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1、.,无人机 Unmanned Aerial Vehicle，UAV,遥感 Remote Sensing，RS,王艺程 杨 惠 李怡春 张 彬 吴其澔 宋 义,地理信息科学进展研讨课小组专题报告之,华中农业大学 GIS 2011级,.,内容提纲,1.无人机遥感概述 2.无人机遥感系统组成 3.无人机遥感工作流程 4.无人机遥感关键技术 5.无人机遥感的应用 6.参考文献,.,1.无人机遥感概述,无人机是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务，并能重复使用的无人驾驶航空器。 无人机遥感，是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术和遥感应
2、用技术，具有自动化、智能化、专题化快速获取国土、资源、环境等的空间遥感信息，完成遥感数据处理、建模和应用分析能力的应用技术。,优势：高时效、高灵活性、高分辨率、无云层遮挡、 低成本、 低风险、 可重复使用,不足：最大载荷小、续航时间短、安全性担忧、 影像覆盖范围小、影像畸变严重,.,1.无人机遥感概述,无人机一般可分为旋翼无人机（直升机）和固定翼无人机两大类。 旋翼无人机对起落场地要求较低，转向灵活；但飞行中震动较大，抗风能力差，稳定性差，姿态控制较难，能量消耗快。多用于风景/事件航拍、农药喷洒（植保）等领域和应急型遥感。 固定翼无人机对起落场地要求较高，空中转向不如旋翼无人机灵活；但覆盖范围
3、较大、可控性能高。可完成较大面积区域航空影像的获取，和机载GPS、POS等辅助设备相结合，可以满足精度较高的测图制图要求。,.,2.无人机遥感系统组成,.,2.无人机遥感系统组成之,遥感传感子系统（遥感设备）,系统能够搭载的遥感设备包括面阵CCD数码相机、光学胶片相机、成像光谱仪、磁测仪、CCD摄录机等。,数码相机获取的遥感影像可以直接输入到计算机中进行处理，不需要经过冲洗、印相等程序，无人机回收后可以在现场直接查看影像质量和飞行质量，可以大大提高工作效率，符合无人机低空遥感监测系统实时、快速的技术特点。 同时，CCD数码相机体积小、重量轻，在感光度（可达ISO400-16以上，因而可在较弱光
4、照下拍摄）、色彩深度（大于12bit）、曝光时间（可达1/8000s）、载片量(存储量)方面具有技术优势。,系统结构图,.,2.无人机遥感系统组成之,遥感传感子系统（遥感设备）,面阵CCD数码相机作为遥感设备时的检校问题,一种方案： Step1.锁定主距，拍摄室内三维控制场； Step2.结合三维直接线性变换求解内方位元素和畸变改正系数； Step3.依据“空间中直线经中心投影变换仍是直线”的原理，纠正随机畸变。,系统结构图,.,2.无人机遥感系统组成之,遥感传感子系统（遥感设备）,面阵CCD数码相机作为遥感设备时的曝光间隔问题,曝光间隔：t 航高：h 地速：v 航向重叠度：p 单幅影像的大小
5、：s （单位：像素） 焦距：f （单位：像素）,飞行控制计算机实时解算,t=hs(1-p)/(fv),遥感空中控制子系统根据飞机飞行的高度，实时计算曝光间隔。,系统结构图,.,2.无人机遥感系统组成之,遥感空中控制 子系统,a. 曝光间隔的控制（前已述及）,b. 稳定平台的控制 目标：使飞机可以在飞行的条件下保持与地面“垂直”。 思路：传感器（如垂直陀螺仪）感知倾斜角度，信号反馈，通过微处理器控制“舵机”，使飞机回到“垂直状态”。,系统结构图,.,2.无人机遥感系统组成之,地面部分,b. GPS坐标转换,d. 基于GIS的控制 了解无人机的位置及真实飞行轨迹 控制无人机的运行 控制遥感设备的工
6、作,系统结构图,a. 航迹规划,c. 数据接收与显示,.,2.无人机遥感系统组成之,影像数据后处理 子系统,处理流程： 辐射校正几何校正全景影像拼接匀色匀光（图像融合）空中三角测量、生成正射影像、地物分类等进一步应用,系统结构图,POS辅助的空中三角测量法： 由机载GPS、POS数据获取拍摄每幅影像时的摄站（无人机）位置与姿态，进而由摄影测量的方法生产DEM。,.,3.无人机遥感工作流程,.,3.无人机遥感工作流程,.,3.无人机遥感工作流程,弹射起飞,伞落,弹射起飞,.,4.无人机遥感关键技术,无人机遥感平台的改进 通过优化设备设计和组合方式，实现GPS/惯性导航/景象匹配的组合导航方式等途
7、径，在控制成本的前提下，扩展作业范围、提高载荷上限、延长续航时间、提高定位精度、提高抗风能力和起降能力。,b. 遥感数据实时处理与下传 选取和改进现有压缩编码方法，在保证实时下传的前提下，减小或消除图像压缩算法损耗，提高重构图像的质量。,c. 遥感数据地面接收与处理 建立移动/固定地面数据接收站和数据中心；进一步研究无人机影像处理方法；标准化工作等。,.,4.无人机遥感关键技术,d. 量测相机轻型化 由于镜头内方位元素检校的复杂性和不稳定性，目前非量测相机的畸变差改正方法只是一种理论上的改正，检定的频率完全达不到参数变化的速度，所能得到的数学精度相对量测相机差距较大。 因此，将量测相机轻型化，
8、使其能够搭载在飞行姿态稳定“荷载能力大的固定翼无人机或飞艇上，是解决无人机低空航测精度的根本途径。,e. 多相机集成 多相机侧视组合+无人机 城市精细三维建模解决方案 多拼相机+无人机 无人机多拼组合航测系统,.,4.无人机遥感关键技术,f. 多源传感器集成 三维激光扫描仪( 探地雷达) +相机+无人机 三维激光扫描测量方案 气体探测仪+红外相机+无人机 气体泄漏应急监测系统 数字化能谱仪 +相机+无人机 超低空放射测量系统 大气采样仪+多光谱相机 +无人机 污染监测系统,.,5.无人机遥感的应用,e. 测试卫星星载设备,灾害应急影像获取,c. 常年多云地区遥感影像的获取,d. 城市快速测绘与
9、建模,.,6.参考文献,1董梅,苏建东,刘广玉,杨举田,陈秀斋,田雷,王梅勋. 面向对象的无人机遥感影像烟草种植面提取和监测J. 测绘科学,:1. 2肖晖,朱锋,魏亚男. 无人机遥感影像镶嵌技术综述J. 计算机工程与应用,:. 3崔红霞,林宗坚,孙杰. 无人机遥感监测系统研究J. 测绘通报,2005,05:11-14. 4马轮基,马瑞升,林宗桂,吴朝晖,孙涵. 微型无人机遥感应用初探J. 广西气象,2005,S1:180-181. 5洪宇,龚建华,胡社荣,黄明祥. 无人机遥感影像获取及后续处理探讨J. 遥感技术与应用,2008,04:462-466+361. 6周洁萍,龚建华,王涛,汪东川,杨
10、荔阳,赵向军,洪宇,赵忠明. 汶川地震灾区无人机遥感影像获取与可视化管理系统研究J. 遥感学报,2008,06:877-884. 7孙杰,林宗坚,崔红霞. 无人机低空遥感监测系统J. 遥感信息,2003,01:49-50+27. 8鲁恒,李永树,何敬,任志明. 无人机低空遥感影像数据的获取与处理J. 测绘工程,2011,01:51-54. 9崔红霞,孙杰,林宗坚. 无人机遥感设备的自动化控制系统J. 测绘科学,2004,01:47-49+6. 10晏磊,吕书强,赵红颖,张雪虎,杨绍文,赵继成. 无人机航空遥感系统关键技术研究J. 武汉大学学报(工学版),2004,06:67-70. 11金伟,
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