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无人机的应用:航空测绘

关键字:无人机,航空测绘,应用

2015-03-12

以全球卫星定位技术、遥感技术和地理信息系统技术为代表的高新测绘技术在世界范围内趋于成熟并在我国多个行业广泛投入使用,使传统测绘发生了革命性的变 化。极大地提高了外业测绘的生产效率,减轻了劳动强度。传统的测绘生产主体模式已发生根本性变化,产品由模拟形式转为数字形式,大量的外业测量被室内地理 信息采集所取代。地理信息的采集、存贮、加工和分发已成为一种全新的概念。

随着市场经济体制的建立和不断完善,测绘市场发育趋向成熟。首先,测绘产品的需求不断增大,服务领域不断拓宽。近年来,除传统用户外,电信、公安、环保、 金融等行业的需求不断增长,测绘产品的服务面几乎覆盖了国民经济的所有行业,初步实现了测绘为国民经济建设、国防、民众和政府服务的行业目标,充分显示了 测绘行业的重要性。

应用

无人机系统携带的数码相机、数字彩色航摄相机等设备可快速获取地表信息,获取超高分辨率数字影像和高精度定位数据,结合像素工厂进行信息处理和 分析。所得的数据将生成DEM、三维正射影像图、三维景观模型、三维地表模型等二维、三维可视化数据,便于进行各类环境下应用系统的开发和应用。

像素工厂( Pixel Factory ) 是当今世界一流的遥感影像自动化处理系统。集自动化、并行处理、多种影像兼容性、远程管理等特点于一身,代表了当前遥感影像数据处理技术的发展方向,主要 用于地形图测绘、城市规划、城市环境变化监测等。像素工厂是一套用于大型生产的遥感影像处理系统,通常具有若干个强大计算能力的计算结点,输入数码影像、 卫星影像或者传统光学扫描影像,在少量人工干预的条件下,经过一系列的自动化处理,输出包括DSM、DEM、正射影像和真正射影像等产品,并能生成一系列 其他中间产品。

测绘无人机优势

无人机搭载传感器进行航空遥感影像的拍摄,一方面是低空遥感被广泛认可,需要旺盛,另一方面则是因为相比较其它遥感数据获取方式,测绘无人机拥有不可替代的优势:

性价比高。现在市场上的国产测绘无人机的价格大约在十几万到几十万之间,可重复使用的次数多,除重大事故外不容易损坏,也不存在其它额外的使用费用。在自然环境比较恶劣的区域,如高原、近海等,即使出现意外也不会有太大的损失。高达0.05米分辨率的影像则比卫星影像的精度更高。

方便携带运输。固定翼测绘无人机翼展一般不会超过3米,并可以方便地拆卸。在项目执行的过程中,只需要将拆卸后的无人机设备放到普通的小货车中,就可以把操作人员和所有设备同时运送到目的地。到现场后,半个小时内就可以完成无人机的组装和调试。

无场地要求。传统的测绘无人机起飞方式一般是滑起,需要一段30米至50米相对水平的跑道才能起飞。随着新兴设备的引入,场地已经不再是无人机起降的阻碍。目前常见的的无人机除了滑起,还可以通过弹射或手抛方式起飞,降落时可以直接伞降,对于野外作业来说极为方便。弹射架可以固定在作业车的车顶,或者展开后架在地面即可。

机动灵活。测绘无人机可以根据所需的影像分辨率来决定飞行高度,在大多数情况下,飞行高度一般为100米至1000米。测绘无人机搭载的相机多采用定焦镜头,飞行高度的差别直接影响到最终生成影像的分辨率。飞行前设计好航线、确定好飞行高度,就可以获取理想的数据。

受天气影响小。在传统的航空摄影中,大飞机航摄最担心出现的问题就是天气状况不理想,一旦出现多云的天气,将会严重影响成像的效果。但测绘无人机飞行的高度决定了云层厚度基本不会影响到成像,尤其是在获取高分辨率影像、飞行高度低的情况下。

测绘无人机应用

在传统的国土测绘应用中,相比较卫星影像,无人机获取的影像除了分辨率更高,似乎没有更多的优势。但在更多的应用中,无人机所能做的,远远超出你能想象的范围。

国土测绘。相比较传统的测绘手段,无人机测绘能够凭借其机动灵活等特点,在国土测绘领域发挥重要作用。通过快速获取测绘无人机航摄数据,能够快速掌握测区的详细情况,应用于国土资源动态监测与调查、土地利用和覆盖图更新、土地利用动态变化监测、特征信息分析等。高分辨率的航空影像还可应用于区域规划等。

选线设计。遥感无人机可应用于电力选线、公路选线、铁路选线,能够根据项目需求,快速获取线状无人机航空影像,为选线快速提供设计数据。此外,遥感无人机还可以针对石油、天然气管道进行选线设计和全方位的监测,厘米级别的航空影像和高清视频能够协助进行安全监测与管理,同时利用管道压力数据结合影像发现管道渗漏、偷盗等现象。

环境监测。高效快速获取高分辨率航空影像能够及时地对环境污染进行监测,尤其是排污污染方面。此外,海洋监测、溢油监测、水质监测、湿地监测、固体污染物监测、海岸带监测、植被生态等方面都可以借助遥感无人机拍摄的航空影像或视频数据进行实施。其中,水质调查监测、污染物监测、大气环境监测、固态废物检测、秸秆禁烧监测是主要的应用方向。

水利监测。在陆地上,遥感无人机可应用于洪涝监测、河道管理、河道污染检测等。无人机可根据地形和河流情况,确定航线,并进行凌情应急监测、滩区洪水灾害监测、水污染等突发事件等。此外,遥感无人机还可应用于海岸带调查,如填海造地、水产养殖、海岸带变迁等情况,近海岛礁监测、船只、藻类、浮标等目标识别,以及海洋环境监测等。

农林。高分辨率航空影像能够提供准确的土地纹理和作物分类信息,可应用于农业用地分析、作物类型识别、作物长势分析、土壤湿度测定、农业环境调查、水产养殖区监测、森林火灾监测、森林覆盖率分析、森林植被健康监测、森林储积量评估等。能够针对特定农业作物,确定种植面积、生长状况、生长阶段和产值预估,比如在烟草、农业物联网等行业有重要应用。

变化分析。通过自定义重访周期,遥感无人机能够有效地对局部地区的动态变化进行监测。例如在水淹分析、拆迁赔偿等应用中,往往会因为双方各执一词而引发很多矛盾。利用遥感无人机进行航拍后,相关变化区域可以在最终的影像上非常清楚。在城市建设与规划、海岸水淹分析等领域中,遥感无人机都可以发挥重要作用。

应急救灾。无人机在测绘领域受到重视,是从应急救灾中开始的。无论是汶川地震、玉树地震、盈江地震,还是舟曲泥石流、安康水灾,测绘无人机都在第一时间到达了现场,并充分发挥机动灵活的特点,获取灾区的影像数据,为救灾部署和灾后重建工作的开展,都起到了重要作用。

通过自定义重访周期,遥感无人机能够有效地对局部地区的动态变化进行监测。

毫无疑问,测绘无人机正逐渐成为测绘部门的新宠儿,随着更多地方测绘部门、数据获取企业的引进和使用,测绘无人机将成为今后航空遥感数据获取的“标配”。

传统测绘和无人机测绘的对比

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