航空航天遥感技术范例(12篇)
航空航天遥感技术范文篇1
关键词:土地利用总体规划;遥感;全球定位系统;地理信息系统
“3S”技术是基于计算机技术和网络通信技术的解决与地球空间信息有关的数据获取、存储、传输、管理、分析与应用等问题的信息系统,其包括摄影测量与遥感(RemoteSensing,RS)、地理信息系统(GeographicInformationSystem,GIS)、和全球定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS)(简称“3S”技术)。土地利用总体规划是对一定区域未来土地利用超前性的计划和安排,是依据区域社会经济发展和土地的自然历史特性在时空上进行土地资源合理分配和土地利用协调组织的综合措施。“3S”技术为土地利用总体规划的数据采集、图形制作及信息管理等多个环节提供强有力的技术支持。
一.摄影测量与遥感(RS)在土地利用总体规划中的作用
摄影测量从产生至今,已经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量三个阶段。随着数字摄影测量技术和设备的不断完善和发展,数字摄影测量系统(DPS)必将取代过去传统的光机型测量仪器。遥感是不与探测目标相接触,应用探测仪器,从远处把目标的电磁波特性记录下来,再通过分析揭示出物体的特性性质及其变化的综合性探测及技术。
当前,传统的模拟土地利用现状图及其相应的土地管理模式,根本无法适应现在信息化的管理模式及应用需求。随着土地开发利用的速度日益加快,为了实现土地利用现状动态管理、加强土地产权的有效监督、建立“以图管地”的土地资源管理新模式,已成为土地资源管理工作的迫切要求。摄影测量与遥感技术可以给土地信息系统(LIS)提供大量的相关信息,是信息时代土地利用现状数据采集、更新和修正的重要手段。
随着计算机技术、信息技术、空间技术的迅猛发展,摄影测量进入了全数字时代,遥感技术进入1m以内的高分辨率和立体观测阶段,摄影测量与遥感技术的差异不断减小。事实上,“摄影测量(包含影像判读)”与“遥感”这两个名词指的是不同时期的同一学科,遥感是摄影测量学的补充与发展。数字摄影测量的出现,使得通过计算机处理从航空摄影测量或航天遥感图像上获得GIS数据的想法得以实现。它是将数字影像或数字化影像通过计算机进行处理和加工,以获取建立GIS所需的相关信息。
GIS基础信息可以分为地形信息、图形信息和属性信息三类。因此,通过航片可以生成数字高程模型(DEM),为土地信息系统提供所需的地形信息;还能从航片生成正射影像,从正射影像提取结构信息以提供图形信息;同时通过对航片影像的判读和专题分类,为土地信息系统提供属性信息。
航空摄影像片主要用于编制大中比例尺影像地图,在土地利用总体规划中,主要用作城市规划和土地开发整理工程等的工作底图。航空摄影测量主要测量地球表面的几何形态,其精度主要取决于测量仪器和影像质量,人为影响因素相对较小,在一定条件下,测量工作质量较易控制。遥感信息具有综合性、宏观性、客观性、周期性和时空变化多层性等特性,这些特性使其成为编制中小比列尺土地利用现状图的重要信息源,主要用于土地利用总体规划。这是由于卫星遥感影像通常属于二维处理的范围,尽管某些卫星遥感影像可以进行高程测量,但目前这一技术还未成熟完善。卫星影像解译还必须与外业调查相结合,否则解译质量很难符合要求,同时在卫星影像解译过程中,人为影响因素较大,要求作业员有较高素质。
二.GPS在土地利用总体规划中的作用
GPS是利用多颗导航卫星的无线电信号,对地球表面某一地点进行定位、报时或对地表移动物体提供导航的技术系统。GPS能辅助摄影测量和遥感测量,在土地利用总体规划中主要用于空间定位。当前,GPS辅助的空中三角测量利用少量的几个控制点或仅利用一个控制点(基准点)即可将定位精度控制在厘米级精度,完全能满足大、中比例尺的测图要求。
随着GPS接收机硬件技术的不断完善以及GPS动态定位技术的不断发展,使得动态确定载体姿态的技术有了巨大进步,因而大大增强了GPS在遥感中应用领域的作用。目前,GPS已与多种传感器(如机载激光断面测量系统、合成孔径雷达等)配合使用,从很大程度上提高了这类传感器的测量与定位精度。GPS在摄影测量和遥感中的应用主要有三个方面:第一,高精度动态相机定位,辅助空中三角测量;第二,辅助导航航摄飞行,以实现航摄的精确定点;第三,与其它传感器配合,确定载体的位置、速度与加速度、姿态。
近些年,国内外相关研究人员在上述三个方面的研究中已取得了突破性进展。这些进展中最重要的一项是克服了机载动态GPS应用的主要限制因素,同时又解决了运动中载波相位模糊这一难题,极大地促进了GPS在摄影测量与遥感中的实际应用。GPS在摄影测量和遥感方面的广泛应用,对土地利用规划无疑有巨大帮助作用。
三.GIS在土地利用总体规划中的作用
当前,GIS在土地利用总体规划中应用和发展趋势主要体现在以下几个方面:
(一)规划设计分析
目前,GIS已普遍应有于土地利用总体规划设计中,如:规划技术指标分析、土地地类适应性评价、地类规划平衡分析等。通过GIS提供的信息技术支持,增强了分析的广度和深度。
(二)辅助土地利用总体规划设计
通过遥感数据和GIS强大的地理空间信息管理和分析功能,能便捷、准确地计算农田规模和环境容量,能快速地对土地利用总体规划的各项生态指标和经济指标进行分析,能高效地完成土地利用总体规划中的基质改良工程量、田面平整等指标计算,从而有效确定各地块利用方式,辅助土地利用总体规划合理选择各项工程。GIS技术的应用极大提高了规划的准确性、科学性和工作效率,正确客观地指导规划的编制和规划方案设计。
(三)规划设计方案虚拟
虚拟GIS具有观察立体细节的功能,土地利用总体规划设计者通过虚拟GIS能直观观察田块、房屋、道路等各层虚拟景观,进而分析土地利用的各项效益与弊端,通过结合GIS数据库可实时对田块、房屋、道路等地物定位,获得规划设计区域的三维图像。利用VR技术建立相应的三维模型,提高土地利用区域的模拟仿真精度,增强了三维GIS的功能。规划设计者可通过三维模型对土地利用总体规划设计进行更为直观的感受,辅助进行形象思维和空间造型,由此做出更为正确的评价和筛选。
航空航天遥感技术范文篇2
无线供电终结电源线
寻找更丰富多样的替代充电方式,一直是消费电子产品公司面临的挑战。太空航行在执行任务时也需要消耗大量的能源,并且需要尽可能地提高能源利用效率。
美国约翰霍普金斯大学应用物理学实验室专家汤斯特尔表示,太空研究正致力于发展一种新型能源传输模式——将太阳能从太空传输至地球上的电网进行配电。通过无线网络为电子设备供电的技术正在研发中,这将使人们摆脱有线充电的需求。
当然,究竟是开发独立网络还是利用太空或家中现有的无线网络进行无线供电,目前仍未有定论。然而,无论是哪一种方式,电力都将由一个形似无线路由器的盒子通过一个类似的开放媒介进行传输。汤斯特尔认为,“通过这些方式,我们的搅拌器、电视机和洗衣机等电器不再需要外接电源线就可以正常使用。”
语音控制颠覆3C设计
具备遥感及计算能力的太空探测器,对于创造未来生活中更为实用的传感设备具有启发性。
专家指出,距离地球数百万公里的探测器,其远程操作的精度要求很高。未来,遥感技术能感应真实肢体的动作,如同人类一样活动自如。
成本问题一直是实现大规模太空旅行的主要障碍。航天器材料的重量是造成太空旅行成本高昂的主要因素。语音控制已经被认为是一项能有效减少太空航行重量高昂成本的革命性技术,同时也颠覆了消费电子产品的设计方式。
按照设想,最终为航天领域研发的高级语音控制系统将变得非常友好,设备的大小也不再是制约的因素。
加快推进民用产业化
记者了解到,近年围绕上海产业发展方向,确定了新能源、高端汽配等航天技术“民”优势领域,集中资源发展国家战略性新兴产业。
比如,在新能源领域,利用卫星和飞船电源系统的技术成果,先后孵化了太阳能光伏、动力锂离子电池产业。
航空航天遥感技术范文篇3
关键词:无人机航拍技术大比例尺测图影像畸变纠正
中图分类号:TU4文献标识码:A文章编号:1672-3791(2016)09(b)-0021-02
城市发展越来越智能化,城市的管理也更加趋向于精细化。城市规划、城市建设、城市的交通和管理等领域都需要大比例尺地图来支持。而传统航空摄影容易受到天气的限制,对于摄影时的环境要求较高,相对的成本投入大而手续繁杂,需要较长时间的航摄周期,在日益快速的城市发展过程中不能很好满足对高精度影像数据现实性的需求。无人航空摄影技术逐渐显示了在大比例尺测图中的优势,无人航空摄影技术的发展建立于无人机的成熟之上。
1无人机航空影像处理技术流程
无人机航拍技术进行大比例尺测图主要是通过航空摄影后进行影像畸变纠正,从而提高影像的精度和效率。此后选择合适的航带进行影像金字塔的创建,并建立过程、相机和航带。同时应当从相对定向和绝对定向两方面进行影像的匹。此后在SSK软件中利用ISAT模块进行连接c的提取,并进行空三计算和分析。在进行检查修改之后就利用x轴和y轴进行正射校正处理,并利用数学高程模型在z轴上进行高程数据纠正。数据纠正完就可以进行影像的拼接,在拼接时需要修改镶嵌线,并将其隐藏。在进行图像装饰之后就可以将航拍摄影图输出。
2无人机航拍关键技术
2.1无人机影像畸变纠正技术
无人机在实际航空摄影测量中由于自重小易受风向影响,因而飞行较不稳定。此外在无人机上所搭载的相机并不是专业的测量相机,因而其影响数据与定位定向系统所获取的数据较大飞机而言较为模糊。在无人机航拍测量过程中不可避免存在着倾斜误差和投影误差,这都是受到搭载相机和地形影响而成的。相片的切斜造成像点的移位,从而造成倾斜误差。而地形起伏造成的像点移位,需要通过地面控制点数量的增加、纠正无人机影像畸变和提高影像镶嵌技术以及小像幅大数据两的数据处理。
2.2光学成像畸变矫正技术
镜头设计的缺陷、制造过程中操作不当引起的缺陷以及加工安装过程中造成的误差容易造成薄棱镜畸变。此外若是CCD镜头形状有缺陷就会造成径向畸变,会造成较大的畸变误差。相较于薄棱镜畸变和由于几何中心不一致而导致的偏心畸变而言,径向畸变对于影像畸变的影响更大,会严重影响空三精度。通过计算和实验,不难发现镜头径向畸变较大,切向畸变较小。在图像中心区域内发生畸变的可能较小,而在图像的边缘区域内畸变较大。因此在实际使用无人机进行航空摄影时需要考虑到光学成像造成畸变的可能,并将其进行正确的矫正,避免出现较大的畸变。
2.3均匀布点
无人机受风力的影响较大,飞行时不能保持未定,在飞行过程中所取得的POS数据精度不够高,这就需要通过增加地面控制点的数量来提高测区的成图精度。在进行无人机航拍时需要确保测量人员的人为误差较小,测量的温度适宜无人机的飞行,大气压环境也较为适合,这样才能通过已知的地面控制点采取实时动态定位系统(realtimekine-matic,RTK)来进行控制点的加密工作。同时由于无人机飞行航带航向重叠高达80%,旁向重叠达到60%,其航带设置的要求远高于大飞机航拍测量的要求,因而在设计飞行航带时在依据小比例尺地图的基础上要将地面控制点符号制作精确,同时在布设时要均匀进行地面控制点的布设。相控点的布设必须均匀排数,在航向三片重叠和旁向重叠的中线可以在重叠范围内布设。在无特征的大面积区域内可以增加控制点,必须确保测区四周均匀布设,当出现误差较大的控制点时应当及时剔除。
2.4影像镶嵌技术
无人机所搭载的相机并非专业的测量相机,无人机也无法达到较高的飞行高度,因而在投影时会产生较大的误差,影像与共线方程有出入。当无人机对地表高层建筑物进行航拍时不能真正射改正,尤其是边缘位置出现的影像误差更大,因而在使用无人机航拍技术进行大比例尺测图时应当进行影像镶嵌,从正射纠正后的影像中提取相应的影像信息。但是在大比例尺测图成像时要避免出现明显的影像间接缝,在自动生成之后再进行人工交互修改,从而确保镶嵌线太过暴露。同时,镶嵌线的选择和修改都应当采用线性特征的接边物,避免直接穿过大型建筑物、水区、沙漠、戈壁和森林等大面积范围,同时不应当将镶嵌线放置于影像的边缘,应当沿着道路或地面等实体的边缘进行镶嵌。当镶嵌结束后应当张整个测区的拼接线集合成一套数据,以便之后的编辑修改。由于受到各类环境的影响,影像间会有一定的色差,这就需要进行匀光匀色处理,必要时还需进行羽化处理,从而使影像的拼接自然过渡。
2.5临界航带重复处理
无人机在进行航空摄影测量时会因为较高的重叠度而造成影响信息较大,加大了影像处理工作的难度。在影像自动空三阶段需要将所有影像信息都进行处理,按照分航带分块的方法提取DEM和正射纠正。对于临界航带要进行重复处理。为了确保影像的质量,应当将影像镶嵌工作在同一工程中处理。当区域较大时,可以人为分块具有一定重叠度的影像再进行镶嵌。当镶嵌工作完成后就可以进行输出。但由于相机像素较高,分辨率也高,因而最后的文件数据也大。然而镶嵌软件的性能决定了输出的文件不能大于4GB影响,因而当进行输出时要进行必要的分块再进行输出。
3结语
随着中国改革开放的逐步深入,经济建设迅猛发展,各地区的地貌发生巨大变迁。现有的航空遥感技术手段已无法适应经济发展,需要新的遥感技术为日益发展的经济建设和文化事业服务。以无人驾驶飞机为空中遥感平台的技术,正是适应这一需要而发展起来的一项新型应用性技术。使用无人机进行小区域遥感航拍技术,在实践中取得了明显成效和经验。以无人机为空中遥感平台的微型航空遥感技术,适应国家经济和文化建设发展的需求,为中小城市特别是城、镇、县、乡等地区经济和文化建设提供了有效的遥感技术服务手段。遥感航拍技术对我国经济的发展具有重要的促进作用。
参考文献
[1]吕立蕾.无人机航摄技术在大比例尺测图中的应用研究[J].测绘与空间地理信息,2016(2):116-118,122.
航空航天遥感技术范文篇4
当前,全球航天产业蓬勃发展,航天经济数据不断上扬。据美国航天基金会的数据,2015年全球航天产业总收入约为3230亿美元,其中商业航天收入超过2460亿美元,占比约76%;通信、遥感等商业航天产品和服务收入达到1263.3亿美元,占全球航天产业收入的最大份额,约39%;通信与导航地面设备制造收入1105.2亿美元,占比全球航天产业收入约34%。可见,商业航天已成为世界航天产业的主要构成和全球航天经济发展的主导力量,通信、导航、遥感三大卫星产业成为商业航天发展的支柱产业。全球卫星产业已自上至下形成成熟的卫星制造、发射服务、卫星应用产业链——卫星制造与发射服务构成产业链上游,卫星应用由地面设备制造与卫星运营和服务两部分组成,构成产业链下游。据2017年7月美国卫星产业协会(SIA)最新报告显示,2016年全球卫星产业收入为2605亿美元,其中卫星服务和地面设备制造收入达到2411亿美元,占比为92.6%;卫星制造和发射服务收入为194亿美元,占比为7.4%。可见,卫星产业发展重心已完成从产业链上游向下游转移,整个产业结构已趋于稳定,产业下游收入大幅超越上游收入成为价值高地。按应用类别,卫星产业细分为卫星通信产业、卫星导航产业和卫星对地观测产业三部分。根据欧洲咨询公司最新数据,全球卫星通信产业收入1460亿美元,占比约62%;卫星导航产业收入855亿美元,占比约36%;卫星遥感产业收入52.1亿美元,占比约2%。可见,卫星通信产业的发展最为成熟,产业规模最大;卫星导航产业近年来随着智能终端和移动互联网应用的普及,进入发展的快车道,导航地面设备销售与增值服务收入不断攀升;卫星对地观测产业占比不大但发展迅猛,目前正由传统市场向更强调开放、创新和商业化发展的新型市场转型。
二、国外商业卫星通信领域发展情况
卫星通信产业是全球卫星产业中最早实现商业化的领域,是卫星产业三大子产业中收入比重最大的业务领域。伴随近年来信息服务需求(特别是卫星宽带服务需求)的增长以及卫星研制与应用技术的演进,产业规模一直保持稳定的增长态势。传统商业卫星通信领域主要为用户提供卫星直播、卫星音频广播、卫星固定通信和卫星移动通信服务。近年来,卫星宽带互联网市场不断升温,为满足日趋多样化的带宽密集型应用需求,包括成熟通信卫星运营商、各类科技与互联网公司等,纷纷斥巨资打造高通量的宽带互联网星座(包括高、中、低轨各个类型),瞄准机载WiFi、海事宽带和高铁宽带以及个人消费者宽带接入等领域,未来将在极大程度上塑造和影响卫星通信产业的发展和布局。1.在轨商业通信卫星统计截至2017年9月5日,国外共有557颗商业通信卫星在轨。在轨商业通信卫星当中,美国数量最多,共计286颗,欧洲129颗,俄罗斯20颗,日本17颗,其他国家共计105颗。如图1所示。从轨道分布来看,GEO仍然是各大运营商最为青睐的轨道,其次是LEO,MEO和HEO分布较少,但这一格局将在未来几年内发生巨大变化。随着中低轨道巨型星座计划的持续实施,未来,数千颗、甚至上万颗低轨道卫星在轨的场景也非空想,在轨卫星规模上LEO将很有可能快速超越GEO。2.卫星通信产业发展现状(1)“金字塔”型的产业价值链从产业链构成的角度来看,卫星通信产业保持了与整个卫星产业基本一致的结构。自上而下依次由卫星制造、发射服务和卫星应用组成,但在细分产业行为主体上具备自身的特点:由于下游的卫星应用领域在全球范围内商业化发展已十分成熟,掘取了产业链的绝大部分收入,导致上下游的收入规模比例达到1:20左右。从公司数目上也能一窥端倪,目前主要的上游制造商和发射服务商仅有20余家公司,进入门槛很高,而下游包括运营商、服务提供商和终端制造商在内,共有超过1700家公司,市场繁荣活跃。(2)欧美制造商在GEO商业通信卫星领域垄断地位明显卫星制造方面,从2012-2016年GEO商业通信卫星订单情况来看,共有12家制造商获得90颗GEO商业通信卫星订单。劳拉空间系统公司、波音公司、轨道ATK和洛马4家北美制造商共获得60%的市场份额,空客防务与航天、泰雷兹-阿莱尼亚航天公司、不莱梅轨道高科技公司、萨瑞卫星技术公司4家欧洲制造商共获得24%的市场份额,美欧六大制造商继续占据80%以上的市场份额。此外,其他的市场份额分散于俄罗斯的信息卫星系统-列舍特涅夫公司、俄罗斯的达斡亚航天发展中心、日本的三菱电机公司等卫星制造商。如图2所示。(3)卫星应用服务业整体快速增长态势放缓根据SIA的划分标准,卫星通信运营服务业按照业务类型可进一步分为大众消费业务、卫星固定通信业务和卫星移动通信业务。其中,大众消费业务包括卫星电视直播业务、卫星音频广播业务和消费卫星宽带业务;卫星固定通信业务包括转发器租赁业务和管理网络服务;卫星移动通信业务包括移动话音业务和移动数据业务。据SIA数据统计,2016年,全球通信卫星运营服务业总收入达1257亿美元,同比增速放缓至0.2%。其中,大众消费通信服务收入1047亿美元,继续在整个卫星通信运营服务业收入中占据最大的比重(83%),同比微增0.4%;卫星固定通信服务收入174亿美元,同比下滑2.8%,是卫星通信运营服务业中首次出现下滑的部分;卫星移动通信服务业务收入36亿美元,同比增长5.9%,保持了高速的增长态势。
三、国外商业卫星遥感领域发展情况
当前,商业遥感卫星市场正在悄然发生一场变革。政府市场虽仍是这个市场的主角,占据大部分的市场份额,但商业市场也已初露头角,众多新型卫星公司纷纷创立,快速扩展着运营与服务的范围和内容。商业化程度不断提高已成为遥感卫星市场发展的主要趋势。新研制的遥感卫星将朝着更小、更便宜、响应速度更快的方向发展。新兴市场需求的不断增长将带来新的产业机遇。商业遥感卫星市场正在走向空前繁荣。1.在轨商业遥感卫星统计截至2017年9月5日,国外共有414颗民商用遥感卫星在轨运行,美国281颗,欧洲40颗,俄罗斯9颗,日本15颗,印度21颗,韩国5颗,其他国家43颗。美国仍是拥有民商用遥感卫星最多的国家,并且在数量和能力上占有绝对优势。如图3所示。从卫星用途来看,民用卫星145颗,约占35%,商用卫星269颗,约占65%。相比2015年底36%的比例,以及2016年底43%的比例,目前在轨商用遥感卫星无论是从绝对数量上还是占比上,都有了提高,可以看出商业化是民商用遥感领域的一个发展趋势。除了纯商业遥感卫星外,俄罗斯、印度、日本、韩国等国家主要通过销售政府遥感卫星数据来推动商业化发展,卫星发展以政府投资为主,仅商业销售其数据产品。2.卫星遥感产业发展现状(1)较完整的上下游产业价值链目前,全球卫星遥感产业已经形成较为完整的上下游产业价值链,分别为卫星制造业、发射服务业和卫星应用服务业三大部分,其中卫星应用服务业涵盖卫星运营商、分销商和增值服务商。当前卫星遥感产业仍处于过渡阶段,应用服务市场竞争日益激烈,占据整个遥感卫星市场约85%以上的份额,中高分辨率数据成为主流,创新型数据分发策略与商业开发模式层出不穷,这些都为新产业形态的加速形成创造了条件。此外,新兴产业主体力量和私募资金等不断涌入,使产业内部的并购重组成为新常态。总体而言,卫星遥感产业正处于向市场化、开放式、融合式发展的重要转型时期。(2)传统商业运营商进军小卫星市场,新兴小卫星星座加速部署一方面,以数字地球(Digitalglobe)公司为代表的传统商业运营商继续部署新的高分辨率遥感卫星,并企图进军小卫星领域,多方面提高行业竞争力。2016年2月,DigitalGlobe与沙特阿拉伯政府签订合作协议,联合研制光学遥感小卫星星座,卫星数量至少6颗,分辨率优于1m,计划于2018和2019年发射。尽管新兴商业运营商快速发展,但当前主宰商业数据市场的仍为少数公司,即Digitalglobe(现已并入加拿大MDA公司)提供甚高分辨率光学数据,欧洲空客防务与航天公司同时提供甚高分辨率光学和雷达数据,MDA公司提供雷达数据,这些公司共同占据整个商业市场一半以上的份额。另一方面,以行星(Planet)公司等为代表的越来越多的新兴运营商进入商业遥感小卫星领域,发展的卫星星座也从原来的光学卫星扩展至气象、雷达卫星等。2016年5月,阿根廷卫星逻辑公司(Satellogic)发射了其“阿列夫卫星”遥感小卫星星座的首批2颗业务卫星,并计划制造和发射300颗遥感小卫星并构建星座,将能实现5min内对全球任意位置重访;2016年9月,Planet公司获得美国国家地理空间情报局(NGA)2000万美元采购合同,成为NGA推行商业地理空间情报战略的重要服务商,将基于其“鸽群”(Flock)星座采集的全球中分辨率遥感图像,为NGA快速高效地提供地理空间情报信息支持服务。(3)遥感服务产业增长迅速,应用模式加速创新据SIA数据统计,2016年全球遥感卫星服务业收入共计20亿美元,同比2015年遥感服务的收入增长了11%。收入增长主要源自于传统卫星遥感公司业务的持续增长,以及一些新兴公司凭借新近部署的卫星和并购其他公司的卫星获得的业务收入。其中2016年美国遥感卫星服务业收入为8亿美元,占2016年遥感卫星服务总收入的40%。微纳卫星技术迭代创新以及商业资本推波助澜,带动大量新兴运营商进入卫星遥感市场,发展数十星乃至百星规模的小卫星遥感星座,提供全球数据快速更新、成像与视频能力兼备的服务,并借助大数据、云计算等信息技术,向终端用户提供数据分析和增值服务。卫星遥感业务快速增长和应用模式创新发展,推动全球卫星遥感市场格局不断调整。Digitalglobe、空客等传统运营商积极面对和适应市场变化,在维持原有服务品类和业务模式的基础上,着力拓展端到端服务能力,推出在线增值服务和定制化的地理信息产品。Planet、Spire等新兴运营商将卫星遥感与大数据技术深度对接,在进军政府和行业用户市场的同时,积极探索面向大众消费用户的定制化、个性化服务及全新商业模式。
四、国外卫星导航领域发展情况
卫星导航系统是重要的空间基础设施和典型的军民两用系统,世界主要航天国家均已发展或正在发展卫星导航能力,部署卫星导航系统。随着卫星导航应用的不断发展,卫星导航商业应用不断扩展,形成了以行业应用为主的商业应用市场;随着卫星导航与通信、GIS系统的不断融合,未来位置服务将成为卫星导航最重要、最具前景的商业服务市场。1.在轨导航卫星统计截至2017年9月5日,国外在轨运行导航卫星87颗,其中美国32颗,欧洲18颗,俄罗斯27颗,印度7颗,日本3颗。如图4所示。从导航卫星在轨情况可以看出,美国维持着全球最大的卫星导航星座,工作卫星数量达到31颗;俄罗斯保持着GLONASS系统星座的稳定,工作卫星数量维持在24颗;欧洲伽利略系统投入初始运行,提供导航服务的卫星为11颗;印度完成IRNSS区域导航卫星系统部署,但尚未投入运行;日本正在进行卫星导航系统的建设,在轨卫星3颗,其中2017年发射2颗,提供GPS增强服务。从整体来看,至2016年底全球卫星导航系统多系统并存的格局已基本形成,至2022年多系统并存的格局将全面形成。仅从全球卫星导航系统的角度分析,2022年左右四大全球卫星导航系统(美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、中国北斗系统、欧洲伽利略系统)将全部投入运行,届时全球在轨并提供导航服务的全球卫星导航系统卫星数量将达到、甚至超过120颗,将能够为全球用户提供精度更高,可用性、完好性、安全性更好的服务。2.卫星导航产业发展现状据SIA数据统计,2016年全球GNSS设备销售收入846亿美元,较2015年增长8%,占2016年全球卫星地面应用装备销售额的74%,与2015年的73.7%基本持平。如图5所示。由此可看出,GNSS应用装备在全球卫星应用装备市场占据绝大部分市场份额。
五、结论
航空航天遥感技术范文篇5
一、遥感的基本原理
(一)基本概念
遥感一词来源于英语“RemoteSensing”,其直译为“遥远的感知”,时间长了人们将它简译为遥感。遥感是20世纪60年展起来的一门对地观测综合性技术。自20世纪80年代以来,遥感技术得到了长足的发展,遥感技术的应用也日趋广泛。随着遥感技术的不断进步和遥感技术应用的不断深入,未来的遥感技术将在我国国民经济建设中发挥越来越重要的作用。关于遥感的科学含义通常有广义和狭义两种解释:广义的解释:一切与目标物不接触的远距离探测。狭义的解释:运用现代光学、电子学探测仪器,不与目标物相接触,从远距离把目标物的电磁波特性记录下来,通过分析、解译揭示出目标物本身的特征、性质及其变化规律。
(二)系统的组成
遥感是一门对地观测综合性技术,它的实现既需要一整套的技术装备,又需要多种学科的参与和配合,因此实施遥感是一项复杂的系统工程。根据遥感的定义,遥感系统主要由以下四大部分组成(参见下图):1、信息源信息源是遥感需要对其进行探测的目标物。任何目标物都具有反射、吸收、透射及辐射电磁波的特性,当目标物与电磁波发生相互作用时会形成目标物的电磁波特性,这就为遥感探测提供了获取信息的依据。2、信息获取信息获取是指运用遥感技术装备接受、记录目标物电磁波特性的探测过程。信息获取所采用的遥感技术装备主要包括遥感平台和传感器。其中遥感平台是用来搭载传感器的运载工具,常用的有气球、飞机和人造卫星等;传感器是用来探测目标物电磁波特性的仪器设备,常用的有照相机、扫描仪和成像雷达等。3、信息处理信息处理是指运用光学仪器和计算机设备对所获取的遥感信息进行校正、分析和解译处理的技术过程。信息处理的作用是通过对遥感信息的校正、分析和解译处理,掌握或清除遥感原始信息的误差,梳理、归纳出被探测目标物的影像特征,然后依据特征从遥感信息中识别并提取所需的有用信息。4、信息应用信息应用是指专业人员按不同的目的将遥感信息应用于各业务领域的使用过程。信息应用的基本方法是将遥感信息作为地理信息系统的数据源,供人们对其进行查询、统计和分析利用。遥感的应用领域十分广泛,最主要的应用有:军事、地质矿产勘探、自然资源调查、地图测绘、环境监测以及城市建设和管理等。
(三)遥感原理
振动的传播称为波。电磁振动的传播是电磁波。电磁波的波段按波长由短至长可依次分为:γ-射线、X-射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。电磁波的波长越短其穿透性越强。遥感探测所使用的电磁波波段是从紫外线、可见光、红外线到微波的光谱段。太阳作为电磁辐射源,它所发出的光也是一种电磁波。太阳光从宇宙空间到达地球表面须穿过地球的大气层。太阳光在穿过大气层时,会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响,因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。但是大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有:紫外、可见光和近红外波段。地面上的任何物体(即目标物),如大气、土地、水体、植被和人工构筑物等,在温度高于绝对零度(即0°k=-273.16℃)的条件下,它们都具有反射、吸收、透射及辐射电磁波的特性。当太阳光从宇宙空间经大气层照射到地球表面时,地面上的物体就会对由太阳光所构成的电磁波产生反射和吸收。由于每一种物体的物理和化学特性以及入射光的波长不同,因此它们对入射光的反射率也不同。各种物体对入射光反射的规律叫做物体的反射光谱。遥感探测正是将遥感仪器所接受到的目标物的电磁波信息与物体的反射光谱相比较,从而可以对地面的物体进行识别和分类。这就是遥感所采用的基本原理。
(四)遥感的分类
为了便于专业人员研究和应用遥感技术,人们从不同的角度对遥感作如下分类:1、按搭载传感器的遥感平台分类根据遥感探测所采用的遥感平台不同可以将遥感分类为:地面遥感,即把传感器设置在地面平台上,如车载、船载、手提、固定或活动高架平台等;航空遥感,即把传感器设置在航空器上,如气球、航模、飞机及其它航空器等;航天遥感,即把传感器设置在航天器上,如人造卫星、宇宙飞船、空间实验室等。2、按遥感探测的工作方式分类根据遥感探测的工作方式不同可以将遥感分类为:主动式遥感,即由传感器主动地向被探测的目标物发射一定波长的电磁波,然后接受并记录从目标物反射回来的电磁波;被动式遥感,即传感器不向被探测的目标物发射电磁波,而是直接接受并记录目标物反射太阳辐射或目标物自身发射的电磁波。3、按遥感探测的工作波段分类根据遥感探测的工作波段不同可以将遥感分类为:紫外遥感,其探测波段在0.3~0.38um之间;可见光,其探测波段在0.38~0.76um之间;红外遥感,其探测波段在0.76~14um之间;微波遥感,其探测波段在1mm~1m之间;多光谱遥感,其探测波段在可见光与红外波段范围之内,但又将这一波段范围划分成若干个窄波段来进行探测。高光谱遥感是在紫外到中红外波段范围内,并且也将这一波段范围划分成许多非常窄且光谱连续的波段来进行探测。4、按遥感探测的应用领域分类根据遥感探测的应用领域,从宏观研究角度可以将遥感分类为:外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等;从微观应用角度可以将遥感分类为:军事遥感、地质遥感、资源遥感、环境遥感、测绘遥感、气象遥感、水文遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、灾害遥感及城市遥感等。
(五)遥感技术的特点
遥感作为一门对地观测综合性技术,它的出现和发展既是人们认识和探索自然界的客观需要,更有其它技术手段与之无法比拟的特点。遥感技术的特点归结起来主要有以下三个方面:1、探测范围广、采集数据快遥感探测能在较短的时间内,从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测,并从中获取有价值的遥感数据。这些数据拓展了人们的视觉空间,为宏观地掌握地面事物的现状情况创造了极为有利的条件,同时也为宏观地研究自然现象和规律提供了宝贵的第一手资料。这种先进的技术手段与传统的手工作业相比是不可替代的。2、能动态反映地面事物的变化遥感探测能周期性、重复地对同一地区进行对地观测,这有助于人们通过所获取的遥感数据,发现并动态地跟踪地球上许多事物的变化。同时,研究自然界的变化规律。尤其是在监视天气状况、自然灾害、环境污染甚至军事目标等方面,遥感的运用就显得格外重要。3、获取的数据具有综合性遥感探测所获取的是同一时段、覆盖大范围地区的遥感数据,这些数据综合地展现了地球上许多自然与人文现象,宏观地反映了地球上各种事物的形态与分布,真实地体现了地质、地貌、土壤、植被、水文、人工构筑物等地物的特征,全面地揭示了地理事物之间的关联性。并且这些数据在时间上具有相同的现势性。
二、遥感的调查实践
(一)资料获取
上海市第三轮航空遥感调查采用1:10000和1:50000两种航摄比例尺,以彩红外的成像方式对上海全市范围展开调查。航空遥感调查的第一步是资料获取。资料获取是整个航空遥感调查的基础性工作,其进行的好坏将直接影响以后各项工作的质量与效果。资料获取的工作大致可分成四个阶段来进行:
1、第一阶段为前期工作,前期工作主要有:确定调查的时间、拟定调查的航线和完成航摄任务的招投标。
(1)确定调查的时间城市航空遥感调查的时间一般选择在秋季或冬季。因为秋季或冬季这段时间,我国大部分地区通常晴好天气较多,空气能见度较高,地面植被的遮挡较少,因而所获取的影像资料也就较为清晰。在航空遥感调查中,针对大区域的大比例尺、完整覆盖的航摄飞行来说,其很难在一个较短的时期内完成。因此需要结合当地的气象情况,选择一个合适的时间段,来实施针对大区域的大比例尺、完整覆盖的航摄飞行。根据气象部门提供的气象资料,表明调查当时上海地区正值暖冬和春寒,在此期间晴好天气为多,空气能见度也高,经过反复斟酌,我们把调查的时间段定在1999年12月至2000年5月。
(2)拟定调查的航线拟定调查的航线首先要确定飞行的航向,其次要在有经纬度的地图上画出详细的飞行路线。飞行的航向一般是根据被调查地域的形状来确定。通常地域形状呈南北向延伸,其航向定为南北向;地域形状呈东西向延伸,其航向定为东西向。画详细的飞行路线应充分考虑航片的纵向重叠和旁向重叠。一般说来纵向重叠按40-60%左右考虑,旁向重叠按25-30%左右考虑。本次航空遥感调查按照市有关部门的要求,结合上海的实际情况,我们把1:10000比例尺的飞行航向定为东西向飞行,1:50000比例尺的飞行航向定为南北向飞行,飞行的详细路线与上海市地形图图幅的中心线相一致,航片的纵向重叠按60%设计,旁向重叠按30%设计。这样做不仅有利于航片的后期处理,也有利于测绘部门用航片来修测地形图。
(3)完成航摄任务的招投标资料获取的实质性工作是要完成航摄任务。但作为遥感调查的业主单位,一般不具备这方面的条件和能力来承担这项任务。因此,必须通过市场招投标,选择一家有仪器设备、有技术经验的专业化企业来完成此项任务。我们在开展航摄任务招投标的过程中,首先是编制好航摄任务的招标书。编制招标书的关键是要明确航摄任务的技术要求,其中应包括:航摄的时间、区域,航摄的比例尺、摄影种类,航摄的飞行路线、飞行姿态,航摄的纵向和旁向重叠率,航摄相机的规格,航摄胶片的规格,飞行器(飞机)上的必要装备等。其次是进行航摄任务的投标、开标、评标和商务谈判。其中评标是由我们业主选定的专家们对各投标方的投标书进行技术评价,主要是评价各投标书中提出的航摄实施方案是否真正满足招标方的航摄技术要求。在投标方的实施方案能够真正满足招标方的技术要求的前提下,再根据开标时投标方的商务报价,按最低价中标的原则确定中标单位,然后业主和中标单位通过商务谈判最终签订项目合同。
2、第二阶段为航摄准备,航摄准备的主要工作有:检查仪器设备及采购材料、召开航空遥感飞行协调会和进行航摄试飞。
(1)检查仪器设备及采购材料航摄准备首先要对航摄的各种仪器设备作严格的检查。检查的内容主要包括:飞行器及飞行器上的通讯与导航设备,航摄相机和航摄平台。检查的目的是要确保这些仪器设备能正常工作,并达到仪器设备本身所规定的性能指标。其次是采购有关的材料,主要有航摄的胶片和胶片冲洗液。为了获得大面积、高质量的遥感影像资料,目前这些材料仍需从国外进口。要注意的是:由于从国外进口这些材料得有一个周期,因此必须提前一段时间预先订购,并确保这些被订购的材料在正式实施航摄之前到货。
(2)召开航空遥感飞行协调会召开航空遥感飞行协调会是航摄准备一项很重要的工作。召开这个协调会就是把负责上海地区空中管制及参加本次航摄任务的各有关单位请来,围绕本次遥感调查的航摄任务进行充分地讨论和协商,在参加会议的各方达成共识的基础上,确定航摄飞行的管制方案,明确各自的保障任务和责任,最后将会议结果形成航空遥感飞行协调会会议纪要。该会议纪要应就飞机的地面保障、飞行的空中保障、航摄区域与飞行高度、航摄飞行的调配和航摄飞行的管制等内容作出具体规定,明确业务要求。会议纪要一旦形成,便成为各方执行任务的行动规范,参加会议的所有单位都必须严格遵守。
(3)进行航摄试飞航摄试飞也是航摄准备的一项必要工作。在上述两项工作均已顺利完成的基础上,便可开始进行航摄试飞。航摄试飞的主要任务是检验航摄飞行的协调与配合、熟悉航摄区域的地理环境、校正航摄仪器和进行航摄的试拍。其中检验航摄飞行的协调与配合是检验航摄人员在航摄飞行过程中,与气象部门、空中管制部门和地面指挥塔的协调与配合;熟悉航摄区域的地理环境是熟悉被摄地区地物基本要素的分布情况;校正航摄仪器是校正装载航摄相机平台的基准;进行航摄的试拍是选择具有明显地形地物特征的小范围区域进行试拍。在结束航摄试飞后,要立即对以上的试验结果进行分析和总结,发现问题及时解决,以便为正式实施航摄创造良好的条件。
3、第三阶段为实施航摄,主要工作有:收集气象资料、执行航摄任务和监控航摄质量。
(1)收集气象资料收集气象资料对实施航摄来说至关重要。为了确保航摄任务的顺利实施,航摄人员必须与气象部门保持密切联络,及时收集每一天、每一周的气象预报,随时掌握航摄期间的天气情况及变化趋势。同时,要根据所收集到的气象资料,设计好具体的航摄飞行方案,主要是确定每次航摄飞行的具体时间和区域。由于天气状况变幻莫测,因此在设计航摄飞行方案时,往往要同时拟定几套方案以供备用。一旦天气发生突变,首选方案无法实施时,便可选择备用方案付诸实施,这样就不会耽搁执行航摄任务的进度。
(2)执行航摄任务执行航摄任务就是对航空遥感被调查区域进行正式拍摄。在每次执行航摄任务之前,仍需对飞机的机务状况作常规检查,如飞机的仪表是否正常、机械是否有故障、燃料是否充足等。另外还要检查是否携带了本次航摄的飞行路线图。若飞机的常规检查未发现异常情况,便可开始进行航摄飞行。当飞机起飞升空后,飞行员要及时校准飞行航线,注意保持飞行高度,并控制好飞机的飞行姿态。航摄人员要注意控制好航摄平台的基准,监视航摄相机工作是否正常,并认真作好航摄记录。在航摄飞行的过程中,飞行员要听从机场塔台的指挥,服从指挥人员的调度,一旦遇到特殊情况,应按命令及时返航。
(3)监控航摄质量在每次执行完航摄任务之后,应及时把航摄胶卷从航摄相机中取出,并立即送交承担航摄任务单位的洗印中心进行处理。处理的过程主要有:显影、定影、水洗、晾干和晒印像片。在冲洗胶卷时,须控制好冲洗液的浓度、温度和冲洗的时间,要尽可能使胶片的色饱和度达到最佳处理效果。待冲洗完胶卷并晾干后便可晒印成像片。监控航摄质量主要是通过晒印出来的航摄像片,对航摄的质量进行技术评定,着重是评定航摄像片的覆盖区域与航摄路线的基线是否有偏差,航摄像片的纵向与旁向重叠是否满足设计要求。若发现有这两种问题造成的“航摄漏洞”,必须做好有关的记录,另行拟定补飞的航摄计划,安排航摄补飞。
4、第四阶段为资料验收,资料验收的主要工作有:检查航摄成果和接收航摄资料。
(1)检查航摄成果在接收航摄资料之前,必须对航摄成果进行严格的检查,检查主要是通过阅读航摄胶片、像片来进行。首先是检查航摄像片的覆盖区域是否涵盖了本次遥感调查的全部区域。其次是检查航摄胶片的清晰度与色饱和度是否达到业主规定的要求。再则是检查航摄像片是否存在倾斜角偏大,旋转角突变、渐变等造成的航摄漏洞以及补正航摄质量检查等。待完成上述检查内容,未发现任何重大问题,并航摄的质量完全达到技术考核的标准,方可进行资料的接收。
(2)接受航摄资料接收航摄资料,应先列出接收内容的详细清单。接收的内容主要包括:航摄胶卷、航摄像片和航摄记录。在接收航摄资料时,要根据清单的内容一一核对查收。若在接收航摄资料的过程中,没有发现航摄资料有任何缺漏,接收人便可在资料验收书上签字。至此航空遥感调查资料获取的整个工作就告一段落。
(二)数据处理
航空遥感调查的第一步--资料获取,仅仅是完成了遥感数据的采集工作。此时的遥感数据还是未作数字化加工的原始数据,这样的数据还不能直接被计算机来加以分析利用。因此,在完成了航空遥感调查的第一步即资料获取之后,还须进行航空遥感调查的第二步--数据处理。数据处理的主要任务是:运用摄影测量专业扫描仪及计算机软硬件,在有经验的技术人员的人工干预下,对原始的遥感数据进行扫描、校正及拼接等加工处理,最后建立相应的遥感影像资料数据库。数据处理的工作大致分为四个方面,这四个方面的工作可以交叉进行。
第一个方面的工作为数字化扫描。数字化扫描是航空遥感调查中数据处理的首要工作。数字化扫描的任务是把记录在胶片上的遥感数据转换成计算机可储存与处理的数字化形式。
开展数字化扫描的工作,实施单位必须具备必要的电子设备,其中最重要的设备是摄影测量专业扫描仪和计算机。摄影测量专业扫描仪要求其扫描的分辨率范围至少要在100~5000dpi,并且要既能扫描大幅面(23cm×23cm以上)的底片,又能扫描大幅面的像片。而计算机则要求CPU芯片的处理速度越快越好,内存至少要512Mb,硬盘至少要75Gb。另外扫描软件在采购摄影测量专业扫描仪时也会随机提供。
在开始数字化扫描之前,操作人员必须先确定航片的扫描分辨率。对于一幅航片究竟采用什么样的分辨率来进行扫描非常重要。因为扫描分辨率定得太高,由扫描所得的数据其冗余就太多;而扫描分辨率定得太低,由扫描所得的数据其损失又太大。因此,选择合适的扫描分辨率就成了执行数字化扫描任务的关键。所谓选择合适的扫描分辨率,就是要寻找一种能使扫描所得的数据既不产生较多冗余又不造成较大损失的扫描分辨率。那么扫描一幅航片其扫描的分辨率到底取决于什么呢?经过分析发现:它只取决于航摄胶卷的解像力。本次航空遥感调查,我们选用柯达2443彩红外反转片,其解像力为63线/mm,换算成线密度为15.87u。这就是说胶片感光本身的分辨率为每隔15.87微米的距离能显现1个像素点,距离再小它就无法分辨。由此我们可以得出,航片扫描分辨率的线密度应大于15.87u,而不能小于15.87u,否则由扫描所得的数据就会产生冗余。然而,航片扫描分辨率的线密度应大于15.87u多少呢?如果大得太多,反过来也会对扫描所得的数据造成信息损失,对此只有通过做试验来确定。经过若干次的试验,我们觉得把航片扫描分辨率的线密度定在17u比较合适,换算成扫描分辨率接近于1500dpi。按这样的分辨率来进行扫描,虽说会有少许的信息损失,但其影响微不足道。所以最终我们把航片的扫描分辨率定在了1500dpi。
当确定了航片的扫描分辨率之后,即可进行数字化扫描的工作。在扫描的过程中,对每条航线图像质量相近的航片必须进行预扫。为了尽量减少扫描过程中的信息损失,预扫时应在充分尊重航摄底片原始信息的前提下,不断地调整扫描的亮度、色彩饱和度和对比度等参数,力求使扫描的结果达到地物成像清晰、色调区域平衡、反差均衡适中。待预扫的亮度、色彩度和对比度等参数确定以后,便可对每条航线图像质量相近的航片进行批量扫描。按此程序周而复始地重复,直至完成整个数字化扫描的任务。
第二个方面的工作为几何校正。航空遥感调查是通过航空摄影来获取遥感影像资料的。由于航空摄影采用的是中心投影,即空间任意一点均通过某一固定点(投影中心)被投射到一平面(投影面)上而构成其影像。因此,当被摄地区地面起伏较大或航摄的飞行姿态出现较大倾斜时,均会使航片上的像素点产生像点位移,从而造成遥感影像的几何畸变,同时也造成航片上各处的比例尺不尽相同。由被摄地区地面起伏较大所引起的遥感影像几何畸变称为投影误差,由航摄的飞行姿态出现较大倾斜所引起的遥感影像几何畸变称为倾斜误差。对于这两种误差,包括比例尺的差异,我们都要予以消除。这样中心投影的航片才能被当作正射投影的平面图来使用。
鉴于上海地区地面较为平坦,基本没有地势起伏,所以对因地势起伏较大而产生的投影误差我们可以忽略不计。然而,上海的地面上有许多高楼,这些高楼的高低起伏也会引起投影误差,但是对因这种情况造成的投影误差,无须消除也无法消除。另外,由于空中存在着气流的缘故,航摄的飞行姿态较难控制,航摄时其飞行姿态难免会出现较大的倾斜。所以,本次航空遥感调查所获得的航片存在着一定程度的倾斜误差,同时也存在着航片各处的比例尺不同。为此,对已经完成数字化扫描的航片,我们还须对其影像所含的倾斜误差和比例尺的不同进行几何校正,拟通过几何校正来消除该影像的几何畸变和比例尺差异。
所谓几何校正,就是将一幅含有几何畸变和比例尺差异的原始遥感影像,通过一种数学变换,生成一幅符合数字化地图实际的新的遥感影像。几何校正的具体方法为:先在每幅原始遥感影像上选取若干个控制点,再求出这些控制点在数字化地图上对应点的真实坐标,然后把这些已知坐标的控制点代入计算机的校正软件进行运算。校正运算实际上包含着两个基本的运算过程:一是将每个原始像素点的行列值换算成它在新生成的遥感影像中的坐标值,二是重新计算出每个原始像素点在新生成的遥感影像中的像元亮度值。当所有的控制点被选好后,其校正运算的过程由计算机校正软件自动完成。而控制点的选取则需要人工干预,其选择的准确性与合理性将直接影响到校正的处理效果。
在几何校正的过程中,我们需要着重把握好两个关键环节。一是选取什么样的像素点作为控制点。根据以往几何校正的经验,通常选择原始遥感影像上地面的突变点来作为控制点,比如道路的交叉口、河流的分叉或拐弯处等。另外像小河的桥梁、建筑物的房基等也适合选作控制点。这样选择的好处是:作为控制点的地物标志明显,易于识别。二是在每幅原始遥感影像上选取多少数目的控制点。从理论上讲被选择的控制点的数目应越多越好,但选择得太多会使几何校正的工作量太大,反过来选择得太少又达不到几何校正所需的精度。这个问题究竟应该如何把握,目前还没有很好的解决办法,仍需通过几何校正的具体实践,视每幅原始遥感影像的几何畸变程度来逐一确定。按照我们的实践经验,对几何畸变程度较小的原始遥感影像来说,被选择的控制点的数目可以少一些,通常不少于15个;对几何畸变程度较大的原始遥感影像来说,被选择的控制点的数目可以多一些,通常要在30个以上。在同一幅原始遥感影像中,不同的区域其几何畸变的程度也不同。原则上也是几何畸变较大的区域,被选择的控制点的数目多一些;而几何畸变较小的区域,被选择的控制点的数目少一些。另外在选取控制点时,每幅原始遥感影像的中心区域应少选一些,四周区域应多选一些,因为中心区域的几何畸变要比四周区域的几何畸变来得小。但是控制点的分布应尽量地均匀,尤其是在几何畸变程度相近的同一区域要均匀地分布。这样所获得的校正影像其精度才能满足要求,并且整体性也好。
第三个方面的工作为图像拼接。经过数字化扫描及几何校正后的数字化遥感影像,均为一幅幅具有相同比例尺的影像图。这些影像图互相之间都存在着部分的重叠。所谓图像拼接就是通过对相邻影像图的无缝拼接处理,把这些影像图相互间的重叠部分去掉,从而为在逻辑上将这些影像图整合成覆盖上海全市的一幅影像图创造条件。图像拼接的具体工作步骤为:首先是进行色差处理,借助PhotoShop软件中的色彩调整功能,将需要拼接的两幅相邻影像图的色彩调整到尽可能和谐。其次是选择拼接线,在两幅相邻的影像图上,用彩色线把需要进行拼接的界线勾画出来。再则是拼接影像图,当选好拼接线后,由I/RASC软件沿着拼接线的轨迹自动进行拼接处理。最后是拼接后的检查,着重检查沿拼接线的接缝处是否存在着错位,若存在错位,还需要对拼接后的影像作进一步的修补。
在进行图像拼接时,必须注意以下三个问题:一是拼接线要尽可能沿着道路、河流、田埂、空地、阴影等延伸,尽量将拼接线选择在两旁无高楼的区域。二是注意两幅相邻影像图在拼接处的高楼单中心投影倾向,要尽可能使拼接线两侧的楼房保持相似的倾向,同时也要防止在拼接后将某一侧楼房切掉一部分的情况。三是拼接线要尽可能避免穿越高架、桥梁、铁路等地物,假如必须要穿越高架、桥梁、铁路时,应尽量从衔接较好的地方或阴影区内穿过。
在进行错位修补时,必须遵循以下四个原则:一要遵循客观性的原则,即在尊重原始影像的基础上,经过对影像错位的修补,使修补后的影像能客观地体现地物的原有面貌。二要遵循准确性的原则,即只对几何校正不准的影像部分作错位修补处理,而对几何校正准确的影像部分保持其原状不动。三要遵循整体性的原则,即无论是大尺度地物还是小尺度地物,只要拼接时在它的拼接处呈现错位,就要对整个地物作整体性地修补。四要遵循连锁性的原则,即对原有的影像错位作了锁定修补后,不要在其它地方再产生新的错位。
第四个方面的工作为影像建库。当所有的影像图都被拼接完后,此时的影像图在物理上均为一个个覆盖一定区域的图块,要将这些图块从物理上整合成覆盖上海全市的一幅影像图几乎是不可能的。原因很简单,因为若要整合的话,其数据量太大,现有的软、硬件技术均难以支撑。另外,即使有某种软、硬件技术能够给予支撑,但其影像图的调用和浏览也是极慢的,以致使用者不堪忍受。为了今后使用的方便,较好的选择是通过影像建库,将这些图块从逻辑上整合成覆盖上海全市的一幅影像图。影像建库最主要的工作是选择合适的软硬件、确定数据库的结构及进行影像图的切割。在着手进行影像建库时,首先要选择合适的软、硬件。其中对硬件的选择,要求服务器内CPU芯片的处理速度越快越好,最好选用含最新一代CPU芯片的服务器;服务器中内存和硬盘的容量也要越大越好,内存容量的配置至少在1Gb以上,硬盘须采用磁盘阵列,其容量的配置也至少在3Tb以上。对软件的选择,着重是选择GIS开发平台和数据库软件。GIS开发平台是被用来建立对遥感影像数据进行调用和浏览的运行环境,这一环境是重要的数据处理和加工过程,要备有足够的缓冲空间,将大大提高工作效率。而数据库软件则被用来储存和管理遥感影像数据。选择GIS开发平台和数据库软件应尽可能选用市场上较流行、应用较成熟且功能强大的商用软件,如GIS开发平台方面的Arcinfo、Intergraph等软件以及数据库方面的Oracle、SQLserver等软件。选用这样的软、硬件才能保证影像建库获得较满意的效果。
其次要确定数据库的结构。这里讲的确定数据库的结构是指对遥感影像数据究竟是采用一个数据文件的集中存取方式还是采用多个数据文件的分散存取方式。显然如前面所叙,由于拼接后的影像图块不可能在物理上被整合成覆盖上海全市的一幅影像图,即这些影像图块不可能被拼接成一个数据文件,所以采用集中存取的方式不可取,只能采用分散存取的方式。所谓分散存取就是将拼接后的影像图块在物理上分割成许多个拥有合适数据量的数据文件分别进行存储;但在访问时,又将以许多个数据文件分散存储的遥感影像数据视作逻辑上覆盖上海全市的一幅影像图来加以管理和使用。
最后还要进行影像图的切割。其实现方法为:先根据上海市地形图的分幅标准,按照上海市的边界范围,对遥感影像图进行图形分幅并建立相应的索引文件。其中1:50000比例尺的影像图按1:10000地形图的图幅标准进行分幅,1:10000比例尺的影像图按1:2000地形图的图幅标准进行分幅。这样进行分幅的好处是:每幅影像图的数据量大小适中,便于使用者的调用和浏览。然后根据索引文件中的分幅图,运用I/RASC软件对这两种比例尺被拼接过的影像图块进行影像切割,切割的过程由计算机软件自动完成。当每幅影像图被切割完后,还需建立它的数据文件并输入到数据库中储存。待所有的影像图块都被切割完,并建立其数据文件及输入到数据库中储存后,技术人员还得利用数据库软件提供的开发工具,编制相应的数据库管理程序,以便使用者按索引文件对库内的遥感影像数据进行调用和浏览。至此航空遥感调查数据处理的整个工作就告一段落。
(三)信息提取
综上所述,此时所生成的遥感影像数据已是人们可对其进行应用的数字化遥感影像数据。遥感影像数据的应用按应用方式可分为两种:一种是将遥感影像数据作为现状或背景资料直接加以利用,如用于地形图的修测、城市规划设计以及工程项目的详细设计等;另一种是通过对遥感影像数据的分析、解译,从中提取某些专题地物要素的信息来加以利用。对于第一种应用,由于我们只是向有关的部门提供数据,并未就其进行深入地研究,因此在这里将不作陈述。本节着重是讨论如何通过对遥感影像数据的分析、解译,从中提取某些专题地物要素的信息。信息提取的真正意义在于将内容丰富的遥感影像数据转化为具有各种专题的有用信息,以便管理人员利用这些信息更好地为领导决策提供服务。信息提取的工作大致可分为三步来进行:
1、影像特征分析
要进行影像特征的分析,必须首先确定从遥感影像数据中提取哪些专题地物要素的信息。遥感影像数据的信息内容十分丰富,它几乎涵盖了人的肉眼可以识别的所有地物要素。然而要把所有这些地物要素的专题信息都提取出来,这几乎是不可能的,也没有必要。根据上海城市建设和管理的需要,从本次航空遥感调查的影像数据中提取了绿化、水体、道路、建筑物四类基本地物要素的专题信息。
当信息提取的地物要素被确定之后,即可开始对这些地物要素进行影像特征分析。任何可视地物要素在其遥感影像上都具有一定的光谱特征、几何特征及其它辅助特征。其中光谱特征在视觉上最直观的反映就是色调,几何特征在视觉上最直观的反映就是形状,其它辅助特征在视觉上的直观反映有:阴影、纹理及影像结构。所谓影像特征分析就是从色调、形状、阴影、纹理及影像结构等方面对拟被提取的可视地物要素进行影像的定性分析。通过对这些地物要素其影像的定性分析,总结、归纳出这些地物要素各自所具有的影像特征,并以此作为技术人员解译这些地物要素的标志和依据。
我们从色调、形状、阴影、纹理及影像结构等方面,对被提取的绿化、水体、道路、建筑物四类基本地物要素进行了认真地影像定性分析,总结、归纳出这些地物要素具有如下的影像特征:
绿化:健康生长的绿化类地物要素其色调通常呈饱和度不同的红色。绿化还可细分为乔木、灌木和草地。其中乔木、灌木的影像形状多为尖状、冠状、团簇状或绒球状,草地则为块状。乔木一般都有明显的阴影;灌木也有阴影,但不太明显,且长度较短;草地则无阴影。人工构筑的公园、苗圃其几何形状常为矩形或不规则的多边形。
水体:陆上水体由于光线反射角度及水体深度的不同,其色调也往往有所不同,但大多都呈青蓝色、蓝色和深蓝色。陆上水体还可细分为河流、湖泊和池塘。其中河流的几何形状为条带状,且常有弯曲。湖泊的几何形状为不规则的面状。池塘的几何形状为长方型的面状,且分布较集中,排列较规则。
道路:城市道路分水泥路和沥青路。其中水泥路的色调呈灰白色,沥青路的色调呈灰黑色。城市道路的几何形状通常为条带状。城市道路的边缘比较清楚,道路上一般能看到汽车,路上还常常有明显的车道分隔线,市区道路的两旁往往伴有建筑物和行道树,郊区的高等级公路一般中间设有隔离带或两侧配有绿化带。
建筑物:建筑物有多种类型。城市中常见的建筑物有:高层建筑、新工房、花园式住宅、里弄式住宅和简屋。从遥感影像上看,高层建筑带有狭长的阴影;新工房一般为平顶,排列较整齐,且屋顶设有水箱;花园式住宅为一幢幢排列整齐的单体建筑,且每幢建筑拥有自己的花园;里弄式住宅为一排排排列整齐的连体建筑,且屋顶为坡面,较多的屋顶还开有天窗,房屋的北面设有晒台;简屋的单体建筑占地面积很小,互相犬牙交错联接,形状散乱,无规则。
2、专题信息提取
当绿化、水体、道路、建筑物四类基本地物要素的影像特征被总结、归纳出来之后,技术人员便可依据它们的影像特征来提取这些专题地物要素的信息。提取专题信息的具体过程如下:
首先是对参加信息提取的工作人员进行技术培训。培训的主要内容有:熟悉和掌握被提取的绿化、水体、道路、建筑物四类基本地物要素的影像特征。培训时要在绿化、水体、道路、建筑物四类基本地物要素中,选取各种具有代表性的地物对其影像特征作逐一讲解。待每位学员比较熟悉这些地物要素的影像特征之后,还要尝试让每位学员依据这些影像特征,去独立地解译绿化、水体、道路、建筑物四类基本地物要素中的各种地物。这样的训练要反复多次,直到他们完全掌握这些地物要素的影像特征为止。
其次是由受过良好培训的技术人员,依据绿化、水体、道路、建筑物四类基本地物要素的影像特征,在本次航空遥感调查的影像数据上对这些专题地物要素进行解译。这里讲的解译指目视解译。所谓目视解译就是技术人员根据一定的影像特征,在计算机屏幕上通过肉眼的直接观察,对遥感影像中的目标地物进行辨认及确定。解译时,技术人员先要依据以上四类基本地物要素的影像特征,在遥感影像上辨认出这些专题地物要素中的各种地物;然后借助GIS平台软件提供的绘图工具,用彩色线把已被确认的各种地物的边界勾画出来。
再则是对已被确认的各种地物进行定性和定量描述。进行定性描述就是对已被确认的地物赋予它本身所固有的性质。如当某一地物经解译被确认之后,我们应将该地物在绿化、水体、道路、建筑物四类基本地物要素中的详细分类作为它本身所固有的性质赋予该地物。进行定量描述就是对已被确认地物的占地面积或长度及其它定量指标进行量化计算。如在被提取的绿化、水体、道路、建筑物四类基本地物要素中,我们应对每个已被确认的地物进行其占地面积或长度及其它定量指标的量化计算,并将量化计算的结果连同前面地物本身所固有的性质均作为该地物的属性保存起来。
3、建立地理数据库
经过对绿化、水体、道路、建筑物四类基本地物要素的分析、解译,我们从中已提取出这些专题地物要素的有用信息。在已被提取的专题信息中既有图形数据又有属性数据,其中图形数据是以坐标集合的矢量形式来描述,属性数据是以文字与数值的表格形式来描述,并且这些图形数据和属性数据之间还存在着关联性。为了更好地保存和利用这些已被提取的专题地物要素的有用信息,我们有必要运用GIS软件来建立含有这些图形数据和属性数据的地理数据库。
建立地理数据库首先也要选择合适的软、硬件,但该软、硬件的选择可以和前面所述的遥感影像建库的软、硬件选择结合起来统筹考虑,不需要另外再单独选择。其次要确定地理数据库拟采用的背景图。实际上地理数据库中的图形数据又细分为地形图、遥感图和专题图等数据,其中地形图和专题图都是矢量数据,而遥感图则是栅格数据,即数据是以像元阵列的形式来描述。地形图与遥感图在地理数据库中均作为背景起地理位置的参照作用。已被提取的专题地物要素的图形数据属于专题图,专题图要被叠加到背景图上才能加以应用。因此,我们把本次航空遥感调查的影像数据即遥感图作为拟建地理数据库的背景图之一。影像数据的建库在数据处理这一节已作阐述,这里就不作重复。另外,由于上海市的测绘部门已经生产出成系列的数字化地形图,所以我们就将该部门生产的1:2000比例尺的框架要素地形图作为拟建地理数据库的背景图之二。
接下来就可着手建立地理数据库。建立地理数据库的主要工作是利用GIS软件提供的命令,进行数据库定义及输入和编辑图形数据与属性数据,其具体工作步骤如下:首先是对数据库进行定义,其中包括定义数据库的名称、组织结构,定义数据项、数据类型和数据长度。其次是将作为背景图的地形图和遥感图输入到地理数据库中。其实遥感图在数据处理时就已经被输入到地理数据库中,此项工作可以省略,这里只需要把地形图输入到地理数据库中即可。然后是将已被提取的专题地物要素的图形数据和属性数据分别生成专题图和属性表,并也输入到地理数据库中。再则是建立专题图的拓朴关系即图中各几何图形元素之间的链接关系,以便GIS对这些图形元素进行查找与分析。最后是在专题图和属性表之间构筑一一对应的关联标识符,以此作为实现专题图和属性表相互链接的关键字。
航空航天遥感技术范文1篇6
【关键词】无人机;土地整治竣工验收应用;建议
1土地整理项目验收简介
土地整理项目验收,就是对田、水、路、林、村等实施综合整治后的项目区进行测量、核查是否符合规划设计要求,以评定项目是否能验收。
本次项目区约3平方公里地处十堰市某县城东郊,汉水北岸、丹江库区腹地,山地、丘陵、盆地交错,海拔在170米至310米之间。该区域内包括已改造的梯田、开发的新增耕地、农村道路与居民点、坑塘、林地等典型地类,具有一定的代表性,且已通过外业验收测量。
2无人机在土地整理项目验收中的运用
2.1无人机简介
无人飞行器(UnmannedAirVehicle)指的是利用无线电遥控设备或自备程序控制装置的无人驾驶航空飞行器,主要包括无人固定翼飞机、无人旋翼飞机(即无人直升机)和无人驾驶氦气艇等,以下简称“无人机”[1],目前已在国土资源管理部分领域试用。
2.2无人机在土地整理项目验收中的运用
2.2.1主要技术路线
1)技术路线
无人机航摄系统主要包括飞行平台、数据获取系统、地面监控系统和配套作业软件等。成图比例尺一般在1:500至1:5000之间,可以满足地形测绘和区域土地规划以及铁路、公路等项目的带状地块勘测定界需要[2]。同时,其航摄精度对于土地整治项目的核查与验收、各项工程施工进展情况监测均能提供强有力的支撑和保障。
2)工作流程图
图1工作流程图
3)、外业作业情况
当日天气晴朗,能见度较高,风力约3级,适宜航摄。利用无人机地面操控手薄将无人机航高设定为300米,航向重叠度设为80%,旁向重叠度设为75%,飞行方向设为西北------东南。飞机起飞地点、飞行路线及着陆地点预先下载Google影像作为底图在系统中进行设定或直接在现场设定,无人机起飞后按照既定的路线进行航摄,在精度为9.3cm条件下历时大约37分钟航摄约3个多平方公里,总计拍摄510张照片。整个航摄过程自动完成,为制作满足精度要求的正射影像图,在区域内选取6个均匀分布的明显地物点作为像片控制点,进行野外RTK实地测量,花费时间约1个半小时[3--6]。
4)内业数据处理
外业测量结束后,内业将像控点测量数据和所拍照片导入TBC软件,经3个小时的影像自动处理后,就可以制作完成该土地整理项目区约3平方公里区域的1:2000的正射影像图,内业、外业整个过程仅需要2名专业工作人员。
2.2.2技术优势及精度分析
1)综合对比
2)套合叠加分析
图1是套合叠加后截取图放大至1:500,从图中可以清晰的看到各田块耕种情况以及配套水池和路面行驶的拖土货车,经过土地整理,项目区面貌一新,耕种条件极大改善。影像上的田坎线、道路、地类界与全野外数字测量竣工图高度吻合,说明正射影像图精度较高,满足核查与验收的相关要求[8]。
图1:低丘岗地坡改梯影像与竣工图叠加后的截取放大示意图(红色为生产道路线,绿色为田坎线)
图2:正射影像图与低丘岗地项目区新增耕地图叠加截取图(红色为生产道路线,黑色为新增耕地范围线,草绿色为田坎,湖绿色为道路线)
图2中新增耕地地块020范围线内(山顶部分)存在不是耕地的情况,说明项目实施未完全到位,且新增生产路I-21、I-22、I-23未见实施。同时检查出实施单位提供的竣工图与新增耕地来源图有误。通过叠加对比,我们可以高效快速的找出问题所在,具体地块的位置与范围也一目了然,若经过内业进一步处理,可得到相关面积。
3结语
通过研究无人机航摄技术核查与验收土地整理项目的应用情况,可以得到以下结论:
3.1优势
1)无人机低空遥感技术可大大减少野外工作量,提高成图效率,且运行成本较低。和卫星遥感及有人机比较,无人机航高度较低,为75米到750米高,航拍时可在云下飞行,一般可抗3到5级风,甚至可以在小雨中作业,具有操作方便,易于转场,起飞降落受场地限制较小等优点,无需进行空域申请等优势。无人机航拍的精度较高,分辨率可达5-24cm(取决行高度)。
2)无人机航摄技术成果主要指标能够满足土地整理验收的需要。利用GPS-RTK技术测绘得到像控点,以及高像素数码相机,使得航测影像地面定位精度能够达到1:2000比例尺地形图测绘精度的要求。
3)能直观反映土地整治项目的实施成果。在较高分辨率的正射影像图中,平整工程、道路工程、水利工程等完成情况清晰可见,既可缩小影像图了解项目全貌,也可放大影像图着重检查单体工程具体情况。
4)为土地整理验收高效工作提供了新的手段。整个航摄所需内外业时间与通常手段核查与验收项目所需时间基本相同,但通过影像图可以为核查验收迅速确定实地抽查地块提供参考,并为内业量取新增耕地面积、测算田间路和生产路、沟渠、防洪堤、田坎等线状地物长度和工程量,统计泵房和水池等独立设施数量提供可能。
5)由于影像图中地类界、地物易于识别,使之通过与实施单位提供的竣工图、新增耕地图进行叠加对比,从而判断出新增耕地面积等关键数据是否真实。可以避免因交通不便带来人工核查中的盲区和干扰,有力确保了土地整治项目验收工作的真实性、准确性和实效性
3.2局限性
1)无人机对起降场地有一定要求。降落场地需50m*30m平整区域,且空域良好。除采用弹射装置起飞外,还可考虑降落伞回收无人机或直接使用旋翼无人机来降低对起降场地的要求。
2)需要测绘技术人员实地测绘明显地物点。根据相关规范要求,制作正射影像图需要布设一定数量的像控点才能满足精度要求,外业人员需持RTK设备对区域内明显地物点进行测绘,以此作为像片控制点。若测区地形起伏较大,为保证测量精度,必要时需将平面和高程控制点分别测绘。
3)内业处理需一定时间,对计算机硬件要求较高,若减少内业处理时间,提高航拍效率,必须提升航拍高度,减少航拍单位面积的像片数量,但同时会损失航测精度。
参考文献:
[1]CN/Z3002-2010.无人机航摄系统技术要求[S].
[2]秦其明,金川,陈德智,等.无人机遥感数据压缩解压缩系统的设计和实现[J].国土资源遥感,2006,68(2):33.
[3]王聪华.无人飞行器低空遥感影像数据处理方法[D],山东科技大学,2006.
[4]孙浩.基于PixelGrid系统的无人机影像空三加密及影像图制作[J].测绘与空间地理信息,2012(8):203-204,207.
[5]洪宇,龚建华,胡社荣,等.无人机遥感影像获取及后续处理探讨[J].遥感技术与应用,2008,23(4):462-46.
[6]鲁恒,李永树,何敬,等.无人机低空遥感影像数据的获取与处理[J].测绘工程,2011(1):51-54.
航空航天遥感技术范文
城市景观、浩瀚海洋……面前的电脑显示屏上,一幕幕真实立体的画面向纵深延展着。跟随镜头从空中俯视,仿佛在高楼林立的城市中穿梭,在蔚蓝的海面上飞翔;道路两旁的行人和树木、海岛上的房屋时而从身边擦过,海水中若隐若现的鱼群不时你追逐的欲望。短短几分钟,就像看了一部3D大片,冲击视野,震撼人心。
在北京国遥新天地信息技术有限公司(以下简称“国遥新天地”)的办公室里,记者就切身感受了三维数字技术带来的视觉盛宴。这家依托中国科学院遥感应用研究所和国家遥感应用工程技术研究中心发展起来的专业公司,在遥感应用软件、遥感影像数据两大业务领域抢占了国内市场制高点。
探索低碳遥感打破国外垄断
就是这样一个行业领跑者,在其创业元年,如大多数的创业故事所述类似,也走过一条曲折的道路。
2004年,十几个年轻人,靠美国高分辨率遥感卫星图像产品――“快鸟”影像起家,成立了国遥新天地。由于门槛低,国内的日渐增加,在老外的盘剥下,本就利润稀薄的商们开始了惨烈的价格战,试图“攻山掠地”,谋求自身的市场份额。几场“战役”下来,入不敷出的企业并不罕见。国遥新天地虽身陷入其中,但及时的转舵,将企业发展着眼于航空遥感领域,让他们走上了正确的航向。
据国遥新天地总裁吴秋华介绍,国内早就引进了大量昂贵的数字航摄仪,用于数据采集,却迟迟未形成规模,其产能低下的原因在于以往的数据采集主要采用项目订单制。一方面我国领空的管制较严,抑制了相关项目需求,单套航摄仪年作业面积非常有限。另一方面,航摄企业是靠天吃饭的,可项目周期和气候周期间的冲突常常无法协调,人员、设备闲置率高,导致规定时间内数据用户拿不到满意的产品。最终的结果是,项目中用于数据采集的预算大幅缩水,航摄企业获得的订单金额小了,无力负担航摄飞机及机载仪器的高昂费用,只能进行频繁的零散控制点采集,补足业务量。而在国内频繁的飞机转场导致单架次采集能耗和采集经费双双提高,售价提高的同时,数据产能进一步萎缩。
理性的分析,使国遥人找到解决上述问题的办法。他们以大规模自主采集的崭新作业模式为切入点,一改过去被动的订单模式,迅速打开了局面。公司将政府部门、事业单位和大型国企等主要用户的需求进行汇总梳理,充分利用飞机最大航程,集中采集,从而大幅减少飞机转场次数、设备年采集能力大幅提高、控制点到集中采集,使得同样设备投入下,产能至少提高一倍以上,而能耗却节约30%以上,实现了低碳遥感数据采集。一目了然的产品质量、大范围的选择余地,远低于以往的终端售价,让国遥新天地得到了众多用户的青睐,一举成为业界的NO.1。
用吴秋华的话讲,“过去每个用户找一家数据提供商,就像坐出租车,自己一家用,既昂贵又浪费公共资源;低碳遥感则让航空遥感坐上了公共汽车,经济又节能。”
“这不仅为企业创造了良好效益,更有效改变了我国高分辨率遥感市场国外产品占垄断地位的局面”,吴秋华说。
踏准市场节拍构建大产业链
三维空间信息平台是三维空间信息系统的核心,但由于长期缺少数据源,自主三维空间信息平台发展受到制约,有了低碳遥感的自主数据,很多数据生产企业开始往产业技术高端延伸。3年前,国遥新天地还是一个单纯的数据企业,凭借低碳遥感的数据资源优势和客户资源优势,大胆进行三维空间信息平台EV-Globe系统的研发工作,目前已经成为国内规模最大的三维空间信息企业。
然而,再好的科研成果,如果生不逢时,没有良好的市场环境配合,也很难产业化发展。吴秋华表示,国遥新天地的研发步骤,恰好与国家发展“数字城市”的浪潮合拍,抓住了三维数字技术需求的爆发式增长契机,促进了其三维产品的快速发展。实际上,三维技术并不是新鲜事物,早在2000年左右,就有企业在研究遥感软件的三维化应用,技术水平和技术成果都非常优异,只是苦于市场不成熟,科研投入没有回报,这些企业难以为继;缺乏数据支撑,最终他们的软件胎死腹中。正所谓“领先两步是先烈,领先一步是先进。”前瞻的洞察力,让国遥新天地的三维软件,适时地进入了快速壮大的国内市场,加上我国航天航空事业大发展提供的广阔空间,国遥人已将EV-Globe的可视化测控和指控功能,成功施展在“嫦娥二号”、“天宫一号”、“神八”等航天器的身上。
不仅如此,EV-Globe系统采用的全新图像绘制加速技术、细节层次模型和动态装载技术,成功解决了对海量三维多源数据的大范围、多尺度快速浏览问题,具备在普通PC上就能实现海量三维模型和影像流畅地进行各项漫游操作的能力,可以满足很多政府部门的业务发展需要,在某些应用领域已经与国外的同类软件产品站到了同一起跑线上。而且EV-Globe系统还具有天生的优势,作为我国自主研发的三维数字技术,更适合国内一些行业的应用,切实为相关管理部门决策提供辅助依据,在专业资料、信息数据采集、技术集成等方面有自己的独到之处。比如,这几年,国遥新天地就在国土资源、石油石化、能源、电力和海洋等领域开展了多项三维数字技术的应用开发,公司规模也从创业初期的10多人发展到目前的近300人。这从一个侧面印证了国内三维数字技术发展的整体走势。
有了自主的数据和自主的核心软件平台,国遥新天地倡导的低碳遥感自然带动了三维空间应用的百花齐放,一大批传统的二维空间信息应用企业加入三维应用开发行业,成为这些企业新的业务增长点。这好比有了面包(低碳数据)+烤箱(三维平台),自然各类糕点企业(三维应用企业)纷纷登台,目前已经有数十多家企业加入EV-Globe的应用队伍,在军事、电力、石油、海洋、地下空间等领域成功了一大批自主数据+自主三维平台的重要应用。由此,国遥新天地通过产业链中关键因素的自主模式,一个连接上下游近百家企业的大产业链初步形成。
2011年11月4日,国遥新天地了具备“高效平台、专业引擎、企业级应用”特质的新一代大型三维空间信息平台软件EV-GlobeV3.1,在三维空间信息平台创新、三维应用系统开发又跨出了一大步。
瞄准广阔前景亟待做大做强
吴秋华曾总结,公司之所以在几年间就将自己塑造成行业翘楚,年产值从创业初期的不足百万到现如今的超亿元规模,归根到底,还是国家的创新环境在不断优化,政府在政策上的持续支持和资金上的及时援手,总能为企业“雪中送炭”。就如北京市的创新基金,市科委从2006年开始,每年为公司提供近百万元的经费支持。“对多数科技企业来说,早期研发唯有投入没有产出,一百万元于今不算什么,但在产品研发阶段时,那就是活命钱”,谈到此处,吴秋华又连说了3个“太重要”。通过市科委认定,产品退税、技术合同等方面的优惠政策都为企业在关键时刻度过难关立下过汗马功劳。
在吴秋华心里,在国遥人心里,也是在遥感同业者的心里,对国家政策还有更大的期待。
吴秋华表示,人类80%的信息都和空间位置有关系,随着国家对地理信息的重视程度与日俱增,集成遥感数据即空间信息的其他信息的价值会数倍增长。简单的一个例子就能说明:北京目前有500多万辆汽车,如果在上下班高峰期,利用遥感技术探查,将这500万辆车分布的地理位置公之于众,相信没有人能忽视,其价值可见一斑。但是,目前国内遥感产业的服务对象还只存在于政府和国企之间,而民用领域作为最大的市场尚未对国内遥感企业开放。一旦政策放开,其背后巨大的商机,会吸引更多的企业参与其中。
航空航天遥感技术范文篇8
关键词:水利信息化,遥感技术,全球定位系统,地理信息系统
0背景
3S技术是遥感技术(Remotesensing,简称RS)、地理信息系统(GeographicInformationSystem,简称GIS)和全球定位系统(GlobalPositioningSystem,简称GPS)的统称,是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术,是现代社会持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等的重要技术手段,是地学研究走向定量化的科学方法之一,也是水利信息数字化的关键技术之一。
水利建设及管理是一个信息密集型行业,一方面,水利部门要向社会提供大量的水利信息,如汛情旱情信息、水质和水量信息、水资源信息和水利工程信息等;另一方面,水利部门也离不开相关行业的信息支持,如气象信息、地理环境信息、社会经济信息等。当今世界信息技术的飞速发展对水利信息的采集、传输、处理、共享方式等都提出了更高的要求,传统的信息采集技术在时间、空间、采集频度和精度方面与水利建设各项工作的整体需求已不相适应,质和量两方面也都难以满足水利信息化的要求,因此,水利建设及管理噩需借助3S技术提升水利建设及管理的效率及效益。
1GPS技术及其应用
1.1GPS简介
GPS(GlobalPositioningSystem,全球定位系统)是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元于1994年全面建成的具有海、陆、空全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。目前,由于GPS定位技术的不断改进和软、硬件的不断完善,传统上以测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术正逐步被一次性确定三维坐标的高效率、高精度、低费用、易操作的GPS技术所代替。同时随着GPS接收机的改进,广域差分技术、载波相位差分技术的发展和美国SA(SelectiveAvailability)技术的解除,GPS技术在水利工程建设、导航、运载工具实时监控、城市规划、工程测量等领域都有了更为广泛的应用。目前水利、铁路、公路、桥梁及隧道等大型工程控制网的实施均采用了GPS技术,时至今日,GPS定位技术已经基本上淘汰了用常规测角、测距手段建立大地控制网的方法,其良好的精度、可观的经济效益已为水利建设领域所公认。
1.2GPS的应用
GPS技术在水利建设中的应用范围很广,如GPS可应用于航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS航测等航测成图的各个阶段,同时通过加密测试控制点,可应用GPS实时动态定位技术(简称RTK)测绘各种比例尺地形图并用于水利工程的施工放样。而与GPS导航和RTK技术相比,水利工程建设中应用最多的是GPS静态定位技术,GPS静态定位技术广泛应用在精密水利工程测控网布设、城市、矿区和油田地面沉降监测、水库大坝变形监测、同层建筑变形监测、隧道贯通测量等方面,可实现各种水利工程设施的实时监测和控制。随着我国A、B级GPS控制网的建立,水利部门基于这些GPS控制网提供的高精度平面和高程三维基准进行水利工程建设,将大大提高水利水电工程设计和施工质量。
2GIS技术及其应用
2.1GIS简介
GIS(GeographicalInformationSystem,地理信息系统)是集计算机科学、空间科学、信息科学、测绘遥感科学、环境科学和管理科学等学科为一体的新兴边缘学科。从20世纪60年代至今只有短短的四十多年的时间,但已经成为多学科集成并应用于各领域的基础平台,成为地学空间信息分析的基本手段与工具。GIS其技术优势不光在于它的集地理数据采集、存储、管理、分析、三维可视化显示与成果输出于一体的数据流程,还在于它的空间分析、预测预报和辅助决策功能。目前,GIS不仅发展成为一门较为成熟的技术科学,而且已经成为一门新兴的产业,在测绘、地质矿产、农林水利、气象海洋、环境监测、城市规划、土地管理、区域开发与国防建设等领域发挥越来越重要的作用,基于GIS、数据库、内外一体化测图、扫描矢量化及全数字摄影测量等技术为专业信息系统提供及时、准确、标准化、数字化的基础空间信息以建立各类专业信息系统,从而实现管理的科学化、标准化、信息化。论文格式。
2.2GIS的应用
GIS是水利信息存储、管理、分析的有力工具,由于水利信息量大繁杂,既有实时数据又有历史数据同时还包含环境数据、经济数据、矢量数据、栅格数据等等。存储、管理这么庞杂的数据唯有地理信息系统能够胜任,同时借助GIS还可进行水利信息的可视化查询与网上。如在防洪救灾的过程中,可利用GIS进行防洪评估、洪涝灾害风险分析及城市防洪管理等等。而在水资源的管理方面,可利用GIS进行水资源信息的空间与属性双向查询、历史数据管理和实时数据的动态加载、水资源信息的时空统计、多种方式的可视化表达及各类信息的空间分布和动态变化过程模拟、区域水资源的空间分析、主要用水户的分布、区域水资源管理模式区划等等,所有这些应用都为合理利用及管理水资源提供了方便的途径。当然,GIS在水利建设的其他方面也有着广泛的作用,如GIS在水环境及水土保持方面的应用及水利工程建设及管理方面的应用等等。
3RS技术及其应用
3.1RS简介
RS(RemoteSensing,遥感)技术由于其具有大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性及经济性等优势,因而得到了快速的普及及应用,多光谱航空摄影和高分辨率的遥感卫星将成为对地观测获取基础地理信息的重要手段。目前,各种中小比例尺地形图都可以利用遥感影像来获取,为应用于工程测量领域的城市基本地形图、地籍图以及各种大、中、小比例地形图的快速更新提供了十分便利的方法和手段。一些大中城市已经利用航空遥感进行城市的综合调查,并编制地质、水文、植被、交通、污染、土地利用等专题地图,获取了大量社会与自然环境资料,为城市规划建设及国土资源开发利用提供了宝贵的信息资料。随着遥感数据源向着高光谱分辨率和更高空间分辨率发展,加之遥感相关处理技术的日益成熟,结合GIS和GPS,必将使RS技术在工程等领域应用进一步普及和深化。
3.2RS的应用
随着高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率卫星数据的日益丰富及普及,RS对水利建设及管理的影响和作用越来越大,目前RS在水利建设及管理方面的应用主要分为以下几个方面:洪涝灾害遥感监测、水资源监测、水环境监测、旱情监测、水土流失调查、河口、河道、湖泊和水库泥沙淤积调查。
3.2.1洪涝灾害遥感监测
遥感技术能够实时地对大江、大河和湖水水位进行监测,可实时监测洪水灾害面积。RS和GIS集成能及早预报洪水淹没范围和干旱灾情范围,为防灾、抗灾提供准确信息。目前,我国各地、各部门已建成洪涝灾情预报系统(如黄河下游洪水预警信息系统),它们将在防灾、抗灾、救灾中发挥重大作用。
3.2.2水资源监测
水资源遥感监测方面,在地表水体提取上,20世纪80年代用近红外遥感图像比较多,而在近10年来则更多地利用SAR图像,提取河流、水库、湖泊等地表水体。遥感结合地理信息系统技术还可以寻找地下水,通过遥感图像可查明与地貌、岩溶地貌、第四纪地质和新构造有密切联系的水文地质条件,结合物探结果,可较准确地评价地下水资源。重视遥感资料的地质和水文地质分析是我国用遥感调查裂隙水准确率较高的原因。此外,主动微波遥感对地面有一定的穿透能力,可以发现地下古河网的踪迹,寻找地下潜水层。另外,遥感对雪盖范围、雪的状态以及雪盖融雪程度的监测十分有效。近年来,用SAR对雪盖厚度的测定有了新进展,从而对雪盖水当量的估算更加精确。论文格式。对1998年长江大洪水的成功预测与1997年冬和1998年春用遥感手段对青藏高原积雪的监测有密不可分的关系。融雪是我国西部地区水资源的重要组成部分,目前遥感是冰川、融雪水资源调查最为有效的手段。
3.2.3水环境监测
利用航空红外扫描图像可以确定热电厂排水口外的水体升温及其空间分布,利用SAR图像或红外扫描仪确定海面油污染的范围和油膜的厚度,利用TM图像确定水生物(藻类)、赤潮的范围等等,都是在水环境监测领域应用遥感技术的例子。在水质遥感监测方面,近几年来,对构成水的质量的一些要素进行定量监测的研究有了一定的进步,这些要素包括浑浊度、总悬移质泥沙含量、PH值、总含氮量等等。
3.2.4河口、河道、湖泊和水库泥沙淤积调查
遥感技术的优势之一是能够监测动态变化。几十年前的遥感影像可以真实、具体、形象地反映当时的下垫面情况。因此在河道、河口等的动态监测中遥感是首选工具,河道与河口的泥沙淤积以及引起的相应河势变化对防洪、航运等都至关重要。遥感在悬移质泥沙分布和河势监测中的应用也有技术优势。我国利用卫星遥感信息监测河道变化、预测河道发展趋势,并应用到水利规划、航道开发以及防灾减灾等方面,产生了十分可观的经济效益和显著的社会效益。尤其是近年来,开展了大量的河口、河道、湖泊和水库泥沙淤积遥感调查工作。
3.2.5水土流失调查
近年来,随着现代遥感技术的发展及其在水土保持领域的应用,定量或定性与定量结合的侵蚀评价在区域监测中得以实现,而地理信息系统技术又为较大范围的空间分析提供了快速、准确的技术手段,人们可以利用矢量和栅格两种类型的空间数据分析侵蚀因子的属性、数量值及其空间分布,进而评价侵蚀的类型、程度以及不同类型、不同程度侵蚀的分布规律。这就在技术、方法乃至理论上深化了区域土壤侵蚀监测的研究。论文格式。
4结束语
当前在水利应用方面,3S(GPS、GIS、RS)技术的应用在国内外还处于起步阶段,但是已经取得了一定的进展。目前,3S集成技术”已经在全国江河洪水调度模拟系统”、广西防灾减灾预警预报系统”、广西洪水预警预报系统”、天津城市防洪信息系统”、天津引滦入港供水管道系统”及其他应用系统中得到充分应用。不可否认的是,国内GIS技术在水利方面的应用起步相对较早,但大部分只局限于二维的电子地图,并未形成一定发展模式,在实际应用中也只起到防汛分析的功能。国外,在防汛方面作了相当大的工作,并为此开发出相应的GIS系统以解决科学分析、辅助决策等功能。而GPS、RS在水利中应用则相对较少。
数字水利”是当今社会发展的必然趋势,而数字水利”离不开3S技术。随着遥感、卫星及雷达等技术和地理信息系统的应用,可提供了多元化的更丰富和更准确的信息,如防汛抗旱信息。卫星和雷达信息的引进不仅弥补了地面观测信息的不足,而且提高了信息的准确度和可靠性。GIS的应用,推进了数字化流域”,从而使流域的规划、开发、管理全面实现信息数字化,而GPS技术在水利的监测应用方面可提供精确、可靠、及时的信息。因此3S技术是数字水利”的重要技术基础。
参考文献:
[1]徐绍铨,张华海等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社,2001,7.
[2]邬伦,刘瑜等.地理信息系统原理、方法和应用[M].北京:科学出版社,2001,2.
[3]梅安新,彭望禄等.遥感导论[M].北京:高等教育出版社,2001,7.
[4]翟天放.GIS技术在吉林省水利地理信息平台中的应用[J].吉林水利,2006,(05)
[5]王孟樵.GPS技术在水利工程领域中的应用[J].四川水利,2005,(01)
[6]佟祥明.3S集成技术在数字水利中的应用[J].广西水利水电,2005,(03)
航空航天遥感技术范文篇9
【关键词】道路与铁道工程;GPS;航测遥感;GIS
众所周知,道路工程通常包括勘测设计、施工建造、运营管理3个阶段,在这3个阶段中,测绘技术都起着十分重要的作用。随着空间技术、计算机技术和信息技术以及通信技术的发展和在各行业中的不断渗透、融合,使得测绘学在这些新技术的支撑和推动下,出现了以“3S”技术为代表的现代测绘新技术,使测绘学科从理论到手段发生了革命性的变化,这些变化必然会影响到道路工程各个阶段的测量方式。本文结合3S技术的最新发展,综合介绍我国道路工程不同阶段中3S技术的应用现状。
1.全球卫星导航定位系统的应用
全球卫星导航定位系统GNSS是指利用人造地球卫星进行导航或定位的技术系统。目前国际上全球卫星导航定位系统主要包括美国的GPS,俄国的GLONASS,欧盟的GALILEO等,我国也自主研制了“北斗”卫星导航广域增强系统。其中,GPS是目前应用最广泛的全球卫星导航定位系统,其技术的最新进展代表了全球卫星导航定位系统的主要发展方向[1]。
2.地理信息系统的应用
地理信息系统(GIS)是在计算机软件和硬件支持下,把各种地理信息按照空间分布及属性以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图和综合分析应用的技术系统,在铁路和公路工程的勘测设计中正得到愈来愈多地应用。将GIS用于铁路和公路工程建设可以保持各种数据的统一、规范,便于提高工程建设的效率,GIS和RS结合,可以获得三维地理信息的遥感图像信息,并利用其进行纵横断面分析、坡度分析等工作,从而实现三维铁路和公路工程设计、桥梁设计、景观设计等。
3.航测遥感技术的应用
当前多平台多传感器的航空航天遥感数据的获取技术趋向于高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率。遥感图像宏观、逼真、丰富的信息为道路与铁道工程的选线、工程可行性研究、路线工程地质条件和水文条件的评价、工程初步设计提供了充分的信息源,已经成为铁路勘测设计中关键的核心技术之一[2]。利用航测遥感技术测绘大规模大比例尺(以1:2000比例尺为主)地形图,建立数字地形模型,已经成为新线铁路勘测设计的基础数据;遥感工程地质和水文地质综合信息填图已成为绕避地质灾害、确定铁路线路走向不可缺少的控制性因素。航测遥感技术取代了繁重落后的地面测图工作,改变了铁路勘测设计的程序,引起了铁路勘测设计发生了革命性飞跃,成倍地提高了铁路勘测的速度,大大缩短了勘测的周期,提高了铁路勘测设计的质量。
以上实例表明,GIS技术在道路与铁道工程勘测设计中的应用,大大推进了勘测设计一体化、智能化的进程。
4.施工阶段主要以GPS的应用为主
4.1采用静态GPS建立高精度平面工程控制网
在桥梁和隧道工程中,目前最为广泛的是应用GPS技术进行控制测量。杭州湾跨海大桥是当前世界第一长跨海大桥,跨海段长达31.5km,海上无任何自然岛屿,其平面控制采用静态GPS按B级精度的要求施测[3];乌稍岭隧道全长20km,是我国目前最长的铁路隧道,其洞外控制也采用GPS技术,现在该隧道已经全线贯通交付使用。这些大型工程的建设都说明,利用GPS技术进行大型工程的控制测量,不仅可以满足工程建设的精度需要,而且能够加快工程建设的进度。
4.2通过GPS高程拟合建立高程控制网
目前,GPS高程测量精度较低,主要原因是无法准确获取各点的大地高和高程异常值。较常用的计算高程异常方法是:利用测区里的若干个已知水准点,采用解析内插、曲面拟合等方法确定测区的似大地水准面,进而求出各点的高程异常。数座特大型桥梁工程测量的试验分析表明:在小范围的桥梁工程区域内,当地形较为平坦时,利用2~3h的GPS静态观测成果,经过拟合计算,可获得二等精度的高程成果;而利用1~2h的观测资料,可获得三、四等精度的高程拟合成果[4]。
4.3利用GPS-RTK技术进行工程放样
GPS技术在施工阶段的应用除了建立施工控制网外,近年来随着RTK技术的不断完善,在工程放样中也同样得到了广泛应用,从而大大降低了放样的计算工作量和外业观测强度,提高了作业效率。
5.运营管理阶段3S技术开始得到应用
5.1GPS技术在变形监测中正得到广泛的应用
大型工程结构的变形监测,一直是道路与铁道工程运营管理阶段的重要课题,目前,利用GPS技术正在成为变形监测的重要技术手段。例如,虎门大桥GPS(RTK)实时位移监测系统,能够实时监测整桥3个方同的x,y,z位移和大桥的扭转角,并能对各点的数据进行记录回放[5]。GPS监测大桥位移的实时性和高采样率的数据为大桥的状态分析提供了方便的条件,也为大桥的管理部门的决策提供了依据,使大桥的安全得到了保障。
5.2遥感技术开始得到深入认识并开展应用
目前我国已经利用航测遥感技术完成了大量的既有铁路复测和地质病害调查工作,对成昆、宝天、宝成等10余条地形地质条件复杂,路基、地质病害较严重的既有铁路重点区段和重要工程进行了遥感地质病害调查,从而为铁路工务管理提供了及时有力的信息保障。
6.结语
3S技术的迅速发展及应用,极大地提高了我国道路与铁道工程可持续发展的能力。在施工阶段,GPS技术已经成为大型工程控制测量的主要技术手段,同时在地形测绘和施工放样中也得到了得到越来越多的应用。在运营管理阶段,我国已经初步形成了应用3S技术对铁路公路工程进行全面管理和综合服务的新格局,在铁路和公路日常安全运营管理、土地管理、技术改造、病害调查与预防、信息化建设中发挥了基础性的作用,有力地推动了我国陆上交通事业的现代化。因此,大力推广3S技术在道路与铁道工程中的普及应用,对于促进我国道路与铁道工程的可持续发展具有重要意义。
参考文献
[1]宁津生,王正涛.测绘学科发展综述[J].测绘科学.2005,31(l):9-15.
[2]胡志贵,韩改新.航测遥感技术在铁路建设中的应用与开发[J].铁道勘察.2006(5):16-20.
[3]于兴泉,卢照辉,倪建夏.跨海长桥测量技术研究[J].桥梁建设.2006(3):34-36.
[4]吴迪军.GPS在现代桥梁工程测量中的应用综述[J].铁道勘察.2006(2).
[5]过静珺,戴连君,卢云川.虎门大桥GPS(RTK)实时位移监测方法研究[J].测绘通报.2000(11):4-5.
航空航天遥感技术范文1篇10
航模,顾名思义,即航空器和航天器的模型,是一种重于空气、有尺寸和重量限制的,带有或不带有发动机,不能载人的航空器,用于竞赛、运动、科研和娱乐休闲。其种类繁多,内容丰富,凡是真飞行器有的各种类型,航模基本都有,而且还发展出了不少具有独特风格的航模。
航模通常是航空模型和航天模型的统称,但不论是航空模型还是航天模型都只能在大气层以内飞行。
1.航空模型
航空模型有很多分类方式,最常见的是将其分为三类:自由飞行类(图1~图3)、线操纵圆周飞行类(图4)和无线电遥控飞行类(图5~图8)。各类模型中又分多个项目,有的项目还分成不同的级别。此外,还有专门为创造某种记录而设计制作的模型。
(1)自由飞行类
这类模型在飞行过程中,运动员对模型不加任何操纵,只是在放飞前对模型进行各种调整和设置,以便获得良好的飞行性能。模型一旦放飞后,只能让其自由地飞行,所以称为自由飞行类。自由飞行类模型主要包括牵引模型滑翔机、橡筋动力模型滑翔机、活塞发动机模型滑翔机、弹射模型滑翔机、手掷模型滑翔机。比赛时通常按照留空时间判断成绩的好坏。
(2)线操纵圆周飞行类
这类模型飞行时,由运动员通过两根钢丝操纵升降舵,使得模型上下运动,同时围绕着运动员作圆周飞行。为了保证模型能够进行圆周飞行,必须使垂尾向右偏转(后缘向右偏)以提供离心力。它以发动机或电动机为动力,主要包括:线操纵特技模型、线操纵空战模型、线操纵竞速模型。前两个项目参与的人比较多。
线操纵特技模型在作圆周飞行的过程中,绕着本身俯仰轴作筋斗、8字、过顶等特技动作。比赛时,运动员按照规则操纵模型做各种特技动作,由裁判员按飞行质量评分,根据得分多少决定胜负。
线操纵空战模型的比赛方法是:在模型尾部系一根3米长的纸带,由交战双方的两名运动员,在同一个圆圈内操纵自己的模型,用螺旋桨、机翼和操纵线去切断对方模型的纸带,每切断一次,得一次分,以得分多少决定胜负。这种在空中直接交锋的比赛,场面紧张激烈,要求运动员机智果断、操纵熟练,并要求模型高速灵活。
(3)无线电遥控飞行类
这类模型飞行时,运动员通过地面的无线电发射机发射出各种信号,模型上的接收机收到信号后,即通过相应的执行机构――舵机来操纵模型飞机的各个舵面或模型直升机的各个操纵部件,完成各种飞行动作。它可分为:无线电遥控模型飞机、无线电遥控模型直升机。按照比赛的任务前者包括:遥控特技、遥控空战、遥控滑翔等项目。
还有一些航空模型是根据真飞机或直升机的外形按比例缩小制成的,通常称为像真航空模型(图7~图8)。比赛时分为外观评比和飞行评比两个方面。进行外观评分时,裁判员根据运动员提供的原型图纸和照片,对模型各个部分的像真度、工艺水平、复杂程度逐项评分。而飞行评比时裁判员要根据飞行动作和真实感进行评分。由于像真航空模型通常要采用遥控的方式进行飞行,因此也是无线电遥控飞行类航空模型的一种。
2.航天模型
航天模型是模拟航天器原理设计制作的各种可以发射升空的模型航天器,包括高度赛航天模型、载重赛航天模型、伞降/带降留空赛航天模型、助推/滑翔留空航天模型、仿真赛航天模型等(图9~图11)。其中不少项目也采用遥控的模式。需要说明的是,助推/滑翔留空航天模型,是因其使用固体火箭发动机作动力才被归类为航天模型;若从飞行原理分,应属于航空模型范畴。
3.航模与无人机
无人机通常是指一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶航空器。因此,从这个定义上来讲航空模型也是无人机的一种。两者有着非常密切的联系,也有一定的差别。
无人机和航模都没有驾驶员在上面,但对于无人机来讲可以超视距按程序飞行,也可以在目视范围内遥控(无人机的遥控设备很多和航模遥控设备通用);而航模则通常是在视距范围内遥控。从系统上来讲,无人机系统复杂,而航模相对来讲要简单一些。无人机有高速、中速和低速之分;而航模由于是人员操作,因为人目视的反映速度不可能太快,所以航模通常都是在低速范围内飞行。
无人机和航模的确有着千丝万缕的联系,尤其是低速无人机。很多低速无人机就是在航模的基础上通过配置自动驾驶仪器和任务载荷发展起来的(图12)。这些低速无人机无论是设计、制作还是飞行方式都和航模非常一致,简直很难从外观上一下判断出究竟是无人机还是航模。从这种意思上讲,航模的发展在很大程度上促进了无人机的发展,无论是从技术还是从人员上。在实际中,许多航模爱好者,经过适当的培训提升就很快转变成无人机的研制和操作人员了。
五、按照执行任务差别的飞机分类
现代飞机各式各样,如何对这些飞机进行分类以便于了解、熟悉和辨识呢?通常按照其执行任务的不同,可以分成以下一些类型。
(一)军用飞机方面
1.歼击机(战斗机,图13)
用于歼灭敌方飞机和飞航式空袭兵器的飞机,亦称战斗机,具有火力强、速度快、机动性好等特点,是航空兵空中作战的主要机种,也可用于执行对地攻击任务。
2.强击机(攻击机,图14)
用于从低空、超低空突击地面、水面目标,支援陆军、海军作战的飞机,也称攻击机,具有良好的低空操纵性、稳定性和搜索地面目标的能力。有的强击机为提高生存能力,其要害部位座舱、发动机、油箱等还带有装甲防护。强击机用来突击地面目标的武器有:航炮、普通炸弹、制导航空炸弹、反坦克集束炸弹和空地导弹等。
3.轰炸机(图15)
用于对地面、水面目标进行轰炸的飞机,具有突击力强、航程远、载弹量大等特点,是航空兵实施空中突击的主要机种。轰炸机有多种分类:按执行任务范围分为战略轰炸机和战术轰炸机;按载弹量分为重型(10吨以上)、中型(5~10吨)和轻型(3~5吨)轰炸机;按航程分为近程(3000千米以下)、中程(3000~8000千米)和远程(8000千米以上)轰炸机。
4.歼击轰炸机(图16)
用于突击敌战役和战术纵深处地面或水面目标的飞机,亦称战斗轰炸机,具有低空突防性能好、对地攻击火力强的特点,能在各种气象条件下执行对地攻击任务。歼击轰炸机飞行速度快,常具有超声速飞行能力。
5.侦察机(图17、图18)
专门用于从空中获取情报的军用飞机,是现代战争中主要侦察工具之一。侦察机按执行任务范围可分为战略侦察机和战术侦察机。战略侦察机航程远,能深入敌后对重要目标实施战略侦察。战术侦察机具有低空高速飞行性能,用以获取战役战术情报。侦察机上装有各种侦察设备,如航空照相机、雷达、电视和红外侦察设备等,有的还装有实时情报处理设备与传递装置。
6.预警机(图19)
用于搜索、监视空中、地面或海上目标,主要指挥引导己方飞机执行作战飞行任务的飞机。机上装有雷达和电子侦察设备,起飞后能大大增加雷达的搜索范围和探测距离,增长预警时间,在现代战争中具有重要作用。
7.电子对抗飞机(图20)
用于对敌方雷达、电子制导系统和无线电通信设备实施电子侦察、干扰和攻击作战的飞机,通常包括电子侦察飞机、电子干扰飞机和反雷达飞机。电子对抗飞机通常用其他军用飞机改装而成,在现代战争中得到广泛运用,发挥了重大作用。
8.空中加油机(图21)
专门给正在飞行中的飞机和直升机补加燃料的飞机,使受油机增大航程,延长续航时间,增加有效载重,提高远程作战能力。空中加油机多由大型运输机或战略轰炸机改装而成,加油设备大多装在机身尾部或机翼下吊舱内,由飞行员或加油员操纵。
9.军用运输机(图22)
用于运送军事人员、武器装备和其他军用物资的飞机,具有较大的载重量和续航能力,能实施空运、空降和空投,保障地面部队从空中实施快速机动。军用运输机分为战略运输机和战术运输机。战略运输机起飞重量150吨以上,用于在全球范围载运部队和各种重型装备;战术运输机起飞重量不到100吨,用于战役战术范围内执行空运、空降和空投任务。
10.教练机(图23)
为训练飞行人员,专门研制或改装的飞机。训练飞行员的教练机设有前后2个座舱或在1个座舱里并排设2个座椅,有2套互相联动的操纵机构和指示仪表,分别供教员和学员使用。教练机通常分为:初级训练教练机、中级训练教练机和高级训练教练机三种。
11.舰载机(图24)
以航空母舰或舰船为起降基地的军用飞机。按用途可分为舰载歼击机、舰载强击机、舰载反潜机、舰载侦察机和预警机等。它们的主要任务是为舰队护航、夺取海上或海岸制空权、制海权,攻击敌方舰队和陆上目标、支援登陆和抗登陆作战等。
12.反潜机(图25)
载有搜索、攻击潜艇用的装备和武器的军用飞机或其他航空器。反潜机一般具有低空性能好和续航时间长等特点,能在短时间内对宽阔水域进行反潜作战。反潜机有岸基反潜飞机、舰载反潜飞机和水上反潜飞机三种。现代机载搜索潜艇的设备有声纳设备、磁控仪、反潜雷达、红外探测仪、废气探测仪、核心辐射探测仪、光电设备和侧视雷达等。
(二)民用飞机方面
1.旅客机(图26)
旅客机用于运载旅客和邮件,联络国内各城市与地区或国际间的城市。旅客机可按大小和航程进一步分为:洲际航线上使用的远程(大型)旅客机;国内干线上使用的中程(中型)旅客机;地方航线(支线)上使用的近程(轻型)旅客机。目前各国使用的旅客机大多是亚声速飞机。英国和法国联合研制的“协和号”,曾作为世界上仅有的投入商业运营的超声速客机,但后因运营成本太高再加之安全问题而退出历史舞台。至今,还未有其他超声速客机替代“协和号”。
2.货机(图27)
货机用于运送货物,一般载重量大,有较大的舱门,或机身可转折,便于装卸货物。货机修理维护简易,可在复杂气候下飞行。
3.民用教练机(图28)
用于训练民航飞行人员,一般可分为初级教练机和高级教练机。
4.农业机、林业机(图29)
用于农业喷药、施肥、播种、森林巡逻、灭火等。大部分为轻型飞机。
5.体育运动机(图30)
用于航空体育运动,如运动跳伞等,也可作机动飞行。
航空航天遥感技术范文
进入二十一世纪以来,数字航空遥感技术将很快逐步取代传统胶片航空遥感技术,航空遥感项目数据获取技术、后续作业模式将彻底变革已由有争议到国内外业界达成了的共识。原先限制数字航空遥感传感器的相关技术如计算机技术、电子技术等发展较快,突破了原有的瓶颈,提高了航空遥感数据获取的可靠性。如计算机技术的新大存储量高速传输、并行处理技术不断应用到航空遥感传感器上,经过几代数字传感器的技术革新,近几年已经开发出可靠性较高的面阵数字航空遥感仪。如UCXp、UCE、DMCII等型号,这些面阵数字航空遥感设备都具有幅面大、CCD尺寸小、成像精度高、多波段色彩融合好的特点。
IMU/DGPS(简称为POS)技术辅助航空遥感技术开始于90年代,成熟于2000年左右。机载POS系统是由GPS接收机和惯性测量装置组合而成的高精度定位定向系统,它集差分GPS(DifferentialGPS)技术和惯性导航(InertialNavigitionSystem,INS)技术于一体,可用于获取移动物体在选定坐标系中的空间位置和姿态,广泛应用于汽车、轮船、飞机、导弹等得导航定位中[1]。直接获取航空遥感影像的外方位元素,无需大量的野外控制测量,实现了航空遥感后直接进入内业成图工序,没有或极少地面控制工作,缩短了工期[5];该新技术的完善已经推进我国现有测绘项目工序流程生产组织变革,大大减少了生产成本,缩短成图周期,促进测绘事业的更快发展[2][3]。
所以数字航空遥感项目的管理要从项目技术目标、实施影响因素分析到实施方案设计、过程管理、质量安全控制以及成果检查和移交等方面全流程来分析。在其执行过程前制定合理、有效、可行的实施方案是非常重要的环节,国内很多航空遥感项目由于在制定实施方案时对技术方案没有考虑周全,仅从航空遥感专业技术方面来考虑,没有考虑到实施过程中其它因素的影响,致使航空遥感项目不能得到有效、快速的实施。实施方案的制定不仅要考虑到行业、国家的技术规范和甲方的特定技术要求,还要考虑到项目方案的可行性,尤其在国内空域管理复杂的情况下,需要把在执行项目的过程中可能遇到的影响因素如空域划分、空中走廊、气象条件、地理条件等都要考虑在内,优化处理,这样才可以制定出最优的方案[4],尽量保证尽快的完成航空遥感项目,大大提高航空遥感成果的质量。
以下就从航空遥感项目的全流程各环节采用闭合式管理系统的思维来分解项目合同谈判、项目可行性分析、项目实施和项目成果质检和移交等环节应该注意的事项。
项目合同谈判
航空遥感项目合同谈判因为涉及的技术因素较多,所以在谈判过程中尤其要注意客户的最终成果用途,依据成果的用途不同采用不同的实施方案,则后续执行过程中的各项工作就会完全不同;其二,要明确合同中的技术要求,对于模糊不清的条款,尽可能的采用双方都可以理解的文字来确认,笔者就曾遇到因合同甲方技术要求前后矛盾,按照实施方案获取的最终项目成果不合格,导致项目失败、补测的后果。第三,合同谈判中尽量多考虑实施项目中可能遇到的问题,如天气和空域的问题,考虑好之后就可以项目的可行性有一个初步的判断。把握了以上三点后就可以初步确认合同的标的、执行期限和成果移交标准等主要合同文本事项。
项目可行性分析
航空遥感项目的实施可行性分析可以从项目执行要素人、机、料、法、环、技等几个方面来分析。“人”的因素主要考虑飞行、导航、遥感和基站人员的合理配置,考虑各个专业人员是否能够达到项目的预定要求,那些人员的要求可以略微放松,那些必须严格要求;“机”即机器和设备,在航空遥感项目中的“机”指的是飞机平台、航空遥感仪器、地面基站仪器以及其它辅助设备的选择、性能是否满足要求,在这个方面最重要的是飞机、航摄仪及其辅助设备,尤其是特殊技术要求的航空遥感项目,选择好了这些硬件设备可以事半功倍,并确保项目成果质量;“料”指的是项目中可能用到的各种原料,传统航空遥感项目的感光材料用的是航空胶卷和相纸,现在采用数字技术后主要的耗材是硬盘和感光相纸,硬盘也已经由机械硬盘向固态硬盘转变,要尽可能选择安全的材料,在材料的使用、储存和运输中确保其安全;“法”即法律、法规和技术规程等,在航空遥感项目实施中既要考虑到航空飞行中的航空类法规也要考虑到国家国土测绘部门颁布的各项专业技术、行政管理、成果保密等测绘类法规,尽量规避执行过程中可能导致的严重法律后果;“环”指的是环境,航空遥感中的环境考虑的不仅仅是航空作业机舱内环境也要考虑到空域管制和大气条件的人为或客观环境因素,经过对历史气象数据的统计和预测分析以及空域管制环境的调查,可以最大限度的避开不理想的作业期限和作业方式。“技”即技术,要把项目管理、专业技术和质量管理的技术结合使用,以利于提高效率,降低成本,缩短周期。
通过对以上要素的分析,就可以制定合理的实施方案。
项目实施
航空遥感项目的实施可以分为方案制定及前期准备、现场实施和后期整理移交三部分,其中方案制定分为技术方案和实施方案两个部分。
技术方案要以合同技术要求为准,综合考虑技术方案的可行性,在条件允许时,准备多套技术方案,以便在实施过程中灵活使用,从技术上提高效率,缩短工期。需要说明的一点是,该技术方案必须获得甲方审核认可。实施方案项目实施的预定方案,其中要考虑到计划制定、进度控制、质量控制与反馈、项目协调与实施以及突况处置等方面,不可控因素越少越好。实施方案制定的好坏直接影响到项目执行过程是否顺利,需要既满足专业要求,又考虑到克服实际困难的备案措施,即对项目实施的风险有全面的分析;这样的话,在实施过程中遇到的问题往往是偶发的小问题,只需要随机处置即可。
项目实际实施过程中,按照既定方案执行时往往沟通会比较重要。因为按照技术要求,实际可升空作业的机会非常少,满足升空条件时,空域限制也会很多,这种条件下,以备选方案与飞行管制和指挥的军民航有效沟通往往会有机会完成作业。举个例子,如果某个项目设计飞行最高高度为4000米,那么我们飞行方案可以在作业量增加不大的情况下,多增加3700,3400米飞行高度的备选方案。这样的话,如果按照历史气象资料,作业期间云底高平均为3900米时,我们还可以有2套备选方案可供与飞行管制和指挥方协调,便于双方制定和调整整个飞行计划。
除以上作业预案外,还可以采用灵活申请作业区、变更作业时间段以及改变装备的方法来综合考虑并处置。总之,在项目实施时,是考验前期工作和实施团队是否得力的时候,也是各种因素相互发生作用,使困难矛盾突出的时候,要以预案为基础,灵活处置。
项目成果质检和移交
项目的质量控制实际上涵盖在项目全部流程中的,每个环节都对成果质量有很大的影响,必须按照质量体系的要求在每个环节重视起质量控制,把产品品质的观念灌输到具体工作中。
首先,项目合同谈判中协商确定的技术方法、路线、精度要求,使用的飞行平台、设备,作业期限和时间等都是从开始时就对项目最终成果质量有了总体的框架设定;所以负责合同谈判的团队必须有对整个作业流程熟悉且对合同涉及的具体项目收集了详尽的气象、空域管制、地理和作业资源资料,否则很容易有大的纰漏,在项目的制定实施方案时或进场作业时凸显出来,需要和甲方再沟通协商,这样容易导致甲方对公司整个执行能力的质疑。
其次,在项目实施阶段,前期制定技术方案和实施方案过程中,会把项目执行的技术文件和作业文件编写出来,其中技术文件是项目执行的纲领性文件,必须是考虑了所有影响因素后的最优方案,是考虑了项目的效率、成本和周期的综合性方案[15]。不同的项目有不同的特点,制定的质量保证措施也由所不同,在实施过程中,项目执行人员必须严格控制又要灵活把握,明白客户对成果的质量要求才能把项目高效的执行下来,仅靠项目后期的成果整理是不能保证项目的质量的。项目质量控制人员自检时必须与项目实施过程中现场执行人员提交的飞行成果有效反馈和沟通,既要反馈质量问题同时要提出对出现问题的预防措施。
最后,在后期成果整理和移交环节可以有较多的时间对影像反复调校和处理,达到很好的效果;其次,对同时移交的定位定姿成果数据要采取不同的测算方案,提交客户的结果必须是各种方案的最优成果[6][10][13][14],且在项目技术总结中阐述清楚。最后在制作移交文件时完整、清晰、条理,与验收代表对质量问题有良好的沟通。
总之,近年来国内航空遥感项目已经完全由模拟胶片时代转变到数字时代,数字航空遥感项目呈现出来一些与以往不同的特点,这对航空遥感项目的管理也提出一些新的要求,需要在综合管理上对其特点详细研究和分析,制定有针对性的综合解决方案。本文从数字航空遥感项目的特点和项目谈判、可行性分析、项目实施和成果质量控制与移交等执行环节谈起,详细阐述了项目综合管理的一些思路和方法,也对以往出现的问题提出了改正措施建议,这都在实际工作中有很好的借鉴作用,希望对国内同行有一定的参考价值。
参考文献
[1]郭大海,吴立新,王建超等.机载POS系统对地定位方法初探[J].国土资源遥感,2004,60(2):26-31.
[2]李学友.IMU/DPGS辅助航空摄影测量原理、方法及实践[D],博士学位论文,中国人民信息工程大学,2005.
[3]郭大海、吴立新等.IMU/DGPS辅助航空摄影新技术的应用[J].国土资源遥感,2006,3(1):52-54.
[4]于海斌.航空摄影技术设计优化初探[J],飞行试验,2006(3)
[5]董绪荣等.GPS/INS组合导航定位及其应用[M].长沙.国防科技大学出版社.1998.
[6]国家测绘局,《数字航空摄影资料整理说明(试行)》,2007年11月
[7]李斐等.遥感技术中GPS/INS组合系统的应用[J].测绘通报.2004(12)
[8]王仁谦.GPS动态定位的理论研究[D],中南大学,2004年
[9]龚学安,周群强.GPS精密单点定位技术在中小比例尺控制测量中的应用.测绘技术装备,2010(3)
[10]苗小利等.IMU/DGPS在大比例尺数码航空摄影测量中的试验与分析,《测绘通讯》测绘科学前沿技术论坛摘要集.2008
[11]李寿兵,航空摄影新技术推动数字摄影测量的发展[J],铁道工程学报,2005(4)
[12]刘硕,基于POS系统的航空摄影测量实验研究[D],昆明理工大学2010.
[13]袁修孝,季顺平,谢酬.基于已知定向参数影像的光束法区域网平差[J],武汉大学学报(信息科学版)2005(11)
[14]袁修孝,付建红等.POS系统用于航空遥感直接对地目标定位的精度分析[J].武汉大学学报(信息科学版)2006(10)
航空航天遥感技术范文篇12
关键词:微型遥控无人机;技术方案;测量精度
Abstract:Withtherapiddevelopmentofinformationscienceandrelatedindustries,therapidgrowthofdemandforspatialdata.Miniremotecontrolwithoutprovidesanewtechnicalwayhuman-computerphotogrammetryplatformforthesespecialneeds.Themainfactorsoftheminiatureunmanneddroneaircraft,structuralcharacteristics,atmosphericconditions,flightcontrol,technicalschemeandpostprocessingsoftwareandotheraspectsoftheeffectsofminiremote-controlledUAVlowaltitudephotogrammetryaccuracy.
Keywords:Microdrone;technologysolutions;measuringaccuracy
中图分类号:P25文献标识码:文章编号:
一、无人机遥感介绍
无人机飞行器与航空摄影测量相结合,成为航空对地观测的新遥感平台被引入测绘行业,加上数码相机的引入,就使得“无人机数字遥感”成为航空领域的一个崭新发展方向。“无人机数字遥感”有低成本、快捷、灵活机动等显著特点,可成为卫星遥感和有人机遥感的有效补充手段。
无人机飞行器遥感技术有其他遥感技术不可替代的优点,可成为卫星遥感的有效补充手段,该技术主要涉及飞机平台、测控及信息传输、传感器、遥感空基交互控制、地面实验/处理/加工、以及综合保障等相关技术领域。我国无人飞行器航空遥感技术的进步不仅表现在无人飞行器的研制,还表现在正好适用于航空遥感的飞行控制系统、遥感通讯系统的研制,更表现为轻小型化传感器及其单反数码相机,并配备有姿态稳定平台可快速获取城镇大比例尺真彩色航空影像。
目前的无人机遥感系统多使用小型数字相机(或扫描仪)作为机载遥感设备,与传统的航片相比,存在像幅较小、影像数量多等问题,针对其遥感影像的特点以及相机定标参数、拍摄(或扫描)时的姿态数据和有关几何模型对图像进行几何和辐射校正,开发出相应的软件进行交互式的处理。进一步的建摸、分析使用相应的遥感图像处理软件。
二、微型遥控无人机的特点
无人驾驶飞行器按照系统组成和飞行特点,分为固定翼型无人机、无人驾驶直升机和无人驾驶飞艇等种类。近几年来,微型遥控无人机变成了无人驾驶飞行器家族新的成员,它成为航天遥感、航空遥感和地面遥感平台的重要补充,它起着传统摄影平台不可替代的作用,在摄影测量中显现了它的优越性,它的特点有:
1.安全性高。遥控航空摄影的的作业现场许多是载人飞行器无法到达的空域或危险地区。如高原、沙漠、沼泽、火山口等。即使无人机出现故障,也不会出现人员伤亡。
2.成本低廉。用户无须一次性大量投资,无需租用场地,不需转场,现场起降,运营成本、维护成本远远低于载人机系统。
3.不需任何审批手续。它体积小,机动灵活,可在云层下做超低空、超视距飞行,降低了对天气条件的要求。
4.效率高。摄影资料现场回放,不符合要求的可即时重拍,飞行时间基本是有效拍摄时长;工作现场集中,便于统筹安排。
三、影响微型无人机低空摄影测量精度的主要因素
虽然微型遥控无人机因其机动、灵活、低成本、不受空管限制等特点,被广泛应用于大比例尺地图更新、新农村建设、土地整理、城镇规划建设等方面,但限于自身制造工艺和软件设计水平,在测绘1:500和1:1000大比例尺地形图方面,难以满足精度要求,结合使用经验,从其结构特点、飞行控制、自然条件及后续处理软件等方面阐述影响微型遥控无人机低空摄影测量精度的主要因素。
1.微型无人机本身结构对影像质量的影响
由于微型遥控无人机摄影时使用的是小型数码相机,它与传统的专业量测相机相比,其性能和结构有较大的差异。
(1)相机物镜存在较大色差和畸变差
相机物镜是一种光学玻璃,它对不同波长的光线折射率是不同的,因而在焦平面上形成各自的焦点,产生横向色差和纵向色差,色差使得像片上的影像模糊不清晰;相机物镜是采用非球面研磨技术的透镜组,但在加工、安装和调试时难免还有一定的残差,畸变差使得被摄景物与影像不能保持精确的相似性,造成了影像的几何变形。
现在的数码相机大多数采用窄画幅或中画幅CCD影像传感器来记录影像数据,由于感光单元的非正方形因子、CCD面阵的非正交性排列和像素单元畸变差的存在,从影像中心到边缘误差逐渐增大,最大可达到50个像素,平面误差约3-4米,无法获取满足精度要求的数据源,只有对影像进行纠正才能获取可供量测的稳定清晰的影像。
(2)CCD芯片大小和分辨率
分辨率是指数码相机CCD芯片对被摄物体的解析能力。像素数量是衡量数码相机分辨率的关键因素,在等量面积上,像素越多,单元像素越小,影像的清晰度才越高,细节表现才越好,色彩还原才越逼真。否则,影像质量越低劣。
(3)数码噪音
每一卷传统胶片对应一个感光度值,而同一台数码相机有多种不同的“相当感光度”值,当采用高感光度拍摄时,传感器信号被放大,干扰电流也随之放大,引起更多的噪音。产生数码相机噪音的原因有本身元器件的性能、线路设计采用的降噪技术、拍摄时使用了较高感光度、曝光不足、长时间曝光等因素,数码噪音引起图像上的杂点增多,使得图像质量降低。
2.大气条件对影像质量的影响
对摄影成像来说景物亮度的大小只影响像片上的曝光量,重要的是像片上相邻地物影像之间的密度差,如果地物影像之间没有密度差异,也就是没有影像反差,也就无法从影像上辨别地物,而决定影像反差的因素除了景物本身特征外,主要取决于阳光部分和阴影部分照度之间的差异,如果选择天气条件不好时摄影必然使影像质量变差。
3.飞行控制技术对影像质量的影响
微型无人机体积较小,一般都在三十公斤之内,在摄影时受气流、风力、风向影响较大,无法保持直线平稳飞行,航线倾角、旁向倾角和旋转角都很大,飞行姿态难以控制,飞机在航线前后左右等方向上摆动造成了影像模糊,影像了清晰度。另外,由于遥控无人机采用低空飞行,航高较低,相对地面物体移动速度较快,在曝光过程中,成像面上的地物构像随之产生位移,形成像移,像移的出现同样使影像模糊,影响了成像质量。
4.技术方案对量测精度的影响
(1)相片重叠度、基高比对量测精度的影响
小型数码相机一般均为矩形阵面的CCD,并非传统的正方形。像片重叠度越大基线越短,基高比越小,正常情况下,其基高比为0.15左右,远小于传统摄影的0.50,在立体模型下,同名地物交会角较小,降低了立体观测效果,直接影响高程量测精度。如果在保证具有三度重叠的前提下,尽量减少相片重叠度或使CCD阵面的长边与摄影航线相一致,可以大大增加基高比,提高高程量测精度。
(2)像控点目标选取对测量精度的影响
外业像控点测量时,对目标点的选取主要取决于影像纹理的丰富程度,影像纹理粗糙、弧形地物、线状地物交角不好,直接影响了外业点位选取精度,同时内业对像控点的转刺同样有较大的误差,较低了成图精度。如果采取先布设地面目标点后摄影,则能较大提高外业选点精度和内业转刺点精度,有助于提高成图质量。
5.影像后处理软件对测量精度的影响
目前微型遥控无人机获取的数据源,与传统的航片相比,存在像幅较小、影像数量多、飞行质量不好、影像质量差等情况,所以应针对其数据影像的特点,需开发出影像自动识别、快速拼接软件,实现数据的快速处理与融合,但是,目前各生产厂家的软件功能不甚完善、自动化程度还不是很高,直接影响了工作效率,对提高成图质量不利。
四、结束语
无人机测绘系统和航空遥感是现代化测绘装备体系的重要组成部分,是测绘应急保障服务的重要设施,也是国家、省级、市级应急救援体系的有机组成部分。开展无人机测绘系统推广应用,是增强测绘应急服务保障能力的迫切需要,是提高测绘成果现势性的有效手段,是加快数字城市建设的有效保障,是提升社会管理效能的新型工具,同时也是大力推进测绘科技自主创新、切实提高测绘保障服务能力的重要举措,它将十分有利于有关部门及时掌握所需动态地理信息,促进创新测绘服务模式,积极推动国民经济社会信息化,从而保障经济社会健康快速地发展。
参考文献: