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基本信息

项目名称:
无人机航空摄影测量规划与导航系统
小类:
信息技术
简介:
无人机航空摄影测量规划与导航系统是一个基于GPS和GIS的无人机航测遥感作业软件。主要完成航带规划设计、导航、轨迹回放、漏拍区分析等功能。系统设计功能包括:在执行航拍任务之前,按照作业需求自动完成飞行计划的制作;在飞行过程中,实现拍摄作业的实时可视化操作;在飞行作业完成之后,可以在电子地图上重现飞行过程、分析漏拍等。该系统具有高度自动化、高效率、高精度和低成本的特点,在应用上具有广阔的市场优越性。
详细介绍:
无人机航空摄影测量规划与导航系统是一个基于GPS和GIS的无人机航测遥感作业软件。主要完成航带规划设计、导航、轨迹回放、漏拍区分析等功能。系统的设计目标是:在执行航拍任务之前,按照作业需求自动完成飞行计划的制作,包括飞行路线和航拍点的布设等;飞行过程中,实现拍摄作业的实时可视化操作,动态显示的项目包括当前拍摄点的位置、相幅覆盖范围、飞机当前飞行方向、飞机当前经纬度坐标以及海拔高度等,以辅助操作人员高质量地完成飞行及拍摄任务;飞行作业完成之后,可以在电子地图上重现飞行过程、分析漏拍和不符合重叠率要求的区域,迅速找出需要补拍的区域,必要的时候可以根据分析结果立即进行补拍。该系统具有高度自动化、高效率、高精度和低成本的特点,在应用上具有广阔的市场优越性。

作品图片

  • 无人机航空摄影测量规划与导航系统
  • 无人机航空摄影测量规划与导航系统
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

系统实现的目的及意义: 无人机遥感平台具有受天气条件影响小、机动灵活、影像实时传输、高危或恶劣环境下监测、成本低、不抢占常规空域、按需作业等特点,在城镇规划、房地产开发、环境生态、国土资源、数字农业、交通、电力、水利以及防灾减灾、灾后重建、应急事件处理等领域具有无可比拟的优势。本系统的设计和实现部分解决了无人机遥感行业中配套软件缺乏的问题,可以有效提升作业的自动化、精确化程度。创新点: (1)利用GIS图形操作功能,可视化地确定测区边界;根据航拍生产要求和航测相机参数,自动计算任意复杂形状测区的航拍路线和航拍点,进而完成航拍工作量预算,提高航拍设计效率。(2)利用GPS定位和虚拟现实(VR)技术,通过飞行过程中实时采集的导航定位数据与设计的飞行方案实时比较,实时显示飞行状态和飞行质量,并进行漏拍区分析,保证相邻航线之间的航摄相片的重叠率,保证飞行航摄的一次性成功,控制精度达到10厘米。 主要技术指标: 该系统可以高效率高精度地完成以往航空遥感中繁琐且精度低下的手工作业,而且飞行过程中可以实现可视化导航和可视化拍摄,从而能够大大减少空中作业的盲目性,提高空中作业的精确度。其主要功能包括:(1)基本地图操作;(2)飞行计划制定;(3)实时监视导航;(4)轨迹回放;(5)质量评估

科学性、先进性

传统的航拍作业流程主要包括: (1)区域确定;(2)现场勘查;(3)航测规划;(4)执行航拍;(5)数据处理;(6)拍后评估;(7)若评估发现有不符合要求的区域需重复(3)至(6)的步骤。 本系统辅助下的航拍作业流程主要包括: (1)区域确定(根据用户需求划定航测区域); (2)现场勘查(可在本系统中借助地形图、遥感影像辅助完成,减少实地作业量); (3)航测规划(适用于任意复杂测区,完全由本系统高精度自动完成,并保证飞行计划的最优化,非专业人员可熟练操作); (4)执行航拍(全程、实时可见); (5)拍后评估(拍后瞬时完成评估、规划,如有必要无人机无需落地即可实施重拍或补拍); (6)数据处理。比较可见,本系统对航拍作业流程的不同环节都进行了实质性的技术改进。与现有技术相比,本系统在对作业人员专业化程度的要求、作业流程的自动化程度、作业精度、效率和作业成本等方面都具有显著的优势。

获奖情况及鉴定结果

1、作品获奖情况:在2011年4月获得XX大学“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛校内选拔赛一等奖。 2、作品应用情况:“南京市第二次土地调查更新项目中部分地区航空摄影测量”:在2009年12月—2010年2月期间使用该系统完成了南京市第二次土地调查更新项目中部分区域的航空摄影测量。

作品所处阶段

中试阶段。

技术转让方式

整套软件系统销售。

作品可展示的形式

现场演示。

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

目前,无人机遥感技术正处于高速发展时期,国民经济发展的诸多方面如新农村建设规划、城镇信息化、房地产开发、城乡土地利用动态监管、大比例尺地形图修测、工程场地评价、电力交通选线、森林动态监测、水利工程前期规划设计、地质矿产勘测定位、生态环境监测、文物保护、旅游风景区建设管理、突发性灾害应急等都有着巨大的应用需求。而相关软件的开发显然还落后于无人机硬件系统和行业的发展,现实应用中仍存在着的大量手工作业,在很大程度上限制了无人机遥感应用的开展。 另一方面,无人机航测项目流程由制定航拍计划开始,至拍后评估结束。本系统可以自动化和最优化地制定飞行计划、全程实时地监视航拍质量、迅速而高效地实施拍后评估,保证了项目的高度自动化、高效率、高精度和低成本。 鉴于以上分析,本系统将具有广阔的市场前景,并将在一定程度上改善当前行业的现状,有助于推动无人机遥感的应用。

同类课题研究水平概述

无人机的发展最早得益于军事上的应用,但20世纪末以来,无人机与遥感技术的结合在全世界范围内得到了商业和科研领域的普遍关注。本系统“无人机航空摄影测量规划与导航系统”正是在这一背景下提出并研制的。在过去的数十年里,国内外已经出现了很多无人机低空遥感在民用领域的应用实例。 (1)国外方面。由无人机低空遥感平台获取的高分辨率影像被用于黄石国家公园温泉区域的成图;迷你型的无人机平台摄影测量系统被用于获取秘鲁Palpa地区附近的航空遥感影像,该工程的实施表明无人机低空遥感在文化遗产调查和保护方面与传统方法相比具有明显优势;Szendro的消防部门利用无人机火灾检测系统进行了数次火灾检测,在无人机遥感技术的协助下,大大降低了风险和提高了消防安全;也有文献报道了无人机遥感技术应用于植被检测、农牧场管理等方面的研究;最近美军利用无人机对日本受地震重创的福岛第一核电站的基础设施和核泄漏情况进行了监测。 (2)国内也已经有多家研究机构开始从事基于无人机平台的民用遥感技术研究,并有部分实现商业化运作。从事无人机遥感应用的科研院所主要有,中国测绘科学研究院、中科院遥感所、中国地质大学、北京大学遥感与地理信息系统研究所、信息工程大学测绘学院、集美大学理学院等。应用领域包括,灾后重建、应急事件处理、新农村建设规划、海岸带和海岛开发、土地调查、城镇规划、交通管理、电力等。值得一提的是,无人机遥感技术为突发灾害应急保障提供了重要手段,如汶川大地震、玉树地震、舟曲泥石流、大连漏油事件等。最近云南测绘局还利用无人机对盈江地震灾区实施航拍,为政府灾害重建提供决策依据。 总的来看,无人机遥感技术已经得到了广泛的应用。而相应航测规划软件的研制并没有得到应有的重视。国外有徕卡飞行计划及评估软件(Leica Flight Planning & Evaluation Software,简称FPES),但它仅应用于特定的机载相机系统,而且也不适用于无人机遥感平台;国内尚未见类似软件的报道。
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