無人機(jī)遙感測繪技術(shù)及應(yīng)用

第3章無人機(jī)遙感任務(wù)設(shè)備3.1無人機(jī)遙感任務(wù)設(shè)備類型無人機(jī)遙感的功能載荷的種類較多，可分為被動式遙感任務(wù)設(shè)備、主動式遙感任務(wù)設(shè)備和航空遙感通用輔助任務(wù)設(shè)備。3.2航空定位定向系統(tǒng)（POS）定位定向系統(tǒng)（PositioningandOrientationSystem，POS）集DGPS和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）為一體。POS系統(tǒng)主要包括GPS接收機(jī)和慣性測量單元IMU（InertialMeasurementUnit）兩個(gè)部分，所以也稱為GPS/IMU集成系統(tǒng)。3.2.1POS系統(tǒng)組成POS主要硬件部分包括慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、DGPS與POS系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，POS還包含一套事后處理軟件用于融合數(shù)據(jù)事后處理，其組成示意圖如圖3-1。3.2.2POS系統(tǒng)工作原理慣性導(dǎo)航系統(tǒng)INS是由慣性測量單元IMU和控制系統(tǒng)組成，IMU又包括3個(gè)加速度計(jì)、3個(gè)自由度陀螺儀以及必要的數(shù)字電路和圖形處理器，利用3個(gè)加速度計(jì)測量載體在三軸方向上的平移加速度、一次積分獲取載體的瞬間速度，同時(shí)，陀螺儀可以記錄三軸在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的姿態(tài)角，并給出載體航向，以此實(shí)現(xiàn)對載體的導(dǎo)航工作。3.3可見光相機(jī)系統(tǒng)3.3.1可見光相機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀在直接用于無人機(jī)遙感的普通民用數(shù)碼相機(jī)研制方面，我國與日本、美國等發(fā)達(dá)國家有一定的差距。目前國內(nèi)在實(shí)際無人機(jī)遙感作業(yè)中使用的民用數(shù)碼相機(jī)以國外品牌為主，佳能、尼康和索尼三大主流相機(jī)廠商屬于絕對壟斷地位。3.3.2框幅式相機(jī)攝影測量基本原理框幅式傳感器的測繪原理為小孔成像原理，在某一個(gè)攝影瞬間獲得一張完整的像片。一張像片上的所有像點(diǎn)共用一個(gè)攝影中心和同一個(gè)像片面，亦即共用一組外方位元素。因此，像點(diǎn)和物點(diǎn)之間可以用航測像片的共線方程來描述。圖3-23.3.3框幅式相機(jī)攝影指標(biāo)參數(shù)框幅式相機(jī)攝影主要指標(biāo)參數(shù)包括：像場角、攝影比例尺、地面采樣距離、影像重疊度和基高比等，其中攝影比例尺和地面采樣距離表示的是同一項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，框幅式膠片相機(jī)航空攝影采用攝影比例尺，框幅式數(shù)碼相機(jī)航空攝影采用地面采樣距離。3.3.3典型無人機(jī)可見光相機(jī)系統(tǒng)一、中畫幅數(shù)碼相機(jī)(1)飛思相機(jī)PhaseOneiXU180(2)哈蘇相機(jī)HasselbladH6D(3)徠卡相機(jī)二、全畫幅數(shù)碼相機(jī)（1）尼康全畫幅相機(jī)（2）佳能全畫幅相機(jī)（3）索尼全畫幅相機(jī)3.2.4應(yīng)用無人機(jī)光學(xué)載荷已經(jīng)在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，被成功應(yīng)用于搶險(xiǎn)救災(zāi)，設(shè)備巡檢、環(huán)境保護(hù)、國情監(jiān)測等方面。3.4傾斜攝影相機(jī)系統(tǒng)

3.4.1傾斜攝影相機(jī)類型無人機(jī)傾斜攝影相機(jī)根據(jù)不同分類標(biāo)準(zhǔn)可分為不同類型。（1）按配置相機(jī)數(shù)量分類，可分為五鏡頭傾斜相機(jī)、三鏡頭傾斜相機(jī)和兩鏡頭傾斜相機(jī)。（2）按照配置相機(jī)類型分類，可分為中畫幅傾斜相機(jī)、全畫幅傾斜相機(jī)、APS畫幅傾斜相機(jī)和小畫幅傾斜相機(jī)。（3）按搭載飛行平臺類型分類，可分為固定翼平臺傾斜相機(jī)、旋翼平臺傾斜相機(jī)和通用平臺傾斜相機(jī)。3.4.2常見傾斜攝影相機(jī)

（1）大型傾斜攝影相機(jī)系統(tǒng)1）MicrosoftVexcel：UltraCamOpesys2）IGI：QuattroDigiCAMOblique3）Leica：RCD30Oblique4）Trimble：AOS5）Track’Air：Midas6）四維遠(yuǎn)見：SWDC-57）上海航遙：AMC5803.5紅外相機(jī)系統(tǒng)3.5.1紅外相機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀隨著科技的進(jìn)步，各種結(jié)構(gòu)新穎且性能優(yōu)良的紅外探測器不斷相繼問世，器件性能也在逐步提高，如更高的靈敏度，更高的工作溫度，更低的噪聲，更寬的波長覆蓋范圍等，這些優(yōu)點(diǎn)將使紅外技術(shù)在未來得到更加廣泛和深入的應(yīng)用。3.5.2紅外相機(jī)成像原理從目標(biāo)和背景發(fā)出的紅外輻射，在大氣中傳輸并受到衰減后，由紅外光學(xué)系統(tǒng)接收并形成目標(biāo)像，紅外探測器將目標(biāo)像通過光電轉(zhuǎn)換形成電信號，電信號經(jīng)過放大、濾波、校正等一系列處理后得到目標(biāo)的各種信息。與可見光、X光等波段相比，目標(biāo)在紅外波段具有其特有的吸收或反射特性，從中可以獲得更加豐富的信息。圖3-24紅外相機(jī)成像原理3.5.3紅外相機(jī)分類紅外載荷產(chǎn)品根據(jù)探測波段（長波、中波、短波）、成像方式（凝視型、推掃型、掃描型）、是否獲取多個(gè)光譜通道（多譜段紅外相機(jī)）和是否獲取精細(xì)光譜信息（高光譜成像）進(jìn)行類別劃分。(1)中紅外相機(jī)(2)熱紅外相機(jī)(3)中紅外雙波段相機(jī)(4)熱紅外四波段相機(jī)(5)熱紅外成像光譜儀3.5.4應(yīng)用

無人機(jī)紅外載荷在環(huán)保監(jiān)測、火災(zāi)監(jiān)測、監(jiān)控救援等方面均有成功的應(yīng)用實(shí)例。(1)環(huán)保監(jiān)測(2)火災(zāi)監(jiān)測(3)監(jiān)控救援3.6多光譜成像儀3.6.1成像光譜儀發(fā)展現(xiàn)狀2011年9月29日21時(shí)16分3秒在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射的天宮一號攜帶了我國新研究出的高光譜成像儀。新的高光譜成像儀由中科院長春精密機(jī)械與物理研究所以及上海技術(shù)物理研究所共同研制的，是當(dāng)時(shí)我國空間分辨率和光譜綜合指標(biāo)最高的空間光譜成像設(shè)備，在空間分辨率、波段范圍，數(shù)目以及地物分類等方面達(dá)到國際同類遙感器先進(jìn)水平。3.6.2成像光譜載荷原理典型的成像光譜原理如圖所示。其中A是目標(biāo)，B是望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)，C是入射狹縫，D是準(zhǔn)直鏡，E分光系統(tǒng)，F(xiàn)是會聚鏡，G是探測器。地物目標(biāo)首先經(jīng)過望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)成像在入射狹縫處，入射狹縫起到視場光闌的作用決定視場，然后經(jīng)過準(zhǔn)直鏡，再經(jīng)過分光(棱鏡或光柵)系統(tǒng)，目標(biāo)的輻射按波長的不同進(jìn)行分離，最后經(jīng)過會聚鏡成像在探測器上。若探測器是面陣探測器，系統(tǒng)將獲取二維數(shù)據(jù)，此時(shí)在目標(biāo)和成像系統(tǒng)間安裝上掃描系統(tǒng)或分光系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化，將獲取第三維數(shù)據(jù)，與前面兩維一起組成數(shù)據(jù)立方體。圖3-28成像光譜載荷原理（1）3.6.3應(yīng)用1）精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在農(nóng)林業(yè)上的應(yīng)用很多，如農(nóng)作物長勢分析、作物類別鑒定、病蟲害防治分析、產(chǎn)量評估等。2）自然災(zāi)害和災(zāi)情評估自然災(zāi)害監(jiān)測和災(zāi)情評估可以包括很多種，如洪澇、干旱、雪災(zāi)、森林大火、地震、海洋狀況等。3.7機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)3.7.1激光雷達(dá)載荷發(fā)展現(xiàn)狀相對于機(jī)載激光雷達(dá)對地探測系統(tǒng)硬件的快速發(fā)展，機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的后處理和應(yīng)用的研究明顯滯后。各種數(shù)據(jù)過濾與分類算法都還具有一定的局限性，不很成熟。3.7.2激光雷達(dá)原理機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)主要包括激光測距儀、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)INS和動態(tài)DGPS接收機(jī)。機(jī)載激光雷達(dá)對地探測示意圖如圖所示。3.7.3典型產(chǎn)品以無人機(jī)為平臺的小型機(jī)載激光雷達(dá)，具有體積小，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。目前國內(nèi)外激光雷達(dá)廠商及機(jī)構(gòu)紛紛推出了自己的小型激光雷達(dá)產(chǎn)品。(1)RieglVUX-1輕小型機(jī)載激光掃描儀(2)美國HDL-32E輕小型激光掃描儀(3)YellowScanSuveyor3.7.4應(yīng)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)除可以應(yīng)用于直接生成DSM數(shù)據(jù)以外，還廣泛應(yīng)用于林業(yè)、電力、城市地物提取、水利、近海岸地形測繪、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、國家安全等。(1)地質(zhì)測繪(2)數(shù)字城市建模(3)電力規(guī)劃和巡線3.8合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)3.8.1雷達(dá)分類雷達(dá)的種類繁多，分類方法非常復(fù)雜。（1）按照雷達(dá)用途分類，可分為軍用雷達(dá)和民用雷達(dá)兩大類。（2）按定位方法分類，可分為有源雷達(dá)、半有源雷達(dá)、無源雷達(dá)等。（3）按裝設(shè)地點(diǎn)分類，可分為地面雷達(dá)、艦載雷達(dá)、航空雷達(dá)、衛(wèi)星雷達(dá)等。3.8.2合成孔徑雷達(dá)發(fā)展現(xiàn)狀在1994年我國成功研制出了機(jī)載合成孔徑雷達(dá)實(shí)時(shí)的成像技術(shù)得處理器，實(shí)現(xiàn)了對已有10m分辨率的機(jī)載合成孔徑雷達(dá)信號的實(shí)時(shí)處理。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，國內(nèi)SAR技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)得到了長足的進(jìn)步，但與國際水平還有一定差距。3.8.3合成孔徑雷達(dá)原理隨著雷達(dá)技術(shù)日新月異的發(fā)展，各種新體制雷達(dá)不斷出現(xiàn),合成孔徑雷達(dá)也在向多模式、多用途、多功能的趨勢發(fā)展，在條帶式、聚束式和掃描式三種波束掃描模式中，最常用的是條帶式SAR，本文將以正側(cè)視的條帶式SAR為例來對機(jī)載SAR系統(tǒng)成像原理進(jìn)行分析。3.8.4典型產(chǎn)品微型合成孔徑雷達(dá)具有體積小、質(zhì)量輕、成本低、多功能，可靈活組合形成多種工作模式等特點(diǎn)，能夠全天候、全天時(shí)地獲取遙感數(shù)據(jù)，能夠滿足無人機(jī)飛行平臺搭載安裝需求，還可以滿足雙裝載、多裝載的多任務(wù)平臺的安裝需求，可廣泛應(yīng)用于國防、地形測繪、制圖學(xué)、海洋研究、農(nóng)林生態(tài)監(jiān)控、污染和災(zāi)害估計(jì)等領(lǐng)域。(1)MiniSAR(2)MiSAR(3)NanoSAR(4)D31603.8.5應(yīng)用(1)城建勘測(2)農(nóng)業(yè)普查(3)海洋監(jiān)測(4)立體測繪無人機(jī)遙感測繪技術(shù)及應(yīng)用

第4章無人機(jī)攝影測量制圖技術(shù)4.1攝影測量基礎(chǔ)4.1.1攝影測量基本概念攝影測量（photogrammetry）指的是通過影像研究信息的獲取、處理、提取和成果表達(dá)的一門信息科學(xué)。攝影測量學(xué)是利用光學(xué)攝影機(jī)或數(shù)碼相機(jī)獲取的像片，經(jīng)過處理以獲取被攝物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關(guān)系的一門學(xué)科。4.1.2攝影測量主要任務(wù)攝影測量學(xué)是測繪學(xué)的分支學(xué)科，它的主要任務(wù)是用于測繪各種比例尺的地形圖、建立數(shù)字地面模型，為各種地理信息系統(tǒng)和土地信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。攝影測量學(xué)要解決的兩大問題是幾何定位和影像解譯。4.1.3攝影測量特點(diǎn)（1）通過對影像進(jìn)行量測和解譯（主要在室內(nèi)完成），無需接觸物體本身，很少受氣候、地理等條件的限制；（2）所攝影像是客觀物體或目標(biāo)的真實(shí)反映，信息豐富、形象直觀，可以從中獲得所研究物體的大量幾何信息和物理信息；（3）攝影測量適用于大范圍地形測繪，成圖快、效率高；（4）攝影測量產(chǎn)品形式多樣，可以生產(chǎn)紙質(zhì)地形圖、數(shù)字線劃圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字正攝影像圖、實(shí)景三維模型等。4.1.4攝影測量分類根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，攝影測量可以有不同的分類.（1）根據(jù)攝影時(shí)攝影機(jī)所處位置不同，可分為地面攝影測量、航空攝影測量、航天攝影測量和顯微攝影測量。（2）根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同，可分為地形攝影測量與非地形攝影測量兩大類。4.1.5無人機(jī)航空攝影測量的優(yōu)勢（1）機(jī)動性、靈活性和安全性更高（2）低空作業(yè)，獲取影像分辨率更高，受氣候影響?。?）成果精度較高，可達(dá)到1:1000測圖精度（4）成本相對較低、操作簡單（5）周期短、效率高4.1.6航空攝影測量基礎(chǔ)知識（1）攝影測量常用坐標(biāo)系統(tǒng)1）像平面坐標(biāo)系2）像空間坐標(biāo)系3）攝影測量坐標(biāo)系4）地面輔助坐標(biāo)系5）大地坐標(biāo)系（2）點(diǎn)的坐標(biāo)變換點(diǎn)的坐標(biāo)變換包括像點(diǎn)坐標(biāo)變換和地面點(diǎn)坐標(biāo)的變換，變換的目的是把像點(diǎn)及其對應(yīng)的地面點(diǎn)表示在統(tǒng)一個(gè)坐標(biāo)系中，以便利用像點(diǎn)、投影中心和相應(yīng)地面點(diǎn)三點(diǎn)共線的條件建立構(gòu)像方程式。4.2無人機(jī)航空攝影4.2.1無人機(jī)航空攝影作業(yè)流程無人機(jī)航空攝影作業(yè)流程與普通航空攝影作業(yè)流程基本一致，主要包括項(xiàng)目基礎(chǔ)資料收集、飛行作業(yè)空域申請、作業(yè)方案技術(shù)設(shè)計(jì)、航空攝影作業(yè)、航空影像質(zhì)量檢查和成果驗(yàn)收等階段，具體作業(yè)流程見圖4-5。4.2.2無人機(jī)航空影像特點(diǎn)無人機(jī)航空攝影與普通航空攝影相比，無人機(jī)航空攝影獲取的影像具有以下特點(diǎn):（1）像片數(shù)量多，數(shù)據(jù)處理工作量大（2）像片姿態(tài)變化大，數(shù)據(jù)處理難度大（3）影像質(zhì)量較低、畸變更大4.2.3無人機(jī)遙感影像質(zhì)量評價(jià)為了使無人機(jī)影像后續(xù)數(shù)據(jù)處理能夠順利完成，需要對獲取的無人機(jī)影像進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)，主要包括以下幾個(gè)方面。(1)影像重疊度(2)航線彎曲度及航高差(3)像片傾角(4)像片旋角4.3無人機(jī)攝影測量數(shù)據(jù)處理4.3.1無人機(jī)航空攝影測量成果類型（1）數(shù)字高程模型DEM（2）數(shù)字正射影像圖DOM（3）數(shù)字線劃地形圖DLG（4）數(shù)字柵格地形圖DRG4.3.3無人機(jī)攝影測量外業(yè)無論何種攝影測量方式，其攝影測量外業(yè)技術(shù)和作業(yè)工序基本一致，主要包括控制測量、像片控制測量、像片調(diào)繪等工序。如下圖所示：4.3.4無人機(jī)攝影測量內(nèi)業(yè)無論何種攝影測量方式，其攝影測量內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理流程和作業(yè)工序基本一致，主要包括遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理、空中三角測量、測繪成果制作等工序。無人機(jī)遙感測繪技術(shù)及應(yīng)用

第5章傾斜攝影測量技術(shù)5.1傾斜攝影測量概述傾斜攝影測量技術(shù)是國際攝影測量領(lǐng)域近十幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，該技術(shù)通過從垂直和傾斜的視角同步采集影像，獲取到豐富的建筑物頂面及側(cè)視的高分辨率紋理。它不僅能夠真實(shí)地反映地物情況，高精度地獲取物方紋理信息，還可通過先進(jìn)的定位、融合、建模等技術(shù)，生成真實(shí)的三維城市模型。5.1.1傾斜影像定義傾斜影像為相機(jī)主光軸在有一定的傾斜角時(shí)拍攝的影像。按照主光軸傾斜角可以分為以下幾類：①垂直影像：②輕度傾斜影像：③高度傾斜影像：④水平視角影像：5.1.2傾斜攝影發(fā)展歷史廣州市紅鵬直升機(jī)遙感科技有限公司于2010年研發(fā)出國內(nèi)第一臺輕型傾斜相機(jī)，并在2013年率先在業(yè)內(nèi)研發(fā)出了基于電動旋翼無人機(jī)的微型傾斜攝影產(chǎn)品，帶動了國內(nèi)低空傾斜航空攝影技術(shù)的迅速發(fā)展。5.1.3傾斜攝影特點(diǎn)相比其他三維實(shí)景建模方式，傾斜攝影建模具有的以下幾個(gè)方面優(yōu)勢：（1）反映地物周邊真實(shí)情況相對于正射影像，傾斜影像能讓用戶從多個(gè)角度觀察地物，更加真實(shí)的反映地物的實(shí)際情況，極大的彌補(bǔ)了基于正射影像應(yīng)用的不足。（2）傾斜影像可實(shí)現(xiàn)單張影像量測通過配套軟件的應(yīng)用，可直接基于成果影像進(jìn)行包括高度、長度、面積、角度、坡度等的量測，擴(kuò)展了傾斜攝影技術(shù)在行業(yè)中的應(yīng)用。（3）建筑物側(cè)面紋理可采集針對各種三維數(shù)字城市應(yīng)用，利用航空攝影大規(guī)模成圖的特點(diǎn)，加上從傾斜影像批量提取及貼紋理的方式，能夠有效的降低城市三維建模成本。（4）數(shù)據(jù)量小易于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布相較于三維GIS技術(shù)應(yīng)用龐大的三維數(shù)據(jù)，應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)獲取的影像的數(shù)據(jù)量要小得多，其影像的數(shù)據(jù)格式可采用成熟的技術(shù)快速進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，實(shí)現(xiàn)共享應(yīng)用。5.2傾斜攝影基本原理傾斜攝影技術(shù)是國際測繪遙感領(lǐng)域近年發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，常用的是五鏡頭傾斜攝影相機(jī)，如圖：5.3傾斜攝影測量作業(yè)流程5.3.1傾斜影像采集傾斜攝影技術(shù)不僅在攝影方式上區(qū)別于傳統(tǒng)的垂直航空攝影，其后期數(shù)據(jù)處理及成果也大不相同。傾斜攝影技術(shù)的主要目的是獲取地物多個(gè)方位（尤其是側(cè)面）的信息并可供用戶多角度瀏覽，實(shí)時(shí)量測，三維瀏覽等獲取多方面的信息。（1）傾斜攝影系統(tǒng)構(gòu)成（2）傾斜攝影航線設(shè)計(jì)及相機(jī)的工作原理5.3.2傾斜影像數(shù)據(jù)加工傾斜攝影測量技術(shù)通常包括影像預(yù)處理、區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差、多視影像匹配、DSM生成、真正射糾正、三維建模等關(guān)鍵內(nèi)容，其基本流程如圖所示。5.3.3傾斜模型生產(chǎn)傾斜攝影獲取的傾斜影像經(jīng)過影像加工處理，通過專用測繪軟件可以生產(chǎn)傾斜攝影模型，模型有兩種成果數(shù)據(jù)：一種是單體對象化的模型，一種是非單體化的模型數(shù)據(jù)。傾斜攝影建模處理全自動化生產(chǎn)方式大大減少了建模成本，模型生產(chǎn)效率大幅提高，大量的自動化模型涌現(xiàn)出來，目前國內(nèi)比較有代表性的技術(shù)有上海埃弗艾代理的Smart3D、華正及AirBus代理的（街景工廠）等。5.4傾斜攝影模型應(yīng)用(1)城市管理(2)城市規(guī)劃(3)國土房產(chǎn)(4)公安應(yīng)急無人機(jī)遙感測繪技術(shù)及應(yīng)用

第6章無人機(jī)遙感影像處理軟件隨著計(jì)算機(jī)智能技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動化程度越來越高，高性能無人機(jī)影像處理軟件也越來越多，國內(nèi)外多家科研院所和企業(yè)開展了相關(guān)的研究工作，并推出了相應(yīng)的產(chǎn)品。6.1常用遙感影像處理軟件介紹市面上針對無人機(jī)影像處理的軟件國內(nèi)外都有很多，國內(nèi)外比較有代表性的影像處理軟件軟件主要有以下幾種。（1）Pix4Dmapper：瑞士Pix4D公司的Pix4Dmapper是世界級研究機(jī)構(gòu)EPFL（瑞士洛桑理工學(xué)院）近10年的研究成果。（2）Smart3DCapture：由原成立于2011年的法國Acute3D技術(shù)軟件公司在基于2個(gè)歐洲研究院25年研究的基礎(chǔ)上研發(fā)的具有革命性的制作現(xiàn)實(shí)三維模型軟件，可以通過簡單的圖像生成具有高分辨率的真實(shí)三維模型。（3）PixelFactoryNEO：法國歐洲空客防務(wù)與空間公司在多年技術(shù)積累的基礎(chǔ)上研制開發(fā)的海量地理影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（4）Pixelgrid：由中國測繪科學(xué)研究院自主研發(fā)，北京四維空間數(shù)碼科技優(yōu)先公司進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品化，2008年開始銷售。（5）DPgrid：數(shù)字?jǐn)z影測量網(wǎng)格（DigitalThotogrammetryGrid--DPGrid）是由中國工程院院士、武漢大學(xué)教授張祖勛提出。（6）MapMatrix：武漢航天遠(yuǎn)景科技有限公司研發(fā)的新一代攝影測量立體測圖系統(tǒng)。（7）SuperMap：北京超圖股份有限公司的SuperMap軟件作為全組件式GIS軟件，集成了國際上先進(jìn)的GIS開發(fā)技術(shù)并實(shí)現(xiàn)了與多種流行開發(fā)語言的無縫集成。6.2攝影測量軟件Pix4Dmapper6.2.1Pix4Dmapper使用簡介（1）軟件登陸（2）作業(yè)流程圖（3）原始資料準(zhǔn)備原始資料包括影像數(shù)據(jù)、POS數(shù)據(jù)、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)以及相機(jī)參數(shù)?？刂泣c(diǎn)文件，控制點(diǎn)名字中不能包含特殊字符，如圖6-4所示?？刂泣c(diǎn)文件可以是.TXT或者.CSV格式。（4）建立工程并導(dǎo)入數(shù)據(jù)1）建立工程打開pix4dmapper，選項(xiàng)目—新項(xiàng)目（或者直接在界面上選擇—新項(xiàng)目），如圖6-5所示，選上航拍項(xiàng)目，然后輸入項(xiàng)目名稱、設(shè)置路徑（項(xiàng)目名稱以及項(xiàng)目路徑不能包含中文）?！靶马?xiàng)目”選上，然后選擇“下一步”。2）加入影像點(diǎn)“添加圖像”，選擇加入的影像。影像路徑可以不在工程文件夾中，路徑中不要包含中文，點(diǎn)“下一步”，如圖6-6所示。3）設(shè)置影像屬性圖像導(dǎo)入后，需要對圖像坐標(biāo)系、地理定位和方向、相機(jī)型號、選擇輸出坐標(biāo)系、處理選項(xiàng)模板等影像數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行設(shè)置：（5）數(shù)據(jù)質(zhì)量快速檢測—外業(yè)（可選項(xiàng)目）數(shù)據(jù)質(zhì)量快速檢測步驟在外業(yè)獲取數(shù)據(jù)后進(jìn)行（見圖6-10），是一個(gè)可選項(xiàng)，可以不做，其目的只起到一個(gè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查作用。（6）控制點(diǎn)管理控制點(diǎn)必須在測區(qū)范圍內(nèi)合理分布，通常在測區(qū)四周以及中間都要有控制點(diǎn)。要完成模型的重建至少要有3個(gè)控制點(diǎn)。（7）全自動處理當(dāng)項(xiàng)目創(chuàng)建完成，控制點(diǎn)信息已經(jīng)全部加入（如果有的話），坐標(biāo)系已經(jīng)確定，那么，整個(gè)項(xiàng)目就可以進(jìn)行快速的全自動處理。點(diǎn)擊左側(cè)欄“本地處理”，系統(tǒng)出現(xiàn)如下對話框。7.2.2Pix4Dmapper應(yīng)用場景（1）電力巡線（2）海洋災(zāi)害監(jiān)測（3）交通監(jiān)管（4）病蟲害監(jiān)測（5）三維建模6.3傾斜攝影建模軟件ContextCapture6.3.1ContextCapture簡介（1）ContextCapture軟件總體流程ContextCapture的輸入數(shù)據(jù)源為一組對靜態(tài)建模主體從不同角度拍攝的數(shù)碼照片，同時(shí)需要這些照片的額外輔助數(shù)據(jù)：傳感器屬性（焦距、傳感器尺寸、主點(diǎn)、鏡頭失真）、照片的未知參數(shù)（如GPS）、照片姿態(tài)參數(shù)（如INS）、控制點(diǎn)等等。ContextCapture軟件處理數(shù)據(jù)工作流程圖（2）Smart3D軟件系統(tǒng)架構(gòu)Smart3D采用了主從模式（Master-Worker），包括兩大模塊是ContextCaptureMaster和ContextCaptureEngine。（3）ContextCapture工具模塊1）Acute3DViewer可視化模塊Acute3DViewer是免費(fèi)的輕量可視化模塊，它可以處理多重精細(xì)度模型（LOD）、分頁（Paging）和網(wǎng)絡(luò)流（Streaming），能夠在本地或離線環(huán)境下順暢地瀏覽TB級的三維數(shù)據(jù)。2）ContextCaptureSettings用于管理軟件授權(quán)許可證和相關(guān)其他的軟件配置。3）ContextCaptureComposerContextCaptureComposer是為Acute3DViewer修改設(shè)定各種三維格式化工程文件。當(dāng)需要為osgb數(shù)據(jù)手動生成索引在Acute3DViewer中查看時(shí)需要使用這個(gè)工具。（4）ContextCapture硬件配置環(huán)境軟硬件要求方面，操作系統(tǒng)需要WindowsXP/Visa/7/864位，至少8G內(nèi)存和擁有1G顯存與512個(gè)CUDA核心的NVIDIAGeForce顯卡。建議使用GTX系列顯卡。（5）ContextCapture建模對象的適用范圍在實(shí)際的建模生產(chǎn)過程中，ContextCapture能夠針對近至中距離的景物建模，也可以對自然景觀的大場景建模，但最適用于復(fù)雜的幾何形態(tài)及啞光圖案表面的物體。6.3.2ContextCapture使用簡介（1）工具軟件及原始數(shù)據(jù)工具軟件為ContextCapture三維建模軟件；原始數(shù)據(jù)為一組垂直拍攝而且多角度、重疊度滿足重建要求的航片及對應(yīng)的輔助數(shù)據(jù)文件（POS數(shù)據(jù)）。（2）方法步驟1）區(qū)塊導(dǎo)入表格的編輯2）創(chuàng)建工程打開ContextCapture軟件，輸入工程名稱和存儲路徑，注意不要勾選創(chuàng)建空區(qū)塊，需要直接導(dǎo)入表格來導(dǎo)入?yún)^(qū)塊，示意圖如下：3）空三處理區(qū)塊導(dǎo)入之后，首先要對照片組做個(gè)文件檢查，查看是否有丟失的情況：4）重建生成三維模型點(diǎn)擊提交重建按鈕：在Spatialframework中調(diào)整模型生成區(qū)域的大?。?.3.3ContextCapture應(yīng)用場景ContextCapture以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，友好的人機(jī)交互方式使得無人機(jī)遙感的門檻大大降低，將進(jìn)一步擴(kuò)展無人機(jī)遙感應(yīng)用的深度和廣度，遙感數(shù)據(jù)的獲取將更加快捷、規(guī)范，成果信息的獲得將更加快速和自動，地表數(shù)據(jù)的社會化服務(wù)將更加智能和易于訪問。無人機(jī)遙感測繪技術(shù)及應(yīng)用

第7章無人機(jī)遙感應(yīng)用7.1重大突發(fā)事件和自然災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)重大突發(fā)事件和自然災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中，無人機(jī)遙感應(yīng)用的突出貢獻(xiàn)是能夠第一時(shí)間快速反應(yīng)，快速獲取高分辨率災(zāi)情調(diào)查數(shù)據(jù)，輔助政府進(jìn)行快速決策，是無人機(jī)應(yīng)用最突出的領(lǐng)域。(1)洪災(zāi)救援(2)火災(zāi)救援(3)氣象災(zāi)害監(jiān)測(4)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(5)地震救援7.2國土、城市、海洋等領(lǐng)域應(yīng)用無人機(jī)遙感應(yīng)用于國土調(diào)查、基礎(chǔ)測繪、城市管理、海洋監(jiān)測等領(lǐng)域，是對我國傳統(tǒng)遙感基礎(chǔ)性常備型業(yè)務(wù)的重要補(bǔ)充和技術(shù)提升，尤其注重精度和完整轄區(qū)覆蓋度，發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大，是促進(jìn)無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)步的需求驅(qū)動源。7.2.1國土資源行業(yè)(1)應(yīng)急防災(zāi)體系建設(shè)(2)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫變更(3)農(nóng)村集體土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)頒證(4)動態(tài)巡查監(jiān)管(5)國土資源“一張圖”建設(shè)7.2.2城市管理無人機(jī)飛行條件要求低、反應(yīng)快、控制操作簡單、傳送圖像便捷、價(jià)格便宜等優(yōu)勢使得無人機(jī)在城市管理和建設(shè)中有應(yīng)用前景。(1)城市災(zāi)害的監(jiān)控(2)小區(qū)域的航拍測繪(3)城市違章建筑的巡查(4)城市反恐綁架(5)大型活動現(xiàn)場監(jiān)控7.2.3海洋監(jiān)測管理(1)災(zāi)害監(jiān)測(2)海洋測繪(3)海洋參數(shù)反演(4)海事監(jiān)管7.3農(nóng)林、環(huán)保、科教文化等領(lǐng)域應(yīng)用7.3.1農(nóng)林應(yīng)用(1)農(nóng)業(yè)信息化(2)農(nóng)作物植保(3)農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)化7.3.2環(huán)保應(yīng)用(1)建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理(2)環(huán)境監(jiān)測(3)環(huán)境應(yīng)急(4)環(huán)境監(jiān)察7.3.3科教文化應(yīng)用在科研教育領(lǐng)域，主要是開展航空科技與遙感等技術(shù)理論方法研究，通過無人機(jī)遙感實(shí)踐來從事理論教學(xué)和技術(shù)驗(yàn)證、科研創(chuàng)新，并在影視文化旅游等方面開展一些文化創(chuàng)意。7.4礦業(yè)、能源、交通等領(lǐng)域應(yīng)用7.4.1礦業(yè)應(yīng)用(1)爆破(2)采礦操作(3)生態(tài)重建7.4.2能源領(lǐng)域應(yīng)用（1）能源勘測設(shè)計(jì)行業(yè)（2）光伏行業(yè)（3）風(fēng)力發(fā)電場、石油和天然氣設(shè)備巡檢（4）電力線路巡檢（5）核電站巡檢（6）石油管道巡檢7.4.3交通應(yīng)用(1)橋梁檢測(2)施工監(jiān)控(3)線路巡檢(4)交通協(xié)管7.5公共安全領(lǐng)域應(yīng)用(1)常規(guī)公共安全領(lǐng)域(2)邊防領(lǐng)域(3)消防領(lǐng)域(4)海事領(lǐng)域7.6互聯(lián)網(wǎng)、移動通信和娛樂應(yīng)用7.6.1互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用(1)無人機(jī)與拍客(2)無人機(jī)與新媒體(3)無人機(jī)與空中網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)(4)無人機(jī)與云計(jì)算(5)無人機(jī)與快遞7.6.2移動通信領(lǐng)域無人機(jī)遙感在移動通信領(lǐng)域的集成應(yīng)用以移動通信只能手機(jī)為主要渠道，目前利用手機(jī)控制無人機(jī)、傳輸遙感數(shù)據(jù)以及開發(fā)有關(guān)App，做調(diào)查分析和外業(yè)核查數(shù)據(jù)采集編輯等工作，偏于局部細(xì)節(jié)，但是可極大地提高作業(yè)效率。7.6.3文化娛樂活動目前無人機(jī)遙感用于百姓娛樂活動，主要是采集影視文化資源，獲得視覺沖擊力和藝術(shù)效果，用于提升文化領(lǐng)域的商業(yè)價(jià)值。7.7測繪行業(yè)應(yīng)用無人機(jī)測繪行業(yè)應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：（1）4D測繪成果生產(chǎn)（2）傾斜攝影三維實(shí)景建模（3）空中全景攝影（4）自然災(zāi)害、突發(fā)事件應(yīng)急處理應(yīng)用（5）資源變化檢測及違章違法監(jiān)控7.8其他新興應(yīng)用近些年來，無人機(jī)遙感的應(yīng)用不斷擴(kuò)展，一些新興的應(yīng)用場景開始進(jìn)入公眾視野。(1)虛擬教學(xué)(2)古建筑三維建模(3)精準(zhǔn)扶貧(4)精準(zhǔn)營銷(5)共享單車(6)自動駕駛無人機(jī)遙感測繪技術(shù)及應(yīng)用

第8章管理規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)8.1相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)綜述針對輕小型無人機(jī)遙感，應(yīng)當(dāng)加速開展輕小型無人機(jī)遙感專用標(biāo)準(zhǔn)體系研究，完善適合我國國情和發(fā)展需要的專用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，編制相應(yīng)的管理規(guī)范，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，從而有效地保證產(chǎn)品研制質(zhì)量，促進(jìn)我國輕小型無人機(jī)遙感的規(guī)范化和有序發(fā)展。8.1.1輕小型無人機(jī)遙感標(biāo)準(zhǔn)體系輕小型無人機(jī)遙感標(biāo)準(zhǔn)需要側(cè)重輕小型無人機(jī)以及輕小型遙感系統(tǒng)，需要對現(xiàn)有技術(shù)、裝備、設(shè)備作出適當(dāng)?shù)囊?guī)范及要求，也需要為后續(xù)的發(fā)展留有一定的可操作空間。具體來說，輕小型無人機(jī)遙感標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)該包含：無人機(jī)平臺、飛控系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、航路規(guī)劃系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、遙感任務(wù)載荷系統(tǒng)、遙感作業(yè)信息處理、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、輕小型無人機(jī)遙感管理及應(yīng)用等方面的標(biāo)準(zhǔn)。8.1.3國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀我國無人機(jī)的研發(fā)歷史雖已有40余年，但是無人機(jī)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作卻起步較晚，且發(fā)展緩慢。目前，無人機(jī)專用產(chǎn)品規(guī)范、通用要求等指導(dǎo)性文件尚未形成完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，自2004～2014年，我國已頒布實(shí)施40余部無人機(jī)研制的應(yīng)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，形成了相對完整的軍用無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系，對于民用無人機(jī)的生產(chǎn)和制造具有一定的借鑒意義，但是缺乏針對民用無人機(jī)，尤其是輕小型無人機(jī)及遙感的標(biāo)準(zhǔn)。8.1.4國內(nèi)外代表性標(biāo)準(zhǔn)介紹目前，國內(nèi)外成熟標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾種。(1)美國材料與試驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(2)美國軍用標(biāo)準(zhǔn)(3)英國國防部防御系列標(biāo)準(zhǔn)(4)中國民用無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)嘗試8.2無人機(jī)遙感管理及應(yīng)用8.2.1相關(guān)規(guī)定(1