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測繪服務(wù)

無人機(jī)測繪

應(yīng)用背景:

隨著3S技術(shù)為代表的高新測繪技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的測繪行業(yè)正在迅速向地理信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。傳統(tǒng)的測繪生產(chǎn)主體模式已發(fā)生根本性變化,產(chǎn)品由模擬形式轉(zhuǎn)為數(shù)字形式,大量的外業(yè)測量被室內(nèi)地理信息采集所取代。地理信息的采集、存貯、加工和分發(fā)已成為一種全新的概念。

無人機(jī)測繪是遙感領(lǐng)域用于地形測繪的新興技術(shù),使用成本低、反應(yīng)速度快、易于移動轉(zhuǎn)場,對復(fù)雜的野外測繪環(huán)境有很好的適應(yīng)力,不僅可以完成傳統(tǒng)飛機(jī)的航攝任務(wù),而且可以進(jìn)入傳統(tǒng)手段無法覆蓋到的領(lǐng)域。它機(jī)身小巧、結(jié)構(gòu)簡單,由人工遙控器送飛,地面工作站操控自主飛行拍攝,可靈活應(yīng)對整個航攝工作。相較于傳統(tǒng)的有人飛機(jī)搭載攝像機(jī)航拍作業(yè)的航攝方式,無人機(jī)測繪技術(shù)優(yōu)勢明顯。傳統(tǒng)有人飛機(jī)的空域和飛行計劃審批十分嚴(yán)格,無人機(jī)的監(jiān)管則較為寬松。有人飛機(jī)對起降場地要求嚴(yán)格,無人機(jī)則大多可就地起降,省去了大飛機(jī)從機(jī)場到測區(qū)的路程。有人飛機(jī)受飛行安全和拍攝能見度的限制,對天氣的依賴度很高。無人機(jī)可以在陰云天氣攝影,飛行高度低,可以獲取高分辨率和高清晰度的影像信息。同時,無人機(jī)飛行速度慢,航速每小時幾十公里,能靈活應(yīng)付地形復(fù)雜條件,得到精準(zhǔn)影像。

現(xiàn)代航拍突破了傳統(tǒng)航測在攝影比例尺、姿態(tài)角、重疊度等方面的嚴(yán)格限制,能夠處理現(xiàn)有航攝相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、組合寬角相機(jī)(包括各種全景數(shù)碼相機(jī))的影像。通過無人機(jī)航攝攝所獲取的豎直攝影影像、交向攝影影像、傾斜影影像以及復(fù)雜航線多基線攝影影像;通過多視影像匹配自動構(gòu)建空中三角測量網(wǎng),能進(jìn)行多達(dá)10000片影像的大區(qū)域網(wǎng)光束平差;配合低空遙感的高分辨率影像,實(shí)現(xiàn)高精度航測定位;并且,能自動化生產(chǎn)數(shù)字高程模型(DEM)和數(shù)字正射影像(DOM)等產(chǎn)品。


無人機(jī)系統(tǒng)的一般組成:

無人機(jī)系統(tǒng)包括地面系統(tǒng)、飛機(jī)平臺系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)。如下圖:

圖片101.png

無人機(jī)航測原理:

低空無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)所采用的無人機(jī)是按照國際上通用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,并且其研制的目的主要是作為遙感平臺。在進(jìn)行航空立體成像時,飛機(jī)攜帶相機(jī)沿飛行線(或條帶)獲取垂直航空像片。由于實(shí)際應(yīng)用中多選用航空像片的立體像對。因而成功的飛行,航向重疊應(yīng)為55%-65%,至少50%,一般為60%,旁向重疊大致30%。像片重疊意味著,在相隔一定距離的不同位置拍攝同一目標(biāo)。存在視差可以構(gòu)成立體像對,并可進(jìn)一步獲得立體模型。然后通過內(nèi)業(yè)的數(shù)字測圖軟件可以制作高精度的各種地形圖。

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低空無人機(jī)低空攝影測量的平臺框圖和運(yùn)營系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

無人機(jī)航測特點(diǎn):

1.無人機(jī)可以超低空飛行,可在云下飛行航攝,彌補(bǔ)了衛(wèi)星光學(xué)遙感和普通航空攝影經(jīng)常受云層遮擋獲取不到影像的缺陷;

2.由于低空接近目標(biāo),因此能以比衛(wèi)星遙感和普通航攝低得多的代價得到更高分辨率的影像;

3.能實(shí)現(xiàn)適應(yīng)地形和地物的導(dǎo)航與攝像控制,從而得到多角度、多建筑面的地面景物影像,用以支持構(gòu)建城市三維景觀模型,而不局限于衛(wèi)星遙感與普通航攝的正射影像常規(guī)產(chǎn)品;

4.使用成本低,無人機(jī)體形小,耗費(fèi)低,對操作員的培養(yǎng)周期相對較短。系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修簡便,同時不用租賃起飛和停放場地,可以無需機(jī)場起降,因而靈活機(jī)動,適應(yīng)性強(qiáng),容易成為用戶自主擁有的設(shè)備;

5.回避了飛行員人身安全的風(fēng)險;

6.比起野外實(shí)測而言,無人機(jī)航測方法具有周期短、效率高、成本低等特點(diǎn)。


無人機(jī)航測流程:

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產(chǎn)品概述:

KP-15A是由湖南鯤鵬智匯無人機(jī)技術(shù)有限公司自主研發(fā)的全電動垂直起降固定翼無人機(jī)系統(tǒng)。該機(jī)型采用高性能氣動優(yōu)化設(shè)計,續(xù)航時間長達(dá)100分鐘,起飛海拔可達(dá)4500米;采用高比強(qiáng)度復(fù)合材料和模塊化設(shè)計,組裝僅需2分鐘,專用運(yùn)輸箱可放入家用車后備箱;無需飛手操控,可一鍵垂直起降、完全自主飛行,通信失聯(lián)/GPS信號/低電壓可自主安全返航;RTK+PPK定位,精度達(dá)到厘米級。在氣動設(shè)計、航時航程、抗風(fēng)能力、使用便捷度等方面,KP-15A均具備優(yōu)勢競爭力。

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圖片105.png

KP-15垂直起降固定翼無人機(jī)系統(tǒng)

任務(wù)載荷:

KP-15A可搭載多種測繪載荷,例如:

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航拍相機(jī)、三拼相機(jī)、五拼相機(jī)

應(yīng)用場景:

(一)國土測繪

全國土地資源信息是制定國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和宏觀決策的重要依據(jù),也是國家可持續(xù)發(fā)展的需要。無人機(jī)飛行平臺在國土資源調(diào)查領(lǐng)域發(fā)揮出了自身的優(yōu)勢,低成本、低速、巡航距離遠(yuǎn)、高可靠性的無人機(jī)執(zhí)行低空飛行任務(wù),操作員可以很方便在地面的控制飛機(jī)的飛行路線和飛行高度。利用無人機(jī)技術(shù)開展國土資源調(diào)查與土地利用監(jiān)測,可及時地反映各種國土資源的具體情況,增強(qiáng)資源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)與災(zāi)害防治的預(yù)見性,為國土開發(fā)與整治,環(huán)境和災(zāi)害監(jiān)測,水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘查,建設(shè)工程選址、選線及城市規(guī)劃提供依據(jù)。

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(二)應(yīng)急測繪

通過無人機(jī)開展應(yīng)急測繪,可在自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件、社會安全事件等突發(fā)公共事件發(fā)生時,根據(jù)需要開展遙感監(jiān)測、導(dǎo)航定位、地圖制作等技術(shù)服務(wù),高效有序地提供地圖、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、公共地理信息服務(wù)平臺等測繪成果,為突發(fā)事件的預(yù)防、應(yīng)對、處置和恢復(fù)提供保障服務(wù)。應(yīng)急測繪也已成為國家突發(fā)事件應(yīng)急體系的重要內(nèi)容,是新時期公益性測繪地理信息工作的重要業(yè)務(wù)。

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(三)工程測量

利用無人機(jī)航拍和點(diǎn)云三維成像技術(shù)形成模型數(shù)據(jù),并生成原始地貌模型,再根據(jù)設(shè)計圖紙?jiān)谠匀坏仄耗P偷幕A(chǔ)上繪制基坑開挖模型,兩模型之間的差異體量即為土石方開挖量模型,進(jìn)而可計算出土石方開挖量,為工程測量提供準(zhǔn)備信息。

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(四)城鎮(zhèn)規(guī)劃調(diào)查

通過無人機(jī)進(jìn)行測繪,可為城市開發(fā)的規(guī)劃信息系統(tǒng)提供依據(jù)。廣泛應(yīng)用建筑密度分布規(guī)律研究、在建工地調(diào)查、中心城市簡房漏棚調(diào)查、施工占路情況、露天停車場調(diào)查、垃圾堆場的空間分布、污水治理和改造工程的補(bǔ)充論證、為建廠規(guī)劃或改造提供影像資料等。除此以外,還可應(yīng)用在鐵路建設(shè)、城市的變遷、發(fā)展趨勢及改造,城市圖件更新上,同時還可用于城市現(xiàn)狀調(diào)查,如土地利用現(xiàn)狀更新、監(jiān)測和巡查、土地變更調(diào)查、土地類型劃分、土地執(zhí)法地籍、交通、旅游資源調(diào)查,繪制城市綠化分布圖、煙塵污染分布圖、水污染分布圖,以及城市環(huán)境調(diào)查,如三廢污染、地質(zhì)災(zāi)害、城市公共安全監(jiān)測方面。

(五)礦產(chǎn)資源普查

我國礦區(qū)開發(fā)引發(fā)生態(tài)環(huán)境的破壞,礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行情況不清,缺乏客觀和有效數(shù)據(jù);由于缺乏實(shí)時監(jiān)控使得違法行為頻繁發(fā)生。無人機(jī)空中遙感可用于巡查礦區(qū)的礦產(chǎn)開采點(diǎn)位置(井口位置)、開采狀態(tài)(開采或關(guān)閉)、開采礦種(煤、鐵等)、開采方式(露天)、占地范圍與土地類型、固體廢棄物堆積范圍和占用土地類型等。無人機(jī)還可以觀測礦產(chǎn)資源開發(fā)引發(fā)的災(zāi)害。包括地面沉陷范圍、地裂縫長度、塌陷坑位置、山體陷裂(垮塌)范圍、崩塌位置、滑坡位置、泥石流位置、河道淤塞長度(位置)及煤田(煤矸石)自燃范圍等。探測礦山生態(tài)環(huán)境信息包括破壞土地范圍、受損植被范圍、粉塵污染范圍、水體污染范圍、荒漠化范圍、土地復(fù)墾范圍及礦山環(huán)境治理效果。無人機(jī)低空遙感配合地面管理軟件亦可為礦產(chǎn)資源開發(fā)整體狀況提供決策支統(tǒng)。

(六)農(nóng)業(yè)測繪

通過無人機(jī)測繪可以快速估測農(nóng)作物的種植面積,監(jiān)測農(nóng)作物長勢和產(chǎn)量,監(jiān)測農(nóng)作物旱情和灌溉情況,并且可以判斷農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中遇到的問題,如病蟲害、土壤鹽堿度、土壤營養(yǎng)狀況、水污染等問題。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境變遷監(jiān)測:草原退化、土地沙漠化、水土流失水環(huán)境污染監(jiān)測和農(nóng)業(yè)水環(huán)境資源供給配備規(guī)劃。

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應(yīng)用案例:

(一)澧縣界溪河田園綜合體測繪項(xiàng)目


面積:7km2圖片113.png圖片114.png

地面分辨率:5cm

比例尺:1:1000

相對航高:388m

測區(qū)最高海拔:247m

高差: 150m

架次:1架次

中誤差:平面5.62cm,高程8.4cm


(二)張家界武陵源區(qū)林業(yè)測繪項(xiàng)目


面積:67km2圖片115.png圖片116.png

地面分辨率:8cm

比例尺:1:2000

相對航高:850m

測區(qū)最高海拔:1190m

架次:8架次


(三)汝城精準(zhǔn)扶貧測繪項(xiàng)目


面積:8km2圖片117.png圖片118.png

地面分辨率:8cm

比例尺:1:1000

相對航高:770m

測區(qū)最高海拔:1200m

架次:1架次





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