無(wú)人機(jī)測(cè)繪

應(yīng)用背景：

隨著3S技術(shù)為代表的高新測(cè)繪技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的測(cè)繪行業(yè)正在迅速向地理信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。傳統(tǒng)的測(cè)繪生產(chǎn)主體模式已發(fā)生根本性變化，產(chǎn)品由模擬形式轉(zhuǎn)為數(shù)字形式，大量的外業(yè)測(cè)量被室內(nèi)地理信息采集所取代。地理信息的采集、存貯、加工和分發(fā)已成為一種全新的概念。

無(wú)人機(jī)測(cè)繪是遙感領(lǐng)域用于地形測(cè)繪的新興技術(shù)，使用成本低、反應(yīng)速度快、易于移動(dòng)轉(zhuǎn)場(chǎng)，對(duì)復(fù)雜的野外測(cè)繪環(huán)境有很好的適應(yīng)力，不僅可以完成傳統(tǒng)飛機(jī)的航攝任務(wù)，而且可以進(jìn)入傳統(tǒng)手段無(wú)法覆蓋到的領(lǐng)域。它機(jī)身小巧、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由人工遙控器送飛，地面工作站操控自主飛行拍攝，可靈活應(yīng)對(duì)整個(gè)航攝工作。相較于傳統(tǒng)的有人飛機(jī)搭載攝像機(jī)航拍作業(yè)的航攝方式，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。傳統(tǒng)有人飛機(jī)的空域和飛行計(jì)劃審批十分嚴(yán)格，無(wú)人機(jī)的監(jiān)管則較為寬松。有人飛機(jī)對(duì)起降場(chǎng)地要求嚴(yán)格，無(wú)人機(jī)則大多可就地起降，省去了大飛機(jī)從機(jī)場(chǎng)到測(cè)區(qū)的路程。有人飛機(jī)受飛行安全和拍攝能見(jiàn)度的限制，對(duì)天氣的依賴度很高。無(wú)人機(jī)可以在陰云天氣攝影，飛行高度低，可以獲取高分辨率和高清晰度的影像信息。同時(shí)，無(wú)人機(jī)飛行速度慢，航速每小時(shí)幾十公里，能靈活應(yīng)付地形復(fù)雜條件，得到精準(zhǔn)影像。

現(xiàn)代航拍突破了傳統(tǒng)航測(cè)在攝影比例尺、姿態(tài)角、重疊度等方面的嚴(yán)格限制，能夠處理現(xiàn)有航攝相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、組合寬角相機(jī)（包括各種全景數(shù)碼相機(jī)）的影像。通過(guò)無(wú)人機(jī)航攝攝所獲取的豎直攝影影像、交向攝影影像、傾斜影影像以及復(fù)雜航線多基線攝影影像；通過(guò)多視影像匹配自動(dòng)構(gòu)建空中三角測(cè)量網(wǎng)，能進(jìn)行多達(dá)10000片影像的大區(qū)域網(wǎng)光束平差；配合低空遙感的高分辨率影像，實(shí)現(xiàn)高精度航測(cè)定位；并且，能自動(dòng)化生產(chǎn)數(shù)字高程模型（DEM）和數(shù)字正射影像（DOM）等產(chǎn)品。

無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的一般組成：

無(wú)人機(jī)系統(tǒng)包括地面系統(tǒng)、飛機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)。如下圖：

圖片101.png

無(wú)人機(jī)航測(cè)原理：

低空無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)所采用的無(wú)人機(jī)是按照國(guó)際上通用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，并且其研制的目的主要是作為遙感平臺(tái)。在進(jìn)行航空立體成像時(shí)，飛機(jī)攜帶相機(jī)沿飛行線（或條帶）獲取垂直航空像片。由于實(shí)際應(yīng)用中多選用航空像片的立體像對(duì)。因而成功的飛行，航向重疊應(yīng)為55%-65%，至少50%，一般為60%，旁向重疊大致30%。像片重疊意味著，在相隔一定距離的不同位置拍攝同一目標(biāo)。存在視差可以構(gòu)成立體像對(duì)，并可進(jìn)一步獲得立體模型。然后通過(guò)內(nèi)業(yè)的數(shù)字測(cè)圖軟件可以制作高精度的各種地形圖。

圖片102.png

低空無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量的平臺(tái)框圖和運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

無(wú)人機(jī)航測(cè)特點(diǎn)：

1.無(wú)人機(jī)可以超低空飛行，可在云下飛行航攝，彌補(bǔ)了衛(wèi)星光學(xué)遙感和普通航空攝影經(jīng)常受云層遮擋獲取不到影像的缺陷；

2.由于低空接近目標(biāo)，因此能以比衛(wèi)星遙感和普通航攝低得多的代價(jià)得到更高分辨率的影像；

3.能實(shí)現(xiàn)適應(yīng)地形和地物的導(dǎo)航與攝像控制，從而得到多角度、多建筑面的地面景物影像，用以支持構(gòu)建城市三維景觀模型，而不局限于衛(wèi)星遙感與普通航攝的正射影像常規(guī)產(chǎn)品；

4.使用成本低，無(wú)人機(jī)體形小，耗費(fèi)低，對(duì)操作員的培養(yǎng)周期相對(duì)較短。系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修簡(jiǎn)便，同時(shí)不用租賃起飛和停放場(chǎng)地，可以無(wú)需機(jī)場(chǎng)起降，因而靈活機(jī)動(dòng)，適應(yīng)性強(qiáng)，容易成為用戶自主擁有的設(shè)備；

5.回避了飛行員人身安全的風(fēng)險(xiǎn)；

6.比起野外實(shí)測(cè)而言，無(wú)人機(jī)航測(cè)方法具有周期短、效率高、成本低等特點(diǎn)。

無(wú)人機(jī)航測(cè)流程：

圖片103.png

產(chǎn)品概述：

KP-15A是由湖南鯤鵬智匯無(wú)人機(jī)技術(shù)有限公司自主研發(fā)的全電動(dòng)垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。該機(jī)型采用高性能氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)達(dá)100分鐘，起飛海拔可達(dá)4500米；采用高比強(qiáng)度復(fù)合材料和模塊化設(shè)計(jì)，組裝僅需2分鐘，專用運(yùn)輸箱可放入家用車后備箱；無(wú)需飛手操控，可一鍵垂直起降、完全自主飛行，通信失聯(lián)/無(wú)GPS信號(hào)/低電壓可自主安全返航；RTK+PPK定位，精度達(dá)到厘米級(jí)。在氣動(dòng)設(shè)計(jì)、航時(shí)航程、抗風(fēng)能力、使用便捷度等方面，KP-15A均具備優(yōu)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)力。

圖片104.png

圖片105.png

KP-15垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)

任務(wù)載荷：

KP-15A可搭載多種測(cè)繪載荷，例如：

圖片106.png 圖片107.png 圖片108.png

航拍相機(jī)、三拼相機(jī)、五拼相機(jī)

應(yīng)用場(chǎng)景：

（一）國(guó)土測(cè)繪

全國(guó)土地資源信息是制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和宏觀決策的重要依據(jù)，也是國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的需要。無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)在國(guó)土資源調(diào)查領(lǐng)域發(fā)揮出了自身的優(yōu)勢(shì)，低成本、低速、巡航距離遠(yuǎn)、高可靠性的無(wú)人機(jī)執(zhí)行低空飛行任務(wù)，操作員可以很方便在地面的控制飛機(jī)的飛行路線和飛行高度。利用無(wú)人機(jī)技術(shù)開(kāi)展國(guó)土資源調(diào)查與土地利用監(jiān)測(cè)，可及時(shí)地反映各種國(guó)土資源的具體情況，增強(qiáng)資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)與災(zāi)害防治的預(yù)見(jiàn)性，為國(guó)土開(kāi)發(fā)與整治，環(huán)境和災(zāi)害監(jiān)測(cè)，水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘查，建設(shè)工程選址、選線及城市規(guī)劃提供依據(jù)。

圖片109.png

（二）應(yīng)急測(cè)繪

通過(guò)無(wú)人機(jī)開(kāi)展應(yīng)急測(cè)繪，可在自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件、社會(huì)安全事件等突發(fā)公共事件發(fā)生時(shí)，根據(jù)需要開(kāi)展遙感監(jiān)測(cè)、導(dǎo)航定位、地圖制作等技術(shù)服務(wù)，高效有序地提供地圖、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、公共地理信息服務(wù)平臺(tái)等測(cè)繪成果，為突發(fā)事件的預(yù)防、應(yīng)對(duì)、處置和恢復(fù)提供保障服務(wù)。應(yīng)急測(cè)繪也已成為國(guó)家突發(fā)事件應(yīng)急體系的重要內(nèi)容，是新時(shí)期公益性測(cè)繪地理信息工作的重要業(yè)務(wù)。

圖片110.png

（三）工程測(cè)量

利用無(wú)人機(jī)航拍和點(diǎn)云三維成像技術(shù)形成模型數(shù)據(jù)，并生成原始地貌模型，再根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谠匀坏仄耗Ｐ偷幕A(chǔ)上繪制基坑開(kāi)挖模型，兩模型之間的差異體量即為土石方開(kāi)挖量模型，進(jìn)而可計(jì)算出土石方開(kāi)挖量，為工程測(cè)量提供準(zhǔn)備信息。

圖片111.png

（四）城鎮(zhèn)規(guī)劃調(diào)查

通過(guò)無(wú)人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪，可為城市開(kāi)發(fā)的規(guī)劃信息系統(tǒng)提供依據(jù)。廣泛應(yīng)用建筑密度分布規(guī)律研究、在建工地調(diào)查、中心城市簡(jiǎn)房漏棚調(diào)查、施工占路情況、露天停車場(chǎng)調(diào)查、垃圾堆場(chǎng)的空間分布、污水治理和改造工程的補(bǔ)充論證、為建廠規(guī)劃或改造提供影像資料等。除此以外，還可應(yīng)用在鐵路建設(shè)、城市的變遷、發(fā)展趨勢(shì)及改造，城市圖件更新上，同時(shí)還可用于城市現(xiàn)狀調(diào)查，如土地利用現(xiàn)狀更新、監(jiān)測(cè)和巡查、土地變更調(diào)查、土地類型劃分、土地執(zhí)法地籍、交通、旅游資源調(diào)查，繪制城市綠化分布圖、煙塵污染分布圖、水污染分布圖，以及城市環(huán)境調(diào)查，如三廢污染、地質(zhì)災(zāi)害、城市公共安全監(jiān)測(cè)方面。

（五）礦產(chǎn)資源普查

我國(guó)礦區(qū)開(kāi)發(fā)引發(fā)生態(tài)環(huán)境的破壞，礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行情況不清，缺乏客觀和有效數(shù)據(jù)；由于缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)控使得違法行為頻繁發(fā)生。無(wú)人機(jī)空中遙感可用于巡查礦區(qū)的礦產(chǎn)開(kāi)采點(diǎn)位置(井口位置)、開(kāi)采狀態(tài)(開(kāi)采或關(guān)閉)、開(kāi)采礦種(煤、鐵等)、開(kāi)采方式(露天)、占地范圍與土地類型、固體廢棄物堆積范圍和占用土地類型等。無(wú)人機(jī)還可以觀測(cè)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)引發(fā)的災(zāi)害。包括地面沉陷范圍、地裂縫長(zhǎng)度、塌陷坑位置、山體陷裂(垮塌)范圍、崩塌位置、滑坡位置、泥石流位置、河道淤塞長(zhǎng)度(位置)及煤田(煤矸石)自燃范圍等。探測(cè)礦山生態(tài)環(huán)境信息包括破壞土地范圍、受損植被范圍、粉塵污染范圍、水體污染范圍、荒漠化范圍、土地復(fù)墾范圍及礦山環(huán)境治理效果。無(wú)人機(jī)低空遙感配合地面管理軟件亦可為礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)整體狀況提供決策支統(tǒng)。

（六）農(nóng)業(yè)測(cè)繪

通過(guò)無(wú)人機(jī)測(cè)繪可以快速估測(cè)農(nóng)作物的種植面積，監(jiān)測(cè)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量，監(jiān)測(cè)農(nóng)作物旱情和灌溉情況，并且可以判斷農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題，如病蟲害、土壤鹽堿度、土壤營(yíng)養(yǎng)狀況、水污染等問(wèn)題。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境變遷監(jiān)測(cè)：草原退化、土地沙漠化、水土流失水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)和農(nóng)業(yè)水環(huán)境資源供給配備規(guī)劃。

圖片112.png