驾驶飞行平台实现了摄影构造三维模型影像。


  总之,小型数码航空摄影测量必将革新传统的大比例尺成图方式,且特别适用于小区域范围的地形图测绘数码航空摄影测量的应用研究已成为当前航空遥感领域的研究热点和发展方向,新型航空数码相机的应用必将为航空摄影测量技术带来一次变革。


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