低空无人机遥感技术及应用

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2.低空无人机遥感的工作流程
③确定摄影基准面 摄影基准面通常被确定为测区的平均高程面。
④确定影像重叠率 传统摄影测量中, 航向重叠 在 60%~65%之间,最小不得小
于 53%;旁向重叠 在 30%~40%之间,最小不得小于 15%。 无人机一般要求航向重叠率、旁向重叠率分别在 70%和
60%以上。
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分辨率2.25 cm的无人机航空遥感首飞遥感影像
1.2无人机遥感系统组成
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1.2无人机遥感系统组成
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1.2无人机遥感系统组成
Tetracam 近红外传感器 主要应用于农业领域植被的健康状况监测
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1.3无人机遥感系统关键技术
▪ 飞行平台 ▪ 飞行控制与导航技术 ▪ 数据传输与存储技术 ▪ 遥感传感器技术 ▪ 遥感数据处理技术
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3.1农林植保中的应用
(3)农田监测 氮磷钾-高光谱和偏振观测:利用无人机遥感监测,可以较大 降低农业土地的化学污染。 病虫害-高光谱:利用无人机遥感监测,精确及时地获取病虫 害在田间的空间分布与发展趋势,实现更精细化的作物病虫 害胁迫监测。
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3.1农林植保中的应用
(3)农田监测 重金属污染-镉污染 作物倒伏-小麦、水稻、棉花 杂草识别 土壤湿度
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3.3 海洋监测、国土-岛礁测绘
(1)海岸带动态监测与管理
海岸带具有地物破碎、反差小、高动态、潮汐瞬变、蜿蜒曲折等 特点, 待测区域往往面积较小、分布零散,人工测量登岛困难。
2012年以来,利用多种型号的轻小型无人机先后完成辽宁、天津 、山东、江苏、广东、浙江、海南等沿海省市主要围填海项目动态监 测工作。
低空无人机遥感技术及应用
2019年5月24日
低空无人机遥感技术及应用
01
低空无人机遥感技术概述
目录
02
无人机测绘工作流程
CONTENTS
03
典型应用案例
04
目前的困境与未来发展
低空无人机遥感技术及应用
01 1.研Par究t 背景无人机遥感技术概述
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1.低空无人机遥感技术
1.1低无人机遥感技术概念 1.2无人机遥感系统组成 1.3无人机遥感系统关键技术 1.4低空无人机遥感的特点
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1.4低空无人机遥感的特点
✓ 高分辨率:可达到厘米级。
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1.4低空无人机遥感的特点
✓ 高时效性:第一时间获取资源变化数据。 ✓ 云层下成像 ✓ 移动性能高:在运输、保管环节上与有人飞机遥感平台相比可以节省不少
的费用。
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1.4低空无人机遥感的特点
✓ 姿态稳定性差、旋偏角大:
图 空三解算后影像的姿态角
2.低空无人机遥感的工作流程
2. 数据处理 (3)空中三角形测量
无人机数据空三加密主要分为两个步骤: ① 相对定向,在相对定向中,把所有影像纳入到一个自由坐标系中
,进行自由网平差,使网形内符合精度要求; ② 绝对定向,利用地面控制点将相对定向结果转换到大地坐标系。
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2.低空无人机遥感的工作流程
2. 数据处理 (4)生成数字高程模型(DEM)
2. 数据处理 (1)航测数据预处理 ① POS数据与航带整理 ② 像片畸变改正 ③ 像片匀光匀色
2.低空无人机遥感的工作流程
2. 数据处理 (2)影像匹配
影像匹配是利用数字相关寻找两幅影像之间的同名像点。
2.低空无人机遥感的工作流程
2. 数据处理 (3)空中三角形测量
核心思想是在一条航带几十个像对覆盖的区域、或者由几条 航带数百个像对覆盖的区域内,采用适量的外业测量控制点,按 照数学模型,通过平差解算出摄影测量数据处理中所需要的全部 控制点,及每张像片的外方位元素。
2.低空无人机遥感的工作流程
2. 数据处理 (5)生成数字正射影像(DOM)
1:1000 DOM
1:2000 DOM
2.低空无人机遥感的工作流程
2. 数据处理 (6)生成数字线划图(DLG)
1:1000 DLG
1:2000 DLG
2.低空无人机遥感的工作流程
2. 数据处理 (2)倾斜摄影测量数据处理 倾斜摄影测量:实质是在同一飞行平台上搭载多个传感器,同时 从多角度对地物进行拍摄,使得获取的地物信息更完整、更全面, 从而能从三维的角度获得更多的信息。
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3.3 海洋监测、国土-岛礁测绘
(2)岛礁的远距离动态监测
中国海岸周边遍布岛礁,面积大于500 m²的就超过 6500 个, 多数岛礁远离大陆,登岛难,面积小,卫星或航空因分辨率难以获得 岛上地物信息,轻小型无人机则可以从陆地起飞完成岛礁遥感任务。
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3.3 海洋监测、国土-岛礁测绘
(2)岛礁的远距离动态监测
1:1000 DEM
1:2000 DEM
2.低空无人机遥感的工作流程
2. 数据处理 (5)生成数字正射影像(DOM)
DEM生成后,就可利用已有的DEM制作数字正射影像,重点在于 单张像片纠正。
像片数字微分纠正是指在己知像片内定向参数、外方位元素及数 字高程模型的前提下,使用数字摄影测量系统按照相应的数学关系式 进行计算,从原始数字影像转换为数字正射影像的过程。
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3.2国土资源环境调查与测绘
目前全国已有超过300家测绘单位拥有甲乙级航摄资质,使 用无人机数量超过千架。 测绘无人机已常态化应用在土地确权、基础测绘、土地资源 调查监测、土地利用动态监测、数字城市建设等领域。 生态环境方面:水污染、土壤污染等。
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3.2国土资源环境调查与测绘
测绘无人机已常态化应用在土地确权、基础测绘、土地资源 调查监测、土地利用动态监测、数字城市建设、应急救灾测 绘等领域。 生态环境方面:水污染、土壤污染等 目前全国已有超过300家测绘单位拥有甲乙级航摄资质,使 用无人机数量超过千架。
2012 年 4 月 27 日 - 5 月 27 日,中国搭载双频GPS 飞控,获得 了钓鱼岛及其附属岛屿全覆盖的0.1 m 分辨率遥感数据,完成了 1:2000大比例尺地形图测图。
POS数据
倾斜像片
像控点
2. 数据处理 (2)倾斜摄影 测量数据处理
图像校正 区域网联合平差 影像密集匹配
高密度彩色点云
TIN
数字表面模型DSM 正射纠正
三维模型
TDOM
2.低空无人机遥感的工作流程
2. 数据处理 (2)倾斜摄影测量数据处理-影像匹配
2.低空无人机遥感的工作流程
2. 数据处理 (2)倾斜摄影测量数据处理
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1.1低无人机遥感技术概念
▪ 无人机遥感(UAVRS),即无人机与遥感技术的结合,是以无人驾 驶飞行器作为载体,通过搭载相机、光谱成像仪、激光雷达扫描 仪等各种遥感传感器,获取高分辨率光学影像、视频、激光雷达 点云等数据的一种新型的航空遥感系统。
▪ 低空无人机遥感是轻小型无人驾驶飞机搭载小型传感器飞行高度 在2000m以下,飞行时间在3小时以内,主要针对调查范围较小 或 急性的调查任而开展的无人机遥感术。
as a tool for long-term forest monitoring. Biological Conservation,2016.)
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3.1农林植保中的应用
(3)农田监测 温度-热红外:提供数米甚至厘米级别的农田温度产品,有利 于研究更小尺度研究区域的农田生态系统,在农田的干旱监 测,蒸散发估算以及作物估产等方面大有用处。
低空无人机遥感技术及应用
03 1.研Par究t 背景 典型应用案例
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3.1典型应用案例
无人机在遥感中的应用广泛,如重大突发事件和自然灾害的 应急响应、国土资源的数据采集与监测、各种地形信息的调 查与测绘、农业植保、农业保险、环境保护、交通、能源、 互联网和移动通讯等。
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3.1农林业中的应用
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2.低空无人机遥感的工作流程
⑤确定摄影基线
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2.低空无人机遥感的工作流程
(2)飞行前检查 ① 地面监控站 ② 飞行平台 ③ 载荷传感器检查 ④ 发动机检查 ⑤ 电池、燃油检查 ⑥ 通电检查
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2.低空无人机遥感的工作流程
图 航线设计示意图
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2.低空无人机遥感的工作流程
(3)地面控制点布设与测量(不是必须的) 像控点的布设:以实验区地形特点及制作影像图的精度来布设像 控点,以能够满足空中三角测量精度要求为原则。 像控点的测量:主要采用单基准站RTK卫星快速定位方法测量。
根据空三解算出来的各影像外方位元素,进行特征匹配和逐 像素级的密集匹配得到高密度彩色点云数据,由彩色点云构成不 规则三角网(TIN),进而形成高精度、高分辨率的数字表面模型 (DSM),然后进行滤波处理得到DEM,再进行数字正射纠正, 可以得到真正射影像TDOM。
2.低空无人机遥感的工作流程
2.低空无人机遥感的工作流程
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3.1农林植保中的应用
(2)植被垂直结构调查
( a) 无人机起飞场地; ( b) 由无人机获得的样地森林 冠层的三维点云图; ( c) 样地森林冠层表面模型 ( DSM) ; (d-f) 三个无人机收集的高分 辨率图像
(Zhang J,etc. Seeing the forest from drones: testing the potential of lightweight drones
(1)植被空间分布调查
汪小钦通过分析仅含红光、绿光和蓝光 3 个可见光波段的无人机影像中植被 与非植被的光谱特性,同时结合健康绿色植被的光谱特征,提出了可见光波段差 异植被指数 VDVI(visible-band difference vegetation index)。
精度评价,影像中植被总体提取精度达到 91.50%,Kappa 系数为 0.8256。
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2.低空无人机遥感的工作流程
⑤确定摄影基线 两相机中心(摄站中心)的连线称为摄影基线。在航线方向上摄 影的基线长度决定了相机两个曝光点的距离或曝光时间间隔。对 于具有旁向重叠的两张影像之间的基线长度决定了两条相邻航线 之间的距离。摄影基线的长度可由确定的影像重叠率、航高和影 像的像幅尺寸计算获得,它们的关系:
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2.低空无人机遥感的工作流程
(4) 航空摄影 无人机飞到相应的高度后,相机按照预先导入的拍摄点进行
自动定点拍摄,获取地面像片,与此同时,POS系统记录像片拍 摄瞬间无人机的各项姿态参数。
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2.低空无人机遥感的工作流程
(5)飞行后检查 ① 无人机 ② 数据质量检查-根据数据质量评价结果,决定是否进行补飞或重飞。 ▪ 航线质量:航摄分区、航线走向、摄影基准面、航高、地面分辨率 ▪ 航飞质量 : 摄影范围、横滚角、俯仰角、航偏角、航向重叠度、旁向
( 汪小钦等.基于可见光波段无人机遥感的植被信息提取.农业工程学报,2015)
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3.1农林植保中的应用
(1)植被水平分布结构调查
汪小钦通过分析仅含红光、绿光和蓝光 3 个可见光波段的无人机影像中植被 与非植被的光谱特性,同时结合健康绿色植被的光谱特征,提出了可见光波段差 异植被指数 VDVI(visible-band difference vegetation index)。
重叠度、像片倾角、像片旋角、偏航距、航迹弯曲度、航高差、像点 位移 ▪ 影像质量:数量、清晰度、色调、阴影、重影
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2.低空无人机遥感的工作流程
2. 数据处理 流程图
获取影像
相机参数 影像预处理 影像匹配 空中三角测量解算 生成DEM DOM生成、拼接
DLG生成
控制点
2.低空无人机遥感的工作流程
低空无人机遥感技术及应用
02 1.研Par究t 背景
低空无人机遥感的 工作流程
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2.低空无人机遥感的工作流程
无人机航摄系统的工作流程大致经过以下两个步骤: 1. 数据获取 2. 数据处理
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2.低空无人机遥感的工作流程
1. 数据获取 (1)任务规划 一般是在室内进行,根据所需影像的比例尺以及最终产品的
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1.4低空无人机遥感的特点
✓ 像幅小、数量多、基高比小: 传统的航摄仪 24cm×24cm 和 18cm×18cm 的像幅; 非量测相机的相幅很小,即使是全画幅相机的像幅也只有36mm×24mm。
✓ 非专业量测型相机,影像畸变大: 光学畸变大、光敏度低、成像面不平等系统误差 噪声、像点位移
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形式和精度逐一确定: ① 影像地面分辨率(GSD) ② 无人机飞行高度 ③ 摄影基准面 ④ 影像重叠率 ⑤ 摄影基线
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2.低空无人机遥感的工作流程
①影像地面分辨率(GSD)
表 地面分辨率要求 单位:m
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2.低空无人机遥感的工作流程
② 无人机飞行高度:
航测时无人机的飞行高度 主要与相机的焦距 f 、像 元大小 pix和影像地面分 辨率GSD相关。
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