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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用技术，具有自动化、智能化、专题
2、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；但覆盖范围较大、可控性能高。可完成较大面积区域航空影像的获
3、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，因而可在较弱光照下拍摄）、色彩深度（大于12bit）、曝光时间（可达1/
4、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：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-
5、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：
6、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
7、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，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
8、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
9、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
10、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,葛宏立,杜华强,徐小军.无人机遥感发展与应用概况J.遥感信息,2009,01:88-92.12李继宇,张铁民,彭孝东,闫国琦,陈瑜.小型无人机在农田信息监测系统中的应用J.农机化研究,2010,05:183-186.13王峰,吴云东.无人机遥感平台技术研究与应用J.遥感信息,2010,02:114-118.14鲁恒,李永树,李何超,何敬,任志明.无人机影像数字处理及在地震灾区重建中的应用J.西南交通大学学报,2010,04:533-538+573.15陈云波,刘义志,蒋小蕾,翁鹏飞.无人飞行器低空遥感系统机载传感器搭配方案研究J.测绘通报,2012,08:33-35+50.,
