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航拍航测无人机在地形图测绘规模化生产中的应用

时间:2014-08-16浏览:责任编辑:AG88环亚 成都子公司

1、背景

近年来,随着社会经济的不断发展,城镇建设正在发生翻天覆地的变化,地图数据、城镇规划、新农村建设、矿产资源开发、精准农业、水利水电、土地权属核查等领域,对于地形数据的更新越来越迫切。之前地形图的测绘方法,大多采用全站仪GPS等设备,先进行控制测量,然后再进行碎步测量,完成外业实地数据采集后,还需要进行内业绘图,最后还要编辑图形及输出图形。这种作业模式,不管是全站仪还是GPS,共同点是:需要人员进行实地数据采集,对于人员不能到达的区域,就会出现很大的问题,并且工作效率较低,成本较高。

随着科学技术的不断发展,在测绘地理信息行业中运用了比较先进的数字航空摄影测量技术,我国在该领域也取得了一系列重大的进展,研制出许多航空摄影测量设备。尤其是在无人机航空摄影测量系统方面,因其具有运行成本低、执行任务灵活性高等优点,正逐渐成为航空摄影测量系统的有益补充,是空间数据获得的重要工具之一。

目前,在工程建设和地理信息领域,为了能够较好地满足现阶段我国对“数字中国、数字城市、数字生活”的需求,由传统的数据采集模式逐步升华到采用无人机航空摄影测量的模式,进行地形图测绘、石油管道巡线、电力设施维护、高速公路建设、土地确权、地籍调查、水利水电建设、农田信息监测、国情普查、矿山资源开发、地质监测等,大大提高了社会发展对数据更新的要求,在国民经济建设中发挥越来越突出的优势。

2、无人机航测原理及系统

无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机航测遥感系统是高分辨率及高精度遥感影像获取和处理的崭新技术。它以无人驾驶飞行器为飞行平台,负载数码相机、数码摄录机等数字遥感设备进行拍摄和记录,通过遥感数据处理技术进行影像的同步传输,以实现对地理信息的实时调查与监测。无人机遥感系统以获取高分辨率遥感数据为应用目标,通过3S技术在系统中的集成应用,以达到实时的对地观测能力和遥感数据快速处理能力。要使其成为理想的遥感平台,选用的遥感传感器应具备数字化、体积小、重量轻、精度高、存储量大和性能优异等特点。遥感传感器的控制系统要能够根据预先设定的航摄点、摄影比例尺、重叠度等参数以及飞行控制系统实时提供的飞行高度、飞行速度等数据自动计算并自动控制遥感传感器的工作,使获取的遥感数据在精度、比例尺、重叠度等方面满足遥感的技术要求。对于抗风能力弱、飞行稳定性差的无人机,应给遥感设备加装三轴稳定平台,以保证获取稳定的、清晰的高质量影像,遥感传感器的位置数据和姿态数据最好能够实时记录并存储,以便用于遥感数据的处理,提高工作效率。

无人机低空摄影测量系统所采用的无人机是按照国际上通用标准设计,并且其研制的目的主要是作为遥感平台。在进行航空立体成像时,飞机携带相机沿飞行线(或条带)获取垂直航空像片。由于实际应用中多选用航空像片的立体像对。因而成功的飞行,航向重叠应为55%-65%,至少50%,一般为60%,旁向重叠大致30%。像片重叠意味着,在相隔一定距离的不同位置拍摄同一目标。存在视差可以构成立体像对,并可进一步获得立体模型。然后通过内业的数字测图软件可以制作高精度的各种地形图。下面是无人机低空摄影测量的平台框图和运营系统结构:

3、无人机航测与传统测绘对比

4、无人机系统构成

无人机空间信息采集完整的工作平台可分为五个部分,飞行系统部分、航电系统部分、任务设备系统部分、起降系统部分和地面保障系统五个部分。

5、无人机作业流程

无人机摄影测量一般一个小组配备三人左右即可,航拍任务结束后对数据进行检查,合格后即可进行后续的数据处理工作。(见下图解)

6、华测无人机系统介绍

华测无人机系统-P700采用先进的模块化设计,经过大量反复地形测试,可以在艰难的环境下完成高品质的飞行、航摄任务,产品品质可靠、稳健,深受许多用户的肯定。

华测无人机系统-P700具有高耐久性、高稳健性的特点,可以获取高品质、高解析度的航空卫片,同时,还可以选配及时视频传输系统进行即时监控、指挥和调度。

产品特色

  • 90-100分钟超长续航时间
  • 双无刷电动马达,超强劲,更安全
  • 全自动驾驶
  • 重量4.5kg,飞行更加平稳,可以抵抗复杂气候,提高空中摄影品质
  • 2470万相机画素,数据成果品质更高
  • 便捷的弹射起飞,安全的降落伞着陆
  • 多功能应用,既可进行普通航拍,也可进行即时视频传输
  • 高耐久性,采用独家专利高强度的碳纤维蜂巢结构设计,可以着陆在较坚硬的地面,减少场地的限制

7、软件功能介绍

为了研发以无人飞行器为平台的低空无人测绘遥感系统,用于测绘地理信息开发利用的实时监测,为国土资源调查与管理工作提供及时、准确、直观的数据和资料,更好地服务于国民经济建设。上AG88环亚 技术有限公司与国内知名高校合作,为“低空无人飞行器的测绘遥感系统”提供了地面导控软件和数据处理软件的系统解决方案。

地面导控软件提供与空中载具双向通讯完整的人机沟通界面,包含飞行影像与资料的即时显示,并具有各种飞行机酬载控制命令上传。地理图资系统整合Google Earth,可提供全球详细卫星地图及地形地貌,且包含道路、桥梁、建筑物、河流、山区等各式地理资讯,可给予使用者完整的地理资讯以供任務规划及图资比对。

地面导控软件提供任务规划(Mission Plan)、飞行控制(Flight Control)及归航(Play Back)等3项涵盖飞行前、中、后的操作功能。

8、华测无人机地形图测量方案介绍(以某地形图测绘项目为例)

8.1 任务来源

本次任务为某测绘部门对测绘区域进行航拍作业,要求为使用无人机,完成大于1:7000比例尺的航摄影像,最后制作1:2000比例尺的地形图。

8.2 坐标范围

实际坐标为:WGS84坐标

8.3 项目工期

预计航拍工期为5天时间。

外业工作量为每平方公里1个像控点,工期由外业实施难度决定。

8.4 质量指标及要求

无人机航片色彩均衡一致,影像明亮度饱和、对比度,像对之间几何无缝接边、自然,航向、旁向重叠度满足要求。图幅之间的几何接边、灰度接边要基本保持一致,数据格式满足要求。

8.5 主要技术指标

(1)所获取影像为真彩色数字影像。

(2)按20cm地面分辨率进行技术设计。

(3)航线按图廓中心线敷设。

(4)航片倾角不大于5°最大不超过12°,数码相机旋偏角不大于15°。

信息标题:航拍航测无人机在地形图测绘规模化生产中的应用

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