小型數(shù)碼航空攝影測(cè)量應(yīng)用

發(fā)布日期：2018-05-22 00:00 瀏覽量：10092

　　在航空遙感領(lǐng)域，小型數(shù)碼航空攝影測(cè)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(wú)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(cè)精度高的新型機(jī)載遙感傳感器的不斷問(wèn)世。也大大拓展了無(wú)人飛行器的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域，將使其成為未來(lái)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(cè)、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(cè)、地形圖更新、林業(yè)草場(chǎng)監(jiān)測(cè)以及農(nóng)業(yè)、水利、電力、交通、公安、軍事等領(lǐng)域。

　?。?小型數(shù)碼航空攝影測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介

　　小型數(shù)碼航空攝影測(cè)量技術(shù)是應(yīng)用無(wú)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(guò)處理后形成各種行業(yè)需求的測(cè)繪產(chǎn)品的一種測(cè)量技術(shù)。小型數(shù)碼航空攝影測(cè)量技術(shù)是航空、自動(dòng)化控制、微電子、空氣動(dòng)力學(xué)、無(wú)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(guò)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(cè)繪市場(chǎng)的需求。該系統(tǒng)可應(yīng)用于大比例尺地形圖的測(cè)繪和修補(bǔ)測(cè)、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(cè)的要求。具有快速實(shí)時(shí)調(diào)查監(jiān)測(cè)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)。

　　２.小型數(shù)碼航空攝影測(cè)量系統(tǒng)組成

　?。?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(chǎng)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(wú)人機(jī)通過(guò)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(wú)人駕駛飛行器。固定翼型無(wú)人機(jī)的起降需要比較空曠的場(chǎng)地.比較適合林業(yè)和草場(chǎng)監(jiān)測(cè)、礦山資源監(jiān)測(cè)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、城鄉(xiāng)結(jié)合部的土地利用監(jiān)測(cè)以及水利、電力等領(lǐng)域的應(yīng)用。無(wú)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(chǎng)地的條件要求不高，適用于城區(qū)使用。其飛行也是通過(guò)無(wú)線電遙控或通過(guò)機(jī)載計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)程控。但無(wú)人駕駛直升機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)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(guò)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(lái)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(wú)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(chǎng)或城市廣場(chǎng)等作為起降場(chǎng)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(wú)人駕駛飛行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)。需要長(zhǎng)航時(shí)和定期遙感監(jiān)測(cè)的任務(wù)等等。經(jīng)過(guò)幾十年的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，作為飛行平臺(tái)的無(wú)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(wú)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(cè)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(wèn)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(wú)人飛行器大比例尺航測(cè)系統(tǒng)將遙感技術(shù)和無(wú)人飛行器技術(shù)緊密結(jié)合，它以無(wú)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)。

　?。?１關(guān)鍵技術(shù)

　　３.１.１無(wú)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(chǎng)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(méi)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(cè)量的精度要求，需要對(duì)相機(jī)進(jìn)行精確的檢校。

　　３.１.３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(cè)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。

　?。?２系統(tǒng)集成的技術(shù)難點(diǎn)

　　３.２.１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(wú)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(cè)控裝置研制。

　?。?國(guó)內(nèi)應(yīng)用成果簡(jiǎn)介

　　４.1 2003年4月至10月應(yīng)用自主研究開(kāi)發(fā)的無(wú)人駕駛飛行器控制技術(shù)。以飛艇作為飛行平臺(tái)。開(kāi)發(fā)出UAVRS-F型無(wú)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(wàn)余張。使用無(wú)人駕駛飛2003年4月至10月應(yīng)用自主研究開(kāi)發(fā)的無(wú)人駕駛飛行器控行器拍攝如此大面積的遙感影像在國(guó)內(nèi)尚屬首次。

　　４.２ 2003年研制完成的UAVRS―II型低空無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已通過(guò)國(guó)土資源部組織的部級(jí)驗(yàn)收.解決了無(wú)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(wú)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(cè)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(cè)繪數(shù)碼航空攝影測(cè)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(cè)量技術(shù)帶來(lái)一次變革。

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