科技创新 ２０１５年第２０期ｌ科技创新与应用 无人机遥感技术及应用 高照忠 （１、广东工贸职业技术学院，广东广州５１０５１０ 魏海霞－ 叶长斌 ２、山东正元数字城市建设有限公司，山东烟台２６４６７０） 摘要：遥感技术是探测领域中非常重要的一项技术。近几年，这项技术被用到了中国的无人机领域中，从而形成了无人机遥感 这种全新的技术。这种技术的本质是：无人机可在任意地点和任意时刻进行拍摄，拍摄出来的照片既真实又清晰。正因为如此，无 人机遥感在短短几年内便被运用到了诸多领域，在这些领域中发挥着独特的作用。文章将较为细致地阐述无人机遥感这项技术 的相关情况，并对它的现实运用进行具体的介绍。 关键词：应用；遥感技术；展望；无人机 引言 遥感技术起源于１９６０年左右，它是探测领域中非常重要的一项技 术。它依据了电磁波的有关理论，结合了各种先进的传感仪器，把距离 较远的目标反馈回来的信息加以搜集，再对这些信息做相关的处理，最 终形成目标的全景图像。当下，在借助人造卫星的基础上，遥感技术可 确保１８天以内就能返回一次全球的真实图像。同时，在运用了遥感技 术之后，还可高效地测绘出研究区域对应的地图。 １无人机遥感技术的简述 关于无人机遥感这种技术的描述可从四个方面来把握。第一是技 术的组成，无人机遥感综合了以下几种技术：一是传感技术；二是通讯 技术；三是遥控技术；四是遥感对应的应用技术；五是ＧＰＳ技术。第二是 获取的方式，获取方式有以下三点特征：一是专题化；二是智能化；三是 自动化。第三是获取的信息，获取的信息主要有以下几种：一是环境信 息；二是国土信息；三是资源信息。第四是技术的重要优势，这些优势尤 其表现在以下几点：一是起飞速度快；二是成本低廉；三是结构较为简 单。 ２无人机遥感技术的具体隋况 ２．１无人机遥感技术所具备的特征 跟载＾飞行器相比较，无人机遥感有着独特的技术优势。这些技术 优势尤其体现在下列几点：（１）由于无人机不需要载人，所以它可以飞行 到一些较高或者较危险的区域进行航拍，这是载人飞行器无法与无人 机比拟的地方；（２）与载人飞行器相比较，无人机在实际的飞行中所耗费 的资金更为低廉；（３）无人机被划分到我国的遥控飞行器一类，所以它的 整个审批流程较为简单，相反载人飞行器属于现实中的飞行器，它的整 个审批流程非常复杂；（４）载人飞行器有着极为严格的起降要求，而无人 机却没有过于严格的降落场地和起飞场地要求，所以它在航拍飞行中 实现中途转场比较容易；（５）航拍中，无人机所具备的安全ｌ生能也远远超 过了载人飞行器；（６）同载人飞行器比较，无人机可随时进行重新拍摄， 并且拍摄时间极短，成像效果也非常清晰。 尽管无＾机遥感有着如此多的技术优势，但它的技术劣势也较为 明显。这些技术劣势主要表现在下列几方面：（１）无人机遥感所返回的 遥感影像有着极高的Ｊ Ｊ ￣）ｔ率，这种分辨率甚至实现了以分米级来计算 的精密程度。但是，影像的相幅偏小，相片数量非常庞大，甚至达到了千 张以上。这种大工作量的工作方式，降低了无人机遥感工作的效率。同 时，影像倾角的角度一般来说较大，并目倾斜方向没有任何规律可遵 循。所以，无论是连接点的布设还是提取工作都变得非常困难。（２）载人 飞行器通常比较稳定，相比之下无＾、机就显得不够稳定。假如高空中的 风速较大，那么航飞轨迹就会出现不规则的现象，甚至偏离了本身的主 航道。这样，无论是拍摄中的旁向重叠度还是航向重叠度都不够规则， 影像间的实际重叠程度就更大。（３）无人机无法携带专业化的测量相机。 所以，它拍得的影像难免会有所变形。这是由于地面事物跟单幅相机间 的投射关系很复杂，所以影像内存在的几何关系也就很不稳定。在这种 影响下，影像就会呈现出倾斜的效果甚至变形。 ２．２无人机遥感的影像处理流程 ２．２．１影像的畸变差纠正 当前的无人机航拍方式是中国航拍方式中最为先进的一种方式。 它有着独特的技术优势，可在任意时刻进行航拍，并且拍摄的时间极 短，成像效果也非常清晰。所以，无人机航拍这种方式被大范围的运用。 现实中，无人机有着不同的类型，所携带的相机也有着不同的类型，不 同的搭配方式使得最终的成像质量也有巨大的差异。不过，一般情况下 无人机都是配备的普通相机。普通相机拍出来的相片边缘会出现畸变 的现象。这可能给后续的数据处理带来极大的误差。为了最大限度控制 数据的误差，对影像的畸变加以纠正就成了必备的工作。处理方式主要 包含了以下几种：一是消除畸变；二是消除主 偏移；三是旋转影像。 ２．２．２影像的三角测量 三角测量的过程是在空中自动完成。以往，影像的转点工作与选点 工作都是以人工方式来操作完成。可是，无＾、机遥感却能让这两项工作 在空中便自动完成。同时，像点中的各个坐标也是自动获取。它能为区 域网平差程序结算提供依据 。这样，坐标系中加密点所处的空间位置及 其定向参数都能随之而获得。三角测量主要对以下几方面的内容加以 测量：一是内定向的相关测量；二是相对定向的相关测量；三是模型连 接的相关测量；四是模型转点的相关测量；五是偏移量的相关测量；六 是连接点的相关测量；七是特征点的相关测量。 ２．２．３ ＤＯＭ影像与ＤＥＭ影像的生成 ＤＯＭ影像与ＤＥＭ影像的具体生成步骤如下：首先，借助平差程序 可解算出拍得的影像对应的外方位元素；接着，把相邻影像跟外方位元 素充分匹配，便可迅速取得相关的同名特征点；然后，通过这些同名特 征点便可以生成ＤＥＭ影像；最后，让生成的这个ＤＥＭ影像跟相关的同 名特征点再次拼接，便可得到需要测量区域的ＤＯＭ影像图片。 ２－３无人机遥感的关键技术 现实中，遥感技术是把多种技术综合以后取得的技术成果。上述已 经谈到：无人机遥感综合了五种主要的技术，第一种是传感技术，第二 种是通讯技术，第三种是遥控技术，第四种是应用技术，第五种是ＧＰＳ 技术。在这五种技术中，最为关键的技术又可细分成八种。第一种是遥 感平台对应的集成技术。第二种是专用数据对应的处理技术。第三种是 传感器对应的控制技术。第四种是平台稳定涉及的相关技术。第五种是 相机定标的相关技术。第六种是相机校验的相关技术。第七种是陕速处 理的相关技术。第八种是３Ｓ技术。而依据平台框架的情况来具体划分， 关键技术又应该被划分成三种基本的技术。第一种是遥感平台对应的 集成技术。第二种是获取数据的相关技术与下传数据的相关技术。第三 种是地面接收与处理技术 。文章将对这三种最为关键的技术进行・一 的介绍。 ２．３＿１无人机遥感平台集成技术 无人机中，平台结构主要包含了以下几种：一是飞行器对应的系 统；二是信息传输对应的系统与测控对应的系统；三是保障对应的系 统；四是 息获取对应的处理系统。平台结构具体如图１所示。无＾、机 中安装的是面阵ＣＣＤ相机日。通常，拍摄操作是由相机头部来具体完成。 相机头部又由三个部分构成，第一部分是数码后背，第二部分是镜头， 第三部分是机身。对无人机来说，遥感平台需要体积小且分辨率偏高的 相机。因此，大面阵ＣＣＤ数码与１２０中型幅面相机是最佳的组合 。再 者，高清图像是无人机影像的一个重点。所以，拖影便成了影像中的一 个重要障碍。为此，遥感平台必须尽量把拖影的像元控制在０．５以下。假 设像元是９ｕｍｘ９ｕｍ，高度是５００ｍ，速度是每秒钟３３ｍ，焦距是５０ｍｍ。那 么可得出曝光时间是１／＇／３３秒，快门应选用１／１０００ｓ以上目。假设焦距用 字母ｆ来表示，成像面尺寸用字母Ｌ来表示，视场角用字母０来表示。那 么焦距公式是ｔｇ（０／＇２）＝（Ｌ／２）胛。而主控计算机需要起到三方面的作用， 首先是对相机进行良好的控制，其次是对图像加以传输，再次是对图像 加以保存。因此，Ｐ １Ｏ４十嵌入式计算机是最好的选择日。
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无人机低空遥感影像的处理及应用
作者：崔嘉 刘亮
来源：《城市建设理论研究》2013年第33期
摘要：无人机航摄系统作为传统航空摄影测量手段的有力补充，在小区域大比例尺地形测绘领域发挥了积极有效的作用，本文对无人机遥感影像的处理方法、关键技术环节以及其应用的领域进行探讨。
关键词：遥感；海籍调查；卫星影像
中图分类号：TP7文献标识码： A
1. 引言
低空无人机航测系统是目前世界上正在兴起并迅速发展的多学科交叉高新技术，是一种成本较低、见效快、安全性高、应用灵活的航测设备，是对卫星遥感及载人飞行遥感技术的延伸和有效补充，商业应用前景广阔。低空无人机航测系统可广泛应用于城镇规划、国土资源调查、海岸带调查、大型工程项目建设、环境保护、灾情监控、园林绿化、影视制作、企事业单位宣传、房地产建设及旅游、交通、水利等多个领域。
小型无人机价格低廉、操作简单，可以很顺利地完成低空、超低空飞行任务，且几乎不存在任何的安全隐患。无人机航空遥感系统具有全天候、全天时、低成本等技术优势，其获得的高分辨率影像数据可应用于多种领域，适合于我国信息化发展的需要。无人机航摄系统是传统航空摄影测量手段的有力补充，具有灵活机动、高效快速、精细准确、作业成本低等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势，可广泛应用于防汛、小区域测绘和应急救灾等方面的测绘保障服务[1]。
由于无人机所携带的相机是普通数码相机，与量测型相机在拍摄方式与后期处理方法都和传统航空摄影测量有所不同。基于无人机影像的特殊性，其后续处理存在一定的难度。本文详细探讨无人机影像的匀色裁剪、空中三角测量、正射影像生成、快速拼接全景图、精度检查等操作和分析。
2. 无人机低空遥感影像的处理
无人机低空遥感技术发展及行业应用概述
当前，如何快速获取位置数据已经成为测绘地理信息行业研究的热点。传统的以卫星、航空器为平台的数据获取方法已经广泛应用，但是在中西部受天气影响较大的地区很难拍摄到符合要求的高分辨率影像，运用无人机为平台的低空遥感能很好地发挥优势。无人机作为卫星遥感不可缺少的补充手段，弥补了卫星光学遥感和普通航空摄影经常受云层遮挡获取不到影像的缺陷。
无人低空遥感系统， 是一种以自动控制的无人机为平台，以机载遥感设备为有效载荷，飞行高度一般在1000m以下，获取规则重叠度影像，并按定精度要求制作地理信息数据的航空摄影系统。通常由飞行平台、遥感设备、地面监控站、数据链路和应急装置等部分组成，具有成本低、精度高、分辨率高、效率高等特点。其所获得的高分辨率影像能够达到大比例尺地形图精度要求。
1 无人机低空遥感主要特点
1.1 航摄效率高 无人机航摄效率较高，可以通过监控平台进行控制，进行针对性航拍，重点获取指定区域数据，针对不合格影像可以现场重新航拍。这类设备体积小，機动灵活，通过地面遥控快速采集影像，不需要专用跑道起降，受天气和空域管制的影响较小。此外无人机还可以抵达载人飞行器无法到达的空域或危险地区。
1.2 影像分辨率高 影像主要以RGB三波段为主，可以挂载多光谱相机（R＼G＼B＼NIR）、高光谱相机和激光雷达传感器，无人机低空遥感影像的最大优点是遥感影像空间分辨率高（厘米级）、影像清晰。工业无人机普遍采用索尼、尼康等高精度数码相机，高达4000万像素，可实现定距或定时拍照。所获取影像为真彩色数字影像，成图与实测误差已经满足1：500的地形图测量规范要求。
1.3 数据处理速度快 影像数据处理速度快，现势性强。例如某国产软件Pips能实现对航空影像数据以及低空无人机影像数据的快速自动化处理，可完成从空中三角测量到各种比例尺的DEM、DOM、DLG等测绘产品的生产任务。特别是高性能计算机在测绘领域的应用，将数据处理速度显著提升。
一＼ ’ ’
一、概述 蕊谈无人机低空遥感技术
在国土资源行业中的应用
（一）无人机及特点。无人机是是利用无线电遥控
设备和白备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无
旱地及经济用地等，大比例尺地形图要求水田、旱地分
块，而浙江的多山地形导致了水田面积小而散的特点，加 大了测量工作的难度。采用传统的全站仪采集数据，在人
力和物力上投入较大。而使用ＲＴＸ实时动态采点在很大程
度上缓解了这一问题。如采用的南方灵锐ｓ８２套装仪器，
在动态使用中一台做电台主机，则另外３台可作为流动
ＲＴＫ。每人只需携带一台ＲＴＫ流动站即可完成两个人使用
全站仪的工作，比使用全站仪节省一半的人力。因为全站
仪的可视性局限，在山区测量水田时，全站仪一般都要搬
动好几次才能完成一小部分任务，这过程中产生的误差也
会增大。而ＲＴＫ．ｅ．］ｊ可以在不通视的情况下正常工作，让工
作效率大大提高，其高程精度也远比使用全站仪高，因为
全站仪受镜头杆高的影响，采集回来的数据高程精度受到 很大的影响，在勾画等高线时往往出错，导致数据可靠性
降低。而测量水田的时候使用ＲＴＫ的自定义间隔资料采
集，实现自动采集，减少了常规测量方法的人为出错机 会，避免了传统的画草图或记编码回来对照连线而出错的
问题。土地整理中ＲＴＫ测图的一般步骤：
（一）设主机。在地势稍高、空旷的小山丘上摆设
主机。这样能保证主机接收的卫星个数比较多，旦发射
的数据链信号就比较强，覆盖范围也比较宽。主机最好
设在当天计划测区的中部，从而减少主机搬动的次数，
提高工作效率。 （二）设置主机参数。发射数据链信号，在主机手
簿中输入ＧＰＳ天线高度和主机所摆设控制点的坐标，但
南方灵锐系列的ＲＴＫ不需要在主机输入参数的，则要在
移动站中输入。 （三）安装好仪器。一人负责一台移动站，接好
ＧＰＳ天线、数据链天线，装入电池，打开数据手簿，
启动ＲＴＫ碎部点采集程序，检查卫星个数（－ｐ星个数必
