低空無人機遙感技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：低空無人機遙感技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】無人機技術(shù);測繪測量;應(yīng)用

1 無人機技術(shù)現(xiàn)狀

目前，全世界有30多個國家正在進行無人飛行器的研制工作，超過40個國家已經(jīng)投入使用無人飛行器。有很多國家正在進行無人機行業(yè)的建設(shè)以及使用推廣階段，而中國在無人機行業(yè)取得了重大發(fā)展，很多國外高端市場已經(jīng)開始引進中國的無人機產(chǎn)品。有專家指出，無人機技術(shù)已經(jīng)成為社會的新應(yīng)用，隨著我國無人機技術(shù)裝備的發(fā)展成熟和售后服務(wù)的不斷進步，我國在經(jīng)濟建設(shè)方面可以引進無人機技術(shù)。近年來飛速發(fā)展起來的低空遙感技術(shù)，是一項通過在無人機平臺上搭載航空數(shù)碼相機來進行航空攝影的地理信息數(shù)據(jù)快速獲取技術(shù)，自動導航功能運用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)具有靈活的機動、反映迅速、準確度高和可在云下進行攝影等特點。無人機技術(shù)已經(jīng)成為滿足我國重大需求的一項重要技術(shù)之一，主要作用方面有我國社會經(jīng)濟發(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、礦山監(jiān)測以及工程設(shè)計等。到目前為止，無人機技術(shù)在我國得到了飛速的發(fā)展和應(yīng)用，并累積了很多技術(shù)資源。

2 無人機技術(shù)的概念

無人機測繪測量系統(tǒng)作為現(xiàn)代化測繪測量裝備體系的重要組成部分，不僅在測繪測量應(yīng)急保障服務(wù)中起著重要作用，也在國家政府部門的應(yīng)急救援體系中充當著重要角色。推廣應(yīng)用無人機測繪測量技術(shù)，一是能夠有效提高測繪測量應(yīng)急服務(wù)保障水平，二是能夠有效的增強測繪測量成果，三是能夠有效促進數(shù)字化城市建設(shè)的步伐，四是能夠有效的提高社會管理效能。

3 無人機技術(shù)在測繪測量方面的優(yōu)勢

3.1 無人機技術(shù)監(jiān)測高效迅速

對于應(yīng)急事件無人機能夠及時對監(jiān)測區(qū)域采取大范圍監(jiān)測，能夠迅速生成監(jiān)測區(qū)域的清晰的圖像數(shù)據(jù)。其中單臺無人機的周監(jiān)測量最高可達2100平方公里左右，監(jiān)測效率得到大幅度的提升。

3.2 無人機遙感監(jiān)測范圍大且具宏觀性

針對不同航高無人機能夠進行大范圍、高空間的監(jiān)測的同時，還能夠?qū)^小面積、地空間進行精準監(jiān)測。另外，無人機遙感監(jiān)測可同時采用多架無處理效率高人機、多次監(jiān)測的方式對上萬平方公里的監(jiān)測區(qū)域進行監(jiān)測作業(yè)。經(jīng)過多光譜分析，可以得到大范圍監(jiān)測區(qū)域的各項監(jiān)測信息，并將傳統(tǒng)點信息和得到的信息相結(jié)合，得到整個監(jiān)測區(qū)域的信息。監(jiān)測區(qū)域情況可以利用三維仿真模擬技術(shù)來進行宏觀展示，同時這項技術(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

無人機技術(shù)的影像分辨率的范圍在0.1～0.5米之間，比目前國內(nèi)外的高分辨衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的分辨率都要高，同時，其采集數(shù)據(jù)速度較快，處理效率也很高。

3.4 具有很強的周期性

無人機技術(shù)可以與GIS或遙感應(yīng)用系統(tǒng)進行集成處理，測繪測量應(yīng)用也能夠很便捷快速的進行搭載，為測繪測量工作的綜合性和周期性提供了良好的保障服務(wù)。

4 無人機技術(shù)在測繪測量中的應(yīng)用

4.1 低空無人機測繪測量遙感系統(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)使用無人機測繪測量加護，能夠高效、迅速的得到精確的高得到航空影像，大幅度提升測繪測量的現(xiàn)勢性和測繪測量應(yīng)急保障服務(wù)水平的同時，還能高效率的處理獲得的高精度影像資料，并在監(jiān)測城市變化、城市規(guī)劃、重大工程、國土資源遙感監(jiān)測、應(yīng)急救災(zāi)、開發(fā)在原監(jiān)測與評估農(nóng)林、建設(shè)新農(nóng)村、城鎮(zhèn)等方面起著重要作用，還能夠加快我國的城市建設(shè)，提高社會管理水平等。在測繪測量行業(yè)推廣和發(fā)展低空無人機測繪測量遙感系統(tǒng)具有非常重要的意義，能夠迫切的解決測繪測量成果的現(xiàn)勢性，能夠大幅度的提升應(yīng)急服務(wù)保障水平，對于建設(shè)數(shù)字中國、構(gòu)建數(shù)字城市都有著不可替代的重要作用。低空無人機測繪測量遙感系統(tǒng)有很多方面的優(yōu)勢，例如機動靈活、反應(yīng)迅速敏捷、精確度高、性能可靠安全、資金花費較少、應(yīng)用范圍大等，因此，國家測繪局應(yīng)該對此技術(shù)進行推廣和發(fā)展，并大力支持地方測繪隊伍在測繪測量過程中應(yīng)用該技術(shù)。另外，研發(fā)人員也要積極進行研發(fā)工作并做好市場需求調(diào)研，在客戶需要的基礎(chǔ)上進行研發(fā)，還要建立健全售后服務(wù)機制體系，積極建立技術(shù)研發(fā)、運行維護、技術(shù)培訓、售后服務(wù)以及技術(shù)更新等一條龍式服務(wù)，建立完善的低空無人機測繪測量系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。

4.2 無人飛艇低空航測系統(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圖的需要。此系統(tǒng)配備自檢校的特寬較低空數(shù)碼相機系統(tǒng)，通過獨特設(shè)計的檢校軟件和像片重疊關(guān)系糾正機械形變所造成的誤差。通過邊緣現(xiàn)場來彌補因相機姿態(tài)角偏旋所帶來的精確度誤差的問題。同時，此系統(tǒng)大幅度的減少了成像系統(tǒng)的重量，滿足了無人及低空航測的需求。另外，map-at/cs軟件提升了整個系統(tǒng)的自動化水平，影像處理能力較高，非常適合低空無人機航測。

4.3 中測系列無人機測繪測量遙感系統(tǒng)

此系統(tǒng)有三種型號：垂直尾、雙發(fā)和倒桅尾。此系統(tǒng)的特點在于機動性好、適應(yīng)性好、運行花費小，適合應(yīng)用于新農(nóng)村建設(shè)測繪和應(yīng)急測繪等。其中，雙發(fā)型中測無人機在雪域高原的第一次航測，也是在青藏高原地區(qū)無人機測繪測量遙感系統(tǒng)的首次應(yīng)用。另外，此系統(tǒng)還是國內(nèi)首次在gps導航控制的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了定點曝光攝影和自動偏旋修正技術(shù)，配備了精度高的幾何檢校標定的小型數(shù)字相機，能夠滿足大比例尺測圖的需要。

作為我國航空遙感技術(shù)體系的重要組成成分的低空無人機飛行器航測遙感系統(tǒng)，從設(shè)計上看具有良好的系統(tǒng)性，從產(chǎn)品上看具有良好的實用性，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)以及國家的重大工程等方面。

4 結(jié)束語

無人機技術(shù)在推動測量測繪科技不斷創(chuàng)新以及提升測量測繪保障服務(wù)能力方面起著重要作用，還能夠促進相關(guān)部門對所需的地理信息進行及時的掌握，幫助國民經(jīng)濟實現(xiàn)社會信息化，從而促進社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展。

【參考文獻】

[1]劉金亨，呂郁青，張曉博等.無人機遙感在測繪測量中的應(yīng)用[J].硅谷，2015，（1）：134-134，141.

第2篇：低空無人機遙感技術(shù)范文

1.無人機技術(shù)概述

無人機，簡言之就是無人駕駛的飛機，英文縮寫“UAV”，是利用無線電遙控設(shè)備和系統(tǒng)程序控制裝置操縱的不載人飛機。無人機實際上是無人駕駛飛行器的統(tǒng)稱，從技術(shù)角度定義觸發(fā)可以分為：無人直升機、無人固定翼機、無人多旋翼飛行器等多種機型。

1 . 1無人機的工作原理

無人機機體通常偏小，由機體、飛機控制系統(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，飛機控制系統(tǒng)是無人機飛行控制的關(guān)鍵，是飛機的“心臟”；數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)主要功能是準確傳輸遙控的指令，保障數(shù)據(jù)信息在控制人員與無人機之間進行高效、有序的實時傳輸；發(fā)射回收系統(tǒng)是確保無人機可以順利飛抵標準高度及安全返回，實現(xiàn)重復使用的系統(tǒng)保障。無人機不同的機型，其功能也有所差別，無人直升機、無人固定翼飛機、無人多旋翼飛行器特點如下表所示。

1 . 2無人機特點

無人機是近年來在民用領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注的適用性較強的科學技術(shù)，是飛行、遙控、遙測與計算機技術(shù)的完美融合，較之于傳統(tǒng)的測量手段，具有明顯的優(yōu)勢。

1.2.1數(shù)據(jù)信息精度高

無人機在軍用領(lǐng)域具有較多的經(jīng)驗，民用領(lǐng)域應(yīng)用時間短且多是低空飛行，高度一般在50～1000m左右，對于地形地貌的圖像捕捉屬于近景測量，精度屬于亞米級別，測量范圍在0.1～0.5m之間。

1.2.2機動、實時、高效

無人機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，機動性高，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，無人機成本較低，攜帶的攝影器材成本也不高，可以進行低空全景的數(shù)據(jù)采集，有效降低成本的同時提高了數(shù)據(jù)信息的采集效率。

1.2.3安全、靈活

無人機對于起降場地沒有特殊要求，適應(yīng)性極強，運行操控準備時間也較短，控制人員通常在經(jīng)過短暫培訓后即可以進行無人機操作。同時，無人機不需要人員進行實機機體內(nèi)的操作，在天氣條件惡劣的時候也可以進行測量作業(yè)，而且可以避免相應(yīng)的人員傷害情況，安全性高。

1.2.4全方位測量

無人機對于數(shù)據(jù)信息的采集可以實現(xiàn)高精度的要求。無人機通常攜帶高精度的成像設(shè)備對地面影像進行采集，也可以進行垂直或者斜影拍攝，通過垂直的拍攝行程地形的平面數(shù)據(jù)，對地形、建筑物進行低空多角度的拍攝獲取高分辨率的紋理影像，實現(xiàn)了對地貌進行全方位的數(shù)據(jù)采集。理論而言，三顆遙感衛(wèi)星即可以實現(xiàn)對全球地面的全覆蓋，通過與衛(wèi)星遙感技術(shù)的結(jié)合，可以限度擴大無人機測量的范圍。數(shù)據(jù)信息也是通過衛(wèi)星或者地面信息站點進行傳輸，對地形的全方位數(shù)據(jù)采集，有效的解決的遙感技術(shù)與傳統(tǒng)航測技術(shù)對于地面復雜地形的遮擋問題，實現(xiàn)了優(yōu)勢的互補及數(shù)據(jù)的全方位采集。

2.無人機技術(shù)在水利水電工程測量中的應(yīng)用

水利水電工程需要在地形條件較為復雜的區(qū)域施工，對地形測量數(shù)據(jù)的精準性是工程設(shè)計優(yōu)化的基礎(chǔ)，更是工程有序、安全進展的重要保障。在工程測量中，人為測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)的航空測繪作業(yè)活動相比，無人機具有機動靈活、反應(yīng)迅速等諸多優(yōu)點，是DEM數(shù)據(jù)獲取的一項重要手段，能夠填補通用航空在小面積、大比例尺攝影測量方面的空白，實用性較強。

2 . 1數(shù)據(jù)信息實時性

水利水電工程建設(shè)涉及生態(tài)環(huán)境、動態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控等多個方面，無人機數(shù)據(jù)信息的高效、高精等實時性特征對于及時把握第一手的工程現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息具有重要作用。利用無人機，搭配空間信息技術(shù)，有效結(jié)合中低空無人機遙感測量數(shù)據(jù)與衛(wèi)星空間技術(shù)的大范圍數(shù)據(jù)信息，可以實現(xiàn)對工程周邊環(huán)境的全覆蓋，建立科學的工程設(shè)計，及時發(fā)現(xiàn)工程中存在的問題或者引起周邊水土資源的變化，采取切實有效的優(yōu)化措施，提高工程建設(shè)使用中的實效性。

2 . 2實現(xiàn)科學的水域動態(tài)監(jiān)測

水利水電工程對區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境具有重大的影響，需要對水文信息進行動態(tài)的檢測，掌握及時有效的數(shù)據(jù)，綜合全面的分析環(huán)境影響。區(qū)域內(nèi)的水文信息每時每刻都在發(fā)生著變化，依據(jù)傳統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯然不具有時效性，無人機的遙感測量技術(shù)可以實現(xiàn)對水文信息的實時采集，通過高精度的影像收集設(shè)備，經(jīng)過對比分析呈現(xiàn)出水文環(huán)境的變化，不僅有助于降低人力、物力測繪成本，也有助于提高監(jiān)測效率。通過全民水域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的收集，依據(jù)科學的信息處理流程，對分區(qū)域的水文信息匯集成像，準確獲取不同區(qū)域水文信息的面積、類型、權(quán)屬及分布，建立切實有效的不同部門的聯(lián)合機構(gòu)，構(gòu)建水域動態(tài)數(shù)據(jù)的檢測及管理機構(gòu)，既保障水利水電工程的順利運轉(zhuǎn)，更保障生態(tài)環(huán)境的平衡。

2.3促進防汛工作開展

2004年7月，無人機遙感監(jiān)測技術(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，為抗險救災(zāi)提供了重大幫助，這也是我國首次利用自控無人駕駛飛機對洪澇災(zāi)害的遙感監(jiān)測的紀錄。無人機的高機動性、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，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，無人機可以有效克服交通不暢、地形條件惡劣的影響，全時、全方位的進行滯洪區(qū)的水域環(huán)境監(jiān)測，立體化的查看水庫、敵方等險工險段，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、合理的管理系統(tǒng)。同時，無人機機體小，便于攜帶，對其降落場地也沒有特殊要求，一旦發(fā)生洪險，人可以在安全區(qū)域進行操作，無人機進入出險區(qū)域，有效的降低了人身傷害的風險。

第3篇：低空無人機遙感技術(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：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）30-0192-02

0 引言

近年來，無人機以其“高分辨率，高靈活性，高效率，低成本”的特點在測繪、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繪應(yīng)用服務(wù)中，將無人機遙感平臺應(yīng)用于攝影測量是對傳統(tǒng)攝影測量數(shù)據(jù)獲取方式的有效補充。它克服了傳統(tǒng)攝影測量數(shù)據(jù)獲取在精度，成本，分辨率，靈活性等方面的缺點，使測繪單位可以真正按照任務(wù)需要組織實行攝影測量。然而測繪型無人機缺點也明顯，本文就地形起伏較大區(qū)域測繪型低空無人機航線設(shè)計方法和如何優(yōu)化航線作了介紹，并通過實驗論證得出結(jié)論。

1 航線設(shè)計

航線設(shè)計是在綜合考慮了影響因素后，根據(jù)實際情況求取相關(guān)參數(shù)。

1.1 影響因素 影響航線的設(shè)計的因素總結(jié)起來有：地形因素、重疊度及分辨率、測區(qū)邊界、飛機的起降安全性、飛機的最大安全航程等。

1.2 主要參數(shù) 航線設(shè)計中要確定的主要參數(shù)：地面分辨率、相對航高、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)分開兩個相鄰地物的最小距離的能力。

1.2.2 相對航高、攝影基線、旁向間隔計算公式：

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、旁向視場角，單位為度：o1、o2為航向、旁向重疊度。

1.3 航線設(shè)計主要步驟

第一步：根據(jù)已知高程數(shù)據(jù)對測區(qū)進行航攝分區(qū)，確定分區(qū)基準面高程。第二步：根據(jù)任務(wù)要求確定測圖分辨率GSD，選定能滿足要求的相機，按上面（1）式算出相對航高H，并計算無人機相對于起降場地的飛行高度。第三步：結(jié)合要求給出的重疊度，按照上面（2）、（3）兩式計算S1、S2的值。第四步：在綜合上面各航線設(shè)計影響因素后，同時結(jié)合前三步算得的值設(shè)計出航線敷設(shè)滿整個測區(qū)。

2 航線優(yōu)化

山區(qū)地形起伏會對航片的分辨率、重疊度產(chǎn)生影響，從以下幾個方面進行優(yōu)化：

2.1 選用長焦距、高像素相機 對分辨率變化的影響：以云南某測區(qū)為例，該測區(qū)位于云南西南部，地形起伏較大，面積約為31平方公里，其最低點高程約為1240米，最大值高程約為1600米，統(tǒng)計計算得其基準面高程約為1400米，表1列出了幾種常用于低空無人機攝影測量的相機，對該測區(qū)進行1：2000測圖時其相對航高、最高、最低點分辨率、及其與基準面分辨率差值的變化率。

由表1可以看出，相對航高最大的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)選用長焦距，高像素的相機可以抑制因地形起伏導致的分辨率的變化。

對航攝航攝分區(qū)的影響：為了使攝影分區(qū)內(nèi)地形高差不超過1/6H，使用更高像素的長焦距相機在獲得同等分辨率的影像時，該類相機的相對航高會比短焦距相機的相對航高更高，此時1/6H值將更大，Rollei DB57相機的1/6H最大，一般情況下會使航攝分區(qū)面積增大，分區(qū)數(shù)更少，對地形起伏區(qū)域具有更好的適應(yīng)性。

對作業(yè)效率的影響：對上面例子所用測區(qū)，用UP30地面控制站對表1所列的幾種相機進行1：2000測圖航線設(shè)計，得總航程：（前提是相同的重疊度、同一無人機平臺、同一起飛場地、一個架次飛完該測區(qū)、以該測區(qū)最高點相對實際航高計算航向S1、S2并均勻布滿該測區(qū)，不考慮測區(qū)地形起伏超過了1/6H）。

由上面介紹知，高像素，長焦距的相機對于地形起伏航線優(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。不足之點是高像素，長焦距的相機價格更貴，而且其相對航高更高，飛機容易飛進云里，對于天氣要求更嚴格。

2.2 最高點相對實際航高計算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)計的重疊度，以分區(qū)最高點的實際相對航高計算S1、S2。以攝影分區(qū)內(nèi)最高點實際相對航高計算攝影基線，航向間隔長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，航向間隔長度是最短的，如果直接敷整個分區(qū)的話，會使總航線變長，降低效率。

2.3分區(qū)內(nèi)優(yōu)化 由（2）、（3）式知當重疊度一定的時候，當相對實際H越大，S1、S2也將越大，就會減小總航程和照片數(shù)量，而對同一航攝分區(qū)內(nèi)再分塊計算時就可以使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)分塊處理會增加航線設(shè)計者的工作量，同時外業(yè)航拍時會涉及到變高，具有一定危險性。

3 結(jié)語

航線設(shè)計綜合了各種影響因素的最終結(jié)果，要求其符合規(guī)范要求的同時還要使其盡量優(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，長焦距的相機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。同時以最高點相對實際航高計算得到的航向間隔、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姿態(tài)角變化對航片重疊度的影響。下一步將嘗試根據(jù)高程點信息，相機參數(shù)，無人機最大安全航程編程實現(xiàn)航線自動生成。

參考文獻：

[1]陳大平.測繪型無人機系統(tǒng)任務(wù)規(guī)劃與數(shù)據(jù)處理研究[D].鄭州：信息工程大學，2011.

第4篇：低空無人機遙感技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：遙感圖像處理；匹配校正；目標定位

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：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

隨著科技的不斷進步,遙感工具的使用越來越頻繁,人們能夠從高空以及太空中來觀察人類居住的地球，也能夠利用獲得的遙感圖像進行一系列研究和探索?，F(xiàn)已應(yīng)用于農(nóng)林業(yè)、測繪、地質(zhì)勘探、水利、氣象、環(huán)境保護以及軍事等部門，并取得了很好的效益。

軍事目標是一項特殊的研究內(nèi)容，如何充分利用遙感圖像資料來分析和定位軍事目標是需要解決的主要問題。遙感圖像資料主要來自遙感衛(wèi)星以及偵察飛機拍攝的影像資料，本文主要研究利用無人偵察飛機拍攝的影像資料對軍事目標進行定位的問題。

2 遙感圖像處理技術(shù)概論

遙感圖像處理是遙感技術(shù)的一個重要環(huán)節(jié)，它直接影響到遙感信息的增強提取和分析應(yīng)用效果。

遙感圖像處理技術(shù)一般可以分為兩大類。一是光學處理技術(shù)，它可以分為機械光學和光化學處理兩種方法，機械光學又稱電子光學或物理光學，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；光化學處理是依據(jù)攝影光化學原理，利用非相干光光源，即普通暗房攝影處理方法進行圖像處理，它可以進行圖像鑲嵌、圖像增強（包括反差調(diào)整、彩色增強、比值處理、邊緣增強、黑白發(fā)色等）、圖像密度分割、假彩色合成以及信息復合處理等；二是計算機數(shù)字圖像處理技術(shù)，它可以精確地進行幾何定位與幾何校正，還可以多功能地進行圖像鑲嵌、圖像增強（包括線性變換、直方圖均衡、彩色增強、比值處理等等）、圖像分類、圖像統(tǒng)計分析、多波段圖像組合以及信息復合處理等。這些處理結(jié)果在地表環(huán)境要素不太復雜的情況下，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行研究與分析。

除此之外，遙感圖像處理技術(shù)開始進行信息復合的研究應(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。其作用是能夠進行地物信息的驗證、補充與更新，提高了遙感信息的實用價值。因此可以說，信息復合處理技術(shù)實際上是建立遙感資料信息庫的有效方法之一。

3 目標定位方法

傳統(tǒng)的對計劃外目標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)時間一般來說較長。隨著科技的不斷發(fā)展，越來越多的遙感衛(wèi)星運用到軍事中，使目標定位有了更進一步的發(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)役目標的定位，對一般戰(zhàn)斗中出現(xiàn)的目標還不能達到及時精確的保障。因此，利用低空無人偵察機的遙感圖像信息來對作戰(zhàn)中出現(xiàn)的目標進行定位，是很有研究價值的。

3.1圖像信息的獲取

圖像信息獲取過程工作原理為接收天線收到“無人機”發(fā)出的偵察圖像信號后，經(jīng)高頻電路送下變頻電路進行信息處理，輸出中頻信號，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，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準視頻信號，計算機便可將得到的圖像實時記錄并顯示。

信息接收系統(tǒng)設(shè)計主要采用了圖像同步跟蹤和存儲技術(shù)。信息接收系統(tǒng)接收到“無人機”發(fā)射的視頻圖像后，利用圖像采集軟件通過視頻信息采集卡截取“無人機”獲取的戰(zhàn)場視頻圖像，整個過程將采用多線程操作方式處理視頻圖像的采集與存儲的接收事件。線程之間同步協(xié)調(diào)則以二進制形式融合將圖像文件進行同步存儲，以便于利用其對圖像信息進行進一步的處理。

3.2“三點”匹配定位方法

應(yīng)當指出，遙感圖像處理技術(shù)一般要以常規(guī)資料與人為經(jīng)驗結(jié)合起來，即指處理人員最好要具備豐富的專業(yè)知識，這樣才能得到理想的處理結(jié)果；同時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。因此在實際工作中，對一幅遙感圖像應(yīng)當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)條件的可能來選擇，講究實效，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“無人機”的航拍而獲取的，而在“無人機”拍攝過程中，又可能會受到天氣、戰(zhàn)場環(huán)境、拍攝區(qū)域地形狀況、“無人機”飛行姿態(tài)等一系列因素的影響，通常會導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程中，關(guān)鍵要實現(xiàn)對傾斜圖像的匹配校正。

3.2.1匹配校正方法

在匹配校正過程（也即傾斜圖像幾何校正的過程）中，由于目標附近GCP信息因受戰(zhàn)場環(huán)境的影響，獲得其信息非常困難，所以匹配過程應(yīng)該使用盡量少的GCP。我們通過已知目標附近的三個GCP的坐標，將傾斜圖像進行幾何校正。由于只使用了三個GCP，每個控制點的選取對校正結(jié)果的影響都很大，因此控制點一般選取地面上容易確定的標志物，如交叉路口、河流的盡頭等。此外，控制點的選取應(yīng)盡可能地分散，若三個GCP在共線，是不能夠建立仿射坐標系的。

圖1 “三點”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P'在傾斜圖像坐標空間中的坐標位置，首先建立仿射坐標系。在傾斜圖像中以A點為坐標原點，AB向量為橫軸方向，AC向量為縱軸方向建仿射坐標系XfOfYf；在物空間中以A'為坐標原點，A'B'向量為橫軸方向，A'C'向量為縱軸方向建仿射坐標系Xf'Of'Yf'。

圖2 傾斜圖像坐標空間

圖3 正視圖像坐標空間

過P'點作A'B'、A'C' 的平行線分別交A'C' 、A'B'于 N'、M'點，并求出M' 、N'點坐標ZM' 、ZN' ；求出 M'、N' 點在傾斜圖像坐標空間中坐標M、N的坐標ZM 、ZN ；再分別過M、N點作AC、AB的平行線，并交于點P，則P點即是P'點在傾斜圖像坐標空間中的位置，得Zp=ZA+AP 。

4 實驗

我們可使用該方法對目標定位進行程序驗證。選取無人偵察校射飛機航拍的圖像來進行校正試驗，效果如圖4、圖5所示。

可以看到，利用三個控制點完全可對遙感圖像進行較為精確的匹配定位，進而通過預定程序可迅速準確地確定目標中心的坐標。因為我們所提出的算法是基于拍攝的物體離航拍的像機距離相同的假設(shè)，所以飛機離物體的距離越遠，待測的物體離GCP的距離越近，則校正的效果越好。

5 結(jié)束語

在航拍、攝影測量以及軍事上的無人機攝像，所拍攝的對象大部分并不是在攝像機的正下方，而是與攝像機的正下方有一定的距離，從而導致所拍攝出來的圖像不是正視圖，而是具有幾何變形的斜視圖。很多時候我們需要的是圖像的正視圖，或者能夠通過若干個地面控制點GCP（Ground Control Point，遙感圖像上易于識別，并可精確定位的點）的位置來計算圖像上的其他點的具置坐標，所以將一幅遙感傾斜圖像校正為正視圖或者與GIS中的電子地圖進行匹配是很有價值的。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到較好的校正效果，同時也只需比較少的信息。要確定一個平面至少需要三個控制點，本文提出的算法利用地面上的三個控制點即可以將傾斜圖像校正為一幅所需的正視圖，原理簡單，易于實現(xiàn)。

圖4 無人偵察校射飛機航拍圖像

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)級的要求。此外，由于GIS在軍事上的應(yīng)用MGIS已經(jīng)相當成熟，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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