小型无人机遥感平台在摄影测量中的应用康敏

小型无人机遥感平台在摄影测量中的应用康敏

河南测绘职业学院河南郑州450015

摘要:在摄影测量的过程中利用传统的航空遥感平台来获得相关图像,花费是巨大的。在这种情况下可以选择利用小型无人机遥感平台替代航空遥感平台来进行摄影测量,小型无人机遥感平台同航空遥感平台相比,有着操作更为方便快捷、花费更少的优点。

关键词:小型无人机遥感平台;摄影测量;应用

引言:随着我国科技水平的不断提高,我国的摄影测量行业也获得了大力的发展,越来越多的新技术、新设备应用到了摄影测量行业当中。小型无人机遥感平台作为一种新型设备,在近年来应用到了摄影测量行业当中。使用小型无人机进行摄影测量,同传统的摄影测量方式相比,有着操作简便、快速、成本低的优点,正逐步取代传统的摄影测量方式,但我国对于小型无人机遥感平台的研究同西方国家相比仍有一定的差距和不足,对于小型无人机遥感平台的应用仍需要大力的研究和发展。

小型无人机遥感平台的优势

卫星遥感平台都是有固定的轨道,只能按照固定的轨道运行,不能改变、脱离轨道进行观测,在出现突发情况时,卫星遥感平台往往不能及时出现在突发情况区域的上空进行观测,使用过程中存在着非常大的局限性。而传统的航空遥感平台需要依靠飞机进行摄影观测,成本极高,在一定程度上还会受到天气状况的影响,天气恶劣时会对飞机上的人员造成一定威胁,因此航空遥感平台使用的局限性也比较大,不能大规模、高频率使用,在摄影测量中的应用并不广泛。低空小型无人机遥感平台同上面的两种遥感平台相比,有着以下几点优势。第一,小型无人机遥感平台受到恶劣天气的影响较小,可以在雷雨天、雪天等天气进行摄影测量。第二,小型无人机遥感平台对于技术要求低,技术含量低,操作更为简单快捷,在摄影测量工作中能够更快速、灵活的完成工作。第三,小型无人机遥感平台的成本低,不必花费高额的维护保养成本和能源消耗成本。第四,小型无人机遥感平台的飞行高度很低,在摄影测量时获得的图像、影像精确度更高。

小型无人机遥感平台的摄影测量系统组成

(一)垂直陀螺

在小型无人机遥感平台进行摄影测量工作时,垂直陀螺发挥的作用是十分重要的。垂直陀螺由陀螺仪、加速度计组成,能够对小型无人机的各种方向变化进行测量和记录,能够对实时的各种惯性数据进行测量,是小型无人机遥感平台摄影测量系统中十分重要的一个组成部分。

航行控制系统

航行控制系统是小型无人机的一个重要系统,通过航行控制系统来对小型无人机的飞行进行控制,确保小型无人机能够按照指令进行平稳飞行,顺利进行摄影测量工作。小型无人机的航行控制系统包括GPS接收天线、微处理器等等,在地面还有高清图像、影像的数据处理终端和接收终端同航行控制系统相配套。

(二)机载通信设备

机载通信设备也是小型无人机遥感平台摄影测量系统的一个重要组成部分。小型无人机通过机载通信设备可以将拍摄到的一系列影像、图像等信息及时传输到地面的接收端,还能够及时向地面控制人员反馈小型无人机的工作状况和突发情况,确保地面控制人员能够对小型无人机进行实时监控,能够及时改变小型无人机的航向,确保摄影测量工作顺利进行。

一、系统主要技术指标

(一)数码相机(非量测相机)的性能指标

上世纪90年代的柯达公司推出了第一款数码相机DCS100,标志着数码相机的诞生,此后数码相机得到了大力的发展,数码相机拍摄的图像分辨率越来越高,越来越清晰,数码相机的重量和体积越来越小,操作越来越方便。小型无人机遥感平台在摄影测量的过程中需要用到数码相机进行拍摄,对于数码相机的性能要求较高。在小型无人机遥感平台摄影测量规范中,规定了航片在有效使用面积内的镜头分辨率不能少于每毫米501P,这相当于每像素7.4微米。通过对当前数码相机市场上的高端、主流数码相机进行检测,可以发现绝大多数数码相机都能够满足这一规范需求。

飞行平台技术指标

传统的航空测量规范、规定都是针对传统的航空遥感平台制定的,而小型无人机遥感平台的航线高度往往在1000米以下,传统的航空测量规范、规定不适用于小型无人机遥感平台的摄影测量,小型无人机摄影测量工作没有一个规范作为参照。相关工作人员可以根据小型无人机的特点和传统的航空摄影测量规范来大致制定出几条可供参考的小型无人机摄影测量规范。比如以下几点,第一:为了避免小型无人机受到断流的影响,小型无人机的发动机应当安置在飞机的后部。第二:为了避免小型无人机的拍摄出现遗漏、出现失控,小型无人机的飞行速度应当在每小时50千米到每小时100千米之间。第三:小型无人机的发动机一旦出现故障,控制人员应当控制小型无人机迅速进行滑翔降落。第四:在控制小型无人机进行摄影测量时,小型无人机飞行高度的变化不能超过5%。通过这一系列类似的飞行平台技术指标来规范小型无人机遥感平台的摄影测量工作,确保摄影测量工作能够高质量完成。

小型无人机遥感平台在摄影测量中的应用

(一)水利监测

水利监测是摄影测量中一个十分重要的组成部分,河流、湖泊等的水位、水质受降雨影响大,受周边环境影响大,需要及时进行监测。而小型无人机遥感平台操作简单便捷,灵活,能够有效、及时的对洪水、旱涝、河道污染、河道排污等进行监测。小型无人机还能够通过获取的地形地貌图来自动制定航行线路,能够对突发的水质污染、洪涝灾害等进行监测,小型无人机遥感平台在水利监测方面能够发挥极其重要的作用。

(二)环境监测

小型无人机遥感平台可以应用到对环境的检测工作中,通过使用小型无人机遥感平台对调查区域进行航拍,可以及时得到所调查区域的航空影像,相关工作人员可以根据小型无人机遥感平台拍摄的航空影像来及时了解所调查区域的环境状况,能够对环境污染情况、排污情况等进行及时发现和治理。还可以将小型无人机遥感平台应用到对海洋、湿地、植物的污染状况观测中,应用到对大气污染、燃烧秸秆、排放废物的观测中

选线设计

小型无人机在摄影测量过程中使用的数码相机是专门用于航拍工作的摄影相机。人类社会上第一个数码相机是DCS100,是美国的柯达公司在1991年研发生产出来的。在柯达公司研发生产出DCS100数码相机之后,数码相机领域得到了大力发展,数码相机的体积越来越小,重量越来越轻,分辨率越来越高,数码相机CCD芯片的不平度也越来越高,数码相机这些功能的提升为小型无人机拍摄航空影响带来了极大的便利。除此之外,地面控制人员还能够根据小型无人机所拍摄的航空影像来开展选线工作。由此可见,小型无人机遥感平台在摄影测量中的选线设计方面有着极为重要的应用[3]。

结论:

综上所述,在未来的摄影测量技术中,小型无人机遥感平台会因为其强大的优势而得到广泛的应用。就当下的技术水平而言,小型无人机遥感平台已经基本能满足摄影测量规定标准,但还存在一定的提升空间,相信在不久以后,小型无人机遥感平台一定会更加完善,科学,小型无人机摄影测量一定会更加高效、便捷、灵活。

参考文献:

[1]王峰,吴云东,无人机遥感平台技术研究与应用[J].遥感信息,2017,(2):114-118.

[2]王之卓.摄影测量原理[M].北京:测绘出版社,2018.

[3]低空数字航空摄影测量外业规范[S].CH/Z3004-2016.

[4]崔红霞,林宗坚,孙杰.大重叠度无人机遥感影像的三维建模方法研究[J].测绘科学,2015,(2):36-38+4.

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