无人机数码遥感测绘系统集成及影像处理研究论文_扈芳

无人机数码遥感测绘系统集成及影像处理研究论文_扈芳

青海地理信息产业发展有限公司 青海西宁 810000

摘要:在信息高速发展的时代,如何快速获取数据成为当前科学研究的重点。相比传统的测量方式,现代卫星、大型飞机等航空航天影像测量已经得到广泛的应用。但是这在某些地区也并不适用,尤其是在西部多云多雾地区,如果要想获得高分辨率的影像,就可以使用当前最新型的无人机低空遥感技术。无人机作为现代测量中必不可少的补充手段,具有低空飞行的能力,有效弥补了普通卫星与航空测量影像分辨率不高的缺陷。文章重点就无人机数码遥感测绘系统集成及影像处理进行研究分析,以供参考和借鉴。

关键词:无人机;数码遥感测绘;系统集成;影像处理

引言

无人机拍摄可得低空影像,拍摄遥感影像。针对遥感影像,探析了快速处理,这样做化解了应急态势下的处理疑难,供应新的思路。面向对象状态下,无人机拍摄得出的遥感影像辨识了多样的信息,经由快速提取,可得区域以内的被损毁状态。妥善处理影像,便于后续时段的建筑修复,提升处理水准。借助数字摄影特有的测量流程,测得受灾区段内的精准数值,它提快了常规流程的处理速率,符合精度指标。

1无人机低空遥感的特点及应用

无人机是采用无线电遥控设备进行远程操控,或利用自身程序进行控制的无人驾驶飞行装置。无人机的低空遥感将获得高清晰度的影像作为目的,融合了GPS卫星定位和低空遥感的技术,形成了具有较高机动性与灵活性、体积小、成本低的无人机遥感系统,并广泛的应用于国土利用、矿产勘测、地质调查、环境监测、森林防火等多个领域。在汶川大地震当中,无人机更是充分发挥了其机动灵活、安全便捷的特点,弥补了卫星遥感以及航空遥感的不足,在第一时间为抗震救灾提供了宝贵的资料,对后期的救灾工作起到了很大的帮助。与卫星遥感和航空遥感相比,无人机低空遥感具备独特的优势。首先,无人机低空遥感更加迅速灵活,能够快速的对任务做出响应,而作业与维护的成本却要远远低于前两者;其次,无人机的飞行高度较低,能够获得大比例尺、高精度的影像,非常适合对小范围的区域进行高清晰度的拍摄;再次,无人机低空遥感的飞行高度通常在1000m以下,对民航等其他飞行设施几乎没有任何影响,因此无需申请空域;最后,无人机体积较小,便于携带和转移,并且能够获取高重叠度的影像,保证了后期处理的准确与可靠。但是无人机低空遥感也有一定的不足之处,由于无人机体型较小,工作时受风力的影响较大,使其难以承受过高的载荷,并且对载荷的体积和抗震性有着严格的要求,同时无人机搭载的成像设备在拍摄及后期处理的方式上与航空遥感及卫星遥感有所不同,给数据的获取与处理带来了一定的难度。

2无人机数码遥感测绘系统集成

我国目前的无人机主要分为两种,即固定翼无人机和无人直升机。本文所进行研究探讨的无人机是固定翼飞机。平台则是“双发”型无人机飞行平台,飞机的抗风性能好,有效载荷大,能够满足辅助设备的安装所占用的空间。微型无人机遥感系统由于受飞行平台的制约,体积和重量较大的专业的航空摄影机都不能采用,因此我们一般采用的是数码相机。在选用数码相机的时候,我们主要关注一下几点:第一,CCD分辨率与CCD器件尺寸。CCD器件上像素越多,分辨率就越高;第二,影像质量。由于遥感应用需要高质量的数字影像,所以影像文件的存储应采用TIFF、RAW等无损的文件存储格式;第三,感光度指标,用于航拍的数码相机应该具有较宽的感光度范围;第四,存储介质,应采用可移动储存介质较大的CF卡为主。除此之外,还有很多需要注意的问题,工作人员要具体问题具体分析。室内作业和场外作业两部分是微型航空遥感系统运行的主要部分,室内作业设备主要是专业的图像处理设备。而场外作业的目的主要是获取高质量的遥感影像,微型无人机航空遥感系统一般可以完成半径150km以内的超视距自主遥感业务飞行。

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3无人机数码遥感测绘系统影像处理

3.1无人机影像的获取

无人机的遥感系统主要由三个方面组成,即空中控制系统、地面控制系统及数据后处理系统。在无人机影像采集时,具体的操作流程有以下四个步骤:一是进行合理的航迹规划,将规划好的航线载入到控制系统;二是控制无人机按照航线飞行,从而进行拍摄;三是将无人机拍摄的影像进行存储,并将数据发回地面控制系统;四是在完成一系列的任务后,结束飞行与拍摄。

3.2无人机影像的处理

在获取无人机拍摄的影像资料后,应该先进行检查,检查的步骤具体如下:第一,确定每一张原始获得的影像数据都能够正常打开,并且各方面的数据都是完整、准确;第二,对数据进行抽查,主要检查每张影像是否存在拍摄问题和拍摄中是否受到云或者雾等天气状况的影响;第三,确定坐标。拍摄地点的坐标有时会与影像中的坐标产生误差,如果遇到这种情况应及时做好记录,对其作出细致的检查;第四,对无人机的航向重叠度、旁向重叠度等方面进行检查。

3.2.1影像的预处理

无人机上搭载的成像设备是数码相机,数码相机内的内方位元素和畸变差对相机的成像效果有着较大的影响。因此,在对影像处理前应该先要对数码相机进行检查,而且还要针对不同的型号的相机进行不同的方法处理畸变差,从而使影像的质量得到较大的提高。在一系列的检查之后,修正后的影像需要进行均色处理,使影像在亮度、灰度、纹理等方面保持一致。

3.2.2影像的匹配

处理遥感影像数据的关键步骤之一是对影像进行匹配,进行特征的影像匹配法首先要在每幅影像上提取特征点,然后对不同影像上的特征进行匹配,利用SIFT特征自动匹配法和RANSAC算法对影像进行处理和优化,能够快速得到高质量的影响。

3.2.3区域网的空中三角测量

控制点和检查点的精确值可以让我们对所获得整体数据的精准度有一个充分的了解,对区域网的空中三角测量,可以在必要时采取一定的措施来提高整体结果的准确性。

3.2.4制作正射影像以及精度检查

在完成对空中三角测量后,便可以进行正射影像的制作。利用实验区的DEM配合之前得到的方位数据和匹配点对影像进行处理,最终得到精准的正射影像。在得到正射影像的基础上,我们还要对它的准确度进行检查,找出其中的误差,以便得到正确的正射影像。在本次的实验过程中,根据无人机采集的遥感影像的数据特点,即无框标、无准确的定向,无地理参考等问题,做了以下处理方法:一是在每张裁剪后的照片后面加上地理参考;二是将影像加上UTM投影信息,使影像的变形率小;三是将图片进行高分辨率的处理并放到格网中进行剪裁,结合地面GPS点地形图进行几何定位最后通过mosaic合成一张大图片。

结束语

综上所述,无人机在目前只能满足摄影测量的基本要求,在本次的实验中,无人机获取的影像资料加上已有的区域高分辨率率的影像配以大比例的地形图,使区域内达高分辨率影像的获得证实了这个实验的可行度。在以后无人机在很多行业都会得到广泛的应用,而影像像幅小、影像倾斜角过大、重叠度不规则等问题研究与改进工作也应当近一步的加深。

参考文献:

[1]高林,杨贵军,李红军,李振海,冯海宽,王磊,董锦绘,贺鹏.基于无人机数码影像的冬小麦叶面积指数探测研究[J].中国生态农业学报,2016,24(09):1254-1264.

[2]冷伟锋.小麦条锈病遥感监测及网络信息平台构建[D].中国农业大学,2015.

[3]田超.基于无人机的低空数码航摄系统集成研究[D].长安大学,2014.

论文作者:扈芳

论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期

论文发表时间:2018/11/12

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