小型數(shù)碼航空攝影測量應(yīng)用

　　在航空遙感領(lǐng)域，小型數(shù)碼航空攝影測量技術(shù)由于具有機(jī)動(dòng)、快速、經(jīng)濟(jì)、安全等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，正異軍突起，受到廣泛關(guān)注。微電子、微電機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、智能技術(shù)和航空技術(shù)的飛速發(fā)展使無人飛行器技術(shù)趨于成熟。性能日臻完善，已從研究階段發(fā)展到應(yīng)用階段。各種數(shù)字化、重量輕、體積小、探測精度高的新型機(jī)載遙感傳感器的不斷問世。也大大拓展了無人飛行器的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域，將使其成為未來軍用和民用的主要航空遙感平臺(tái)之一，可廣泛用于土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測、礦產(chǎn)資源勘探、地質(zhì)環(huán)境與災(zāi)害勘察、海洋資源與環(huán)境監(jiān)測、地形圖更新、林業(yè)草場監(jiān)測以及農(nóng)業(yè)、水利、電力、交通、公安、軍事等領(lǐng)域。

　　１.小型數(shù)碼航空攝影測量技術(shù)簡介

　　小型數(shù)碼航空攝影測量技術(shù)是應(yīng)用無人駕駛飛行器，搭載高分辨率數(shù)字遙感設(shè)備，獲取地面大量的多時(shí)相、多光譜、高分辨率的豐富影像數(shù)據(jù).經(jīng)過處理后形成各種行業(yè)需求的測繪產(chǎn)品的一種測量技術(shù)。小型數(shù)碼航空攝影測量技術(shù)是航空、自動(dòng)化控制、微電子、空氣動(dòng)力學(xué)、無線電、遙感、地理信息、GPS定位及導(dǎo)航等眾多技術(shù)的結(jié)合，通過RS、GIS、GPS，自動(dòng)化控制，微電子以及通信等技術(shù)的集成應(yīng)用。建立一套低空高分辨率和高精度定位數(shù)據(jù)快速獲取系統(tǒng)成為目前測繪市場的需求。該系統(tǒng)可應(yīng)用于大比例尺地形圖的測繪和修補(bǔ)測、地震勘探區(qū)塊最新影像圖的獲取以及虛擬現(xiàn)實(shí)三位景觀制作等方面。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化、模塊化和智能化，自動(dòng)化程度高，控制精度和成像效率能夠滿足遙感監(jiān)測的要求。具有快速實(shí)時(shí)調(diào)查監(jiān)測能力，是一種新型的低空高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)快速獲取系統(tǒng)。

　?。?小型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)組成

　　２.１遙感平臺(tái)

　　遙控飛機(jī)為微型航空遙感提供了操作方便，易于轉(zhuǎn)場的遙感平臺(tái)。用于微型遙感的空中平臺(tái)有遙控固定翼飛機(jī)、傘翼機(jī)、直升機(jī)及飛艇等。可根據(jù)不同的需要選擇不同類型的平臺(tái)。固定翼型無人機(jī)通過動(dòng)力系統(tǒng)和機(jī)翼的滑行實(shí)現(xiàn)起降和飛行.遙控飛行和程控飛行均容易實(shí)現(xiàn)，抗風(fēng)能力也比較強(qiáng)，是種類最多、應(yīng)用最廣泛的無人駕駛飛行器。固定翼型無人機(jī)的起降需要比較空曠的場地.比較適合林業(yè)和草場監(jiān)測、礦山資源監(jiān)測、海洋環(huán)境監(jiān)測、城鄉(xiāng)結(jié)合部的土地利用監(jiān)測以及水利、電力等領(lǐng)域的應(yīng)用。無人駕駛直升機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是能夠定點(diǎn)起飛、降落，對(duì)起降場地的條件要求不高，適用于城區(qū)使用。其飛行也是通過無線電遙控或通過機(jī)載計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)程控。但無人駕駛直升機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)來說比較復(fù)雜，操控難度也較大。所以種類不多，實(shí)際應(yīng)用也比較少。飛艇是通過艇囊中填充的氦氣或氫氣所產(chǎn)生的浮力以及發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)飛行。小型飛艇可以實(shí)現(xiàn)低空、低速飛行，作為一種獨(dú)特的飛行平臺(tái)能夠獲取高分辨率遙感影像，同時(shí)。無人駕駛飛艇系統(tǒng)操控比較容易。安全性好?？梢允褂眠\(yùn)動(dòng)場或城市廣場等作為起降場地，特別適合在建筑物密集的城市地區(qū)和地形復(fù)雜地區(qū)應(yīng)用。

　　無人駕駛飛行器結(jié)構(gòu)簡單、使用成本低。既能完成有人駕駛飛機(jī)執(zhí)行的任務(wù)。更適用于有人飛機(jī)不能執(zhí)行的任務(wù).如危險(xiǎn)區(qū)域的偵查和遙感監(jiān)測。需要長航時(shí)和定期遙感監(jiān)測的任務(wù)等等。經(jīng)過幾十年的研究、開發(fā)和應(yīng)用，作為飛行平臺(tái)的無人駕駛飛行器系統(tǒng)的制造技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)比較成熟。

　　飛行器搭載的遙感設(shè)備為專業(yè)急數(shù)碼相機(jī)。根據(jù)遙感影像需要快速、實(shí)時(shí)獲取與應(yīng)用的技術(shù)要求。選用CCD數(shù)碼相機(jī)和CCD攝像機(jī)視頻系統(tǒng)作為主要遙感設(shè)備。

　　２.２飛行控制系統(tǒng)

　　飛行控制系統(tǒng)由數(shù)傳電臺(tái)、計(jì)算機(jī)、電源管理系統(tǒng)等組成，可實(shí)現(xiàn)對(duì)無人駕駛飛行器姿態(tài)、高度、速度、航向、航線的精確控制遙感系統(tǒng)由遙感設(shè)備及其控制系統(tǒng)由數(shù)碼相機(jī)、控制器、攝像機(jī)、圖像發(fā)射機(jī)、圖像接收機(jī)、監(jiān)視器、天線等組成，用于獲取測區(qū)遙感影像和視頻圖像。

　?。?３數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

　　由于機(jī)載遙感傳感器存在相福小、鏡頭畸變大、影像數(shù)據(jù)多等問題，需要對(duì)相機(jī)進(jìn)行檢校，使用專用的數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理。

　?。?關(guān)鍵技術(shù)分析

　　無人飛行器大比例尺航測系統(tǒng)將遙感技術(shù)和無人飛行器技術(shù)緊密結(jié)合，它以無人飛行器為平臺(tái)，以高分辨率相機(jī)為機(jī)載傳感器，是一種新型的低空高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)快速獲取與處理系統(tǒng)。

　　３.１關(guān)鍵技術(shù)

　?。?１.１無人飛行航線及攝影密度設(shè)計(jì)

　　根據(jù)成圖比例尺、相機(jī)幅面、航向和旁向重疊度及飛行精度等因素。設(shè)計(jì)航線和攝影密度。

　　３.１.２數(shù)碼攝影技術(shù)

　　目前市場上能選用的小型專業(yè)級(jí)數(shù)字相機(jī)有限，而且數(shù)碼相機(jī)所攝影像具有幅度小、畸變大、沒有框標(biāo)等特點(diǎn)。為使獲取的遙感影像能夠滿足大比例尺遙感和航空攝影測量的精度要求，需要對(duì)相機(jī)進(jìn)行精確的檢校。

　?。?１.３遙感數(shù)據(jù)的處理技術(shù)

　　應(yīng)用小型數(shù)碼航空攝影測量系統(tǒng)。多數(shù)是進(jìn)行大比例尺的航攝任務(wù)。一般飛行高度較低.影像數(shù)據(jù)多。需要對(duì)正射影像的處理方法制定相應(yīng)的技術(shù)方案。

　　３.２系統(tǒng)集成的技術(shù)難點(diǎn)

　?。?２.１飛行器運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(高度、速度、航跡)的導(dǎo)航控制規(guī)律的設(shè)計(jì)。

　?。?２.２無限數(shù)據(jù)鏈路與命令集設(shè)計(jì)。

　?。?２.３正射影像的獲取裝置研制。

　?。?２.４導(dǎo)航計(jì)算機(jī)軟件研發(fā)。

　?。?２.５地面／飛行器上的測控裝置研制。

　?。?國內(nèi)應(yīng)用成果簡介

　　４.1 2003年4月至10月應(yīng)用自主研究開發(fā)的無人駕駛飛行器控制技術(shù)。以飛艇作為飛行平臺(tái)。開發(fā)出UAVRS-F型無人駕駛飛艇低空遙感系統(tǒng)并完成了威海市區(qū)60余平方公里范圍內(nèi)地面目標(biāo)物四面傾斜影像的拍攝任務(wù)，獲取影像3萬余張。使用無人駕駛飛2003年4月至10月應(yīng)用自主研究開發(fā)的無人駕駛飛行器控行器拍攝如此大面積的遙感影像在國內(nèi)尚屬首次。

　　４.２ 2003年研制完成的UAVRS―II型低空無人機(jī)遙感監(jiān)測系統(tǒng)已通過國土資源部組織的部級(jí)驗(yàn)收.解決了無人機(jī)程控平行航線飛行和程控姿態(tài)穩(wěn)定的難點(diǎn).實(shí)現(xiàn)了大比例尺航攝的面積覆蓋.用無人駕駛飛行平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了攝影構(gòu)造三維模型影像。

　　總之，小型數(shù)碼航空攝影測量必將革新傳統(tǒng)的大比例尺成圖方式，且特別適用于小區(qū)域范圍的地形圖測繪數(shù)碼航空攝影測量的應(yīng)用研究已成為當(dāng)前航空遙感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向，新型航空數(shù)碼相機(jī)的應(yīng)用必將為航空攝影測量技術(shù)帶來一次變革。

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