無人機(jī)低空遙感影像數(shù)據(jù)的獲取與處理分析1

1、 無人機(jī)低空遙感影像數(shù)據(jù)的獲取與處理分析 摘要：隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)正被運(yùn)用于無人機(jī)運(yùn)作的各個領(lǐng)域中。本文通過結(jié)合具體的案例有效地分析無人機(jī)低空遙感影像數(shù)據(jù)獲取和處理的策略。關(guān)鍵詞：無人機(jī)；低空遙感技術(shù)；影像數(shù)據(jù)；處理策略引言：隨著時代的不斷發(fā)展，眾多科學(xué)家都在研究如何更快地獲取合適的數(shù)據(jù)。但是，相比傳統(tǒng)的測量方式，包括衛(wèi)星、大型飛機(jī)和其他不同類型的影像測量技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。但是，這些高科技的測量方式可能在某些地區(qū)并不能夠發(fā)揮合適的作用。在某些多云霧的地區(qū)，只有通過運(yùn)用最新型的無人機(jī)低空遙感技術(shù)才能夠獲得高質(zhì)量的影像。從實踐過程來看，無人機(jī)其實可以彌補(bǔ)普通衛(wèi)星航空

2、測量分辨率不高的缺憾。1.研究背景和諸多傳統(tǒng)的測量方式相比，航天航空的測量方式已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。但是這種技術(shù)仍然不能夠被應(yīng)用于環(huán)境較為惡劣的地區(qū)，如果能夠?qū)o人機(jī)作為一個平臺自然就能夠更好地彌補(bǔ)上述情況中存在的不足，目前，無人機(jī)已經(jīng)成為了衛(wèi)星遙感系統(tǒng)中非常重要的一個組成部分1。多數(shù)小型的無人機(jī)設(shè)備不僅成本較低，甚至在使用的過程中不會產(chǎn)生大的問題。我國在遙感無人機(jī)應(yīng)用的領(lǐng)域還處于起步階段，到目前為止都沒有能夠形成一整套合理的應(yīng)用系統(tǒng)。本文主要對無人機(jī)低空遙感影像數(shù)據(jù)的獲取進(jìn)行有效地分析。2.實驗概況本次無人機(jī)遙感測量選擇地震頻發(fā)且氣象環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域，整個測量區(qū)域的地勢為西北高東南低，本次無人機(jī)航測

3、的最高高度為 650m，飛行測量的覆蓋面積在 10km2，無人機(jī)獲得的影像分辨率達(dá)到厘米級，總共拍攝500 多張影像。3.無人機(jī)低空遙感影像獲取無人機(jī)飛行過程中存在數(shù)碼影像姿態(tài)將會和拍攝的重疊度有直接的關(guān)系。但是因為無人機(jī)本身實驗的負(fù)荷能力和風(fēng)速并不會產(chǎn)生較大的變化，因此在本次實驗的過程中也沒有額外地添加一些相機(jī)裝置，而是只將相機(jī)有效地固定住。又因為數(shù)碼相片內(nèi)部蘊(yùn)含的數(shù)據(jù)量較大，所以沒有辦法更好地實現(xiàn)實時傳輸。在關(guān)鍵時刻更是將拍攝的影像數(shù)據(jù)直接存儲在相機(jī)內(nèi)部的存儲卡里。3.1無人機(jī)低空遙感平臺的結(jié)構(gòu)無人機(jī)遙感平臺是由空中和地面兩部分構(gòu)成的，空中部分是由遙感裝置、自動控制系統(tǒng)等構(gòu)成的；地面部分是

4、由航線規(guī)劃系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)等構(gòu)成。空中部分在無人機(jī)飛行的過程中可以將已經(jīng)規(guī)劃完成的航線傳輸?shù)綗o人機(jī)自動控制裝置中，并對飛行狀態(tài)完成實時的監(jiān)控。地面部分的主要任務(wù)是完成無人機(jī)任務(wù)航線的設(shè)計和規(guī)劃，并對無人機(jī)的任務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。無人機(jī)可以借助無線傳輸通道將任務(wù)數(shù)據(jù)傳達(dá)到地面部分中的控制子系統(tǒng)，工作人員就可以對無人機(jī)的任務(wù)航線進(jìn)行實時監(jiān)測，并根據(jù)實際情況對無人機(jī)任務(wù)作出調(diào)整，比如可以對一些地區(qū)完成補(bǔ)拍任務(wù)。3.2無人機(jī)結(jié)構(gòu)在使用無人機(jī)的過程中，專業(yè)人員需要現(xiàn)在地面上建立一個合適的基站，以便更好地對無人機(jī)運(yùn)行的狀況進(jìn)行監(jiān)督。同時，一定要讓無人機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部的導(dǎo)航系統(tǒng)也能夠發(fā)揮實際的作用，最終實現(xiàn)自動

5、控制。其中，常見的導(dǎo)航系統(tǒng)主要是由各種類型的傳感裝置組成的2。這樣一類的傳感裝置不僅可以對無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)過程中的方位和路徑進(jìn)行有效地概括，更能夠?qū)@得的信息第一時間傳輸給工作人員。從實際建設(shè)的情況來看，通過在地面上建立合適的基站就能夠?qū)λ鶄鬏數(shù)男畔⑦M(jìn)行詳細(xì)的分析。一旦無人機(jī)內(nèi)部的控制器沒有辦法完成自動控制的過程，自然也就沒有辦法直接對無人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。生活在基站內(nèi)部的工作人員可以通過調(diào)整無人機(jī)內(nèi)部的控制器來更好地提升無人機(jī)飛行器的適應(yīng)能力。3.3對影像自動獲取的分析無人機(jī)按照任務(wù)對任務(wù)區(qū)域完成航線規(guī)劃，并將規(guī)劃完成的航線傳輸?shù)竭b感控制控制子系統(tǒng)。本次實驗遵循上述流程，通過無人機(jī)對實驗區(qū)域的影

6、響數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。4.影像處理4.1影像預(yù)處理由于無人機(jī)搭載的成像設(shè)備為非量測的數(shù)碼相機(jī)，因此在對影像進(jìn)行處理前應(yīng)先對數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行檢測，具體包括檢查相機(jī)的內(nèi)方位元素和畸變差，其中畸變差對成像的效果有著較大的影響。因此應(yīng)根據(jù)相機(jī)的不同型號，選擇合理的方法對遙感影響的畸變差加以糾正，從而得到質(zhì)量較高的影像。4.2影像的勻色和裁邊在分析由無人機(jī)拍攝的照片之后可以發(fā)現(xiàn)，拍攝出來的照片在顏色和明暗方面確實存在著一定的差異。其中，光線、云霧和照相機(jī)本身都會使得圖片不均勻。因此，專業(yè)人員需要采用合適的柵格裁剪工具來獲得優(yōu)質(zhì)的照片，并在剪掉照片的邊緣之后來對所有的影像進(jìn)行精細(xì)化處理，最終才能夠為提升影像的精細(xì)度

7、提供有效的保證3。4.3快速拼接全景影像圖使用無人機(jī)措施的全景影像圖和正常的影像圖有很大的區(qū)別。全景的影像圖全是由原始影像整體拼接而成的，甚至不需要讓控制點直接生成數(shù)據(jù)就可以完成任務(wù)。這種快速的拼接并不是嚴(yán)格地按照相關(guān)的方法得出的，所以相鄰的影像之間勢必會產(chǎn)生較大的誤差，甚至也會產(chǎn)生錯位的情況。在實踐中，該方法能夠被運(yùn)用于自然災(zāi)害救援的過程中。例如，如果發(fā)生了特大地震災(zāi)害，專業(yè)人員需要借助無人機(jī)遙感系統(tǒng)來快速地偵測影像，這樣就能夠得出具體的情況。但是正如上文所說，這種測量的方式會產(chǎn)生非常明顯的誤差，因此不太適合被運(yùn)用于土地資源調(diào)查和檢測的過程中。4.4區(qū)域網(wǎng)空中三角測量進(jìn)行空中三角測量時，需要

8、在地面布設(shè)控制點與檢查點，構(gòu)成區(qū)域網(wǎng)平差，實際試驗中設(shè)置 40 個控制點，設(shè)置 20 多個控制點為檢查點進(jìn)行平差。這種測量方式能夠有效提高控制點采集的精度，控制點應(yīng)均勻分布在測量區(qū)域中，或者分布在特征比較明顯的地點。4.5精度檢查為了驗證實驗中生成的正射影像的精度，檢查過程中隨機(jī)抽取10個以上的地面控制點，對 10 個控制點的具體位置輸入到地面控制系統(tǒng)中，將屏幕上顯示出的坐標(biāo)與實測的坐標(biāo)進(jìn)行對比，試驗中獲取得到的 10 個控制點，發(fā)現(xiàn)地面控制點的誤差大小約為 0.46m，這充分說明生成的正射影像比較理想，獲得的遙感測量數(shù)據(jù)實用性較高，這滿足了后續(xù)測量與實用的需求。4.6生成正射影像在采用三角測

9、量進(jìn)行測量的過程中，可以遵循dem和生成攝影的方式來有效地進(jìn)行操作。例如，在進(jìn)行本次試驗的過程中可以借助三角測量的方式來讓無人機(jī)航測過程中的同名點進(jìn)行交叉處理，最終其實可以獲得更多離散的三維點4。兒借助計算機(jī)和無人機(jī)的交互也可以在測量區(qū)的內(nèi)部獲得dem，最終自然能夠生成正射影像。5.結(jié)束語綜上所述，本次實驗的結(jié)果表明無人機(jī)所獲得的遙感數(shù)據(jù)其實確實能夠滿足實際的需要，整體結(jié)果顯得非?？煽?，更能夠直接解決不良天氣條件下獲得資料困難的問題。在實際土地調(diào)查、三維景觀重建和其他不同的領(lǐng)域都有非常廣闊的應(yīng)用前景。因此，如果能夠在無人機(jī)上安裝精度較高的gps接收機(jī)就能夠記錄飛行過程中的實時數(shù)據(jù)，更可以實現(xiàn)空中的輔助測量，最終才能夠進(jìn)一步提升無人機(jī)低空遙感影像的獲取效率。如果能夠結(jié)合災(zāi)區(qū)的需要來利用已經(jīng)生成的正射影像來采集dem數(shù)據(jù)，自然也就能夠在獲得更合理的三維景觀。又因為大部分的控制點屬于存在于地面上的自然點，在實際操作的過程中會因為屏幕控制點的測量而產(chǎn)生不小的誤差。在實際測量的過程中可以考慮編寫一種新的算法，這其實都是未來努力的方向。參考文獻(xiàn)：1 楊愛玲，孫汝岳，徐開明.基于固定翼無人機(jī)航攝影像獲取及應(yīng)用探討j.測繪與空間地