无人机遥感技术解决方案

2018-06-15   来源:未知  

       无人机遥感系统基本概念
  无人机(UAV)是一种机上无人驾驶的航空器,其具有动力装置和导航模块。在一定范围内靠无线电遥控设备或计算机预编程序自主控制飞行。
  无人机遥感 (UAVRSS)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,通信技术,POS定位定姿技术,GPS差分定位技术和遥感应用技术,具有自动化,智能化,专业化快速获取国土,资源,环境,事件等空间遥感信息,并进行实时处理,建模和分析的先进新兴航空遥感技术解决方案。无人机遥感系统即是一种以UAV为平台,以各种成像与非成像传感器为主要载荷,飞行高度一般在几千米以内,能够获取遥感影像,视频等数据的无人航空遥感与摄影测量系统。
  UAVRSS技术以固定翼,无人旋翼机和垂直起降等作为遥感平台获取实时高分辨率遥感影像数据,能克服有人航空遥感受制于长航时,大机动,恶劣气象条件,危险环境等的影响,又能弥补卫星因天气和时间无法获取调查区遥感信息的空缺。还能避免地面遥感工作范围小,视野窄,工作量大等因素。
  目前,国内外的航空摄影测量仪器主要有:由z/i公司推出的面阵航空数码相机dmc(digital mapping camera)、vexcel公司推出的ucd(ultracam-d)、莱卡公司推出的线阵推扫航空摄影数码相机ads40以及在2012年后继推出的线阵推扫航空摄影数码相机ads80、ADC多光谱遥感相机和Headwall机载高光谱成像仪、三维激光雷达、热红外相机等。随着计算机通信技术的迅速发展以及各种重量轻体积小探测精度高的数字化新型传感器的不断面世。UAVRS的性能不断提高,具有结构简单,成本低,风险小,灵活机动,实时性强等优点。逐步成为卫星遥感,有人机遥感和地面遥感的有效补充手段。
  目前,国内外的航空摄影测量仪器主要有:由z/i公司推出的面阵航空数码相机dmc(digital mapping camera)、vexcel公司推出的ucd(ultracam-d)、徕卡公司推出的线阵推扫航空摄影数码相机ads40以及在2012年后继推出的线阵推扫航空摄影数码相机ads80、ADC多光谱遥感相机和Headwall机载高光谱成像仪、三维激光雷达、热红外相机等。
  无人机遥感系统森林资源监测
  遥感监测森林覆盖度变化主要分为 2 类:一是通过卫星影像数据,建立光谱植被指数与覆盖度的相关模型;二是通过人工地面采集数字影像,对影像进行图像分隔或分类操作,提取覆盖度。通过卫星影像提取覆盖度,受天气影响大,且空间分辨率、时间分辨率常常难以满森林样地的覆盖度变化研究需求。人工地面采集影像提取覆盖度,大面积范围应用时耗时耗力、效率较低。然而,低空无人机遥感可以弥补原有覆盖度变化监测方法的不足。
  将三维激光雷达、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(IMU)以及高分辨率相机集为一体,基于无人机平台,用于获得激光点云数据并能够生成精确的数字高程模型(DEM)和数字表面模型(DSM),同时也能够获取地物的数字正射影像(DOM)信息,通过对激光点云数据的处理,结合DSM和DOM我们就可得到真实的三维场景模型。并使用解算软件进行GPS静态解算,GPS/IMU数据联合解算,坐标转换等,点云数据解算完成之后使用软件进行点云数据校正调整和航带偏差调整,并可以导出LAS数据;还可以提取一系列基于激光雷达点云数据的森林参数和统计变量,包括树冠高度变量、密度变量、强度变量、郁闭度、叶面积指数和间隙率。快速反演生物量,森林蓄积量,森林覆盖率;了解其疏密程度以及不同树龄树木的情况、推算不同树种数量;获取森林地面DEM,实现森林结构参数自动提取以及三维场景重建,用于林业的监控与管理。
  激光雷达主要原理是进行测距和测角。根据激光在空气中的传播,计算激光器到反射物的距离;同时利用角度编码器记录每一出射光线的角度。这些信号经反射、接收、记录、计算,构成三维图像。
  方案优点:
  Velodyne激光雷达与已有设备相比体积小、重量轻、功耗低、集成度高,飞行时间达50分钟以上。该采集平台每秒钟最高可获得30万个点,最高可达到厘米级,获取数据量大且精度高。
  可以将单木数据从整体点云中分割出来,以获得树高、树冠尺寸、树冠基部高、断面积、胸径、立木蓄积和生物量等参数,更加方便于农、林业领域的研究工作。

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