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关于无人机航空遥感系统核心技术的研究

2020-09-09 480 上传者：管理员

摘要：当前，无人机遥感技术在众多领域都实现了应用，相关技术的发展和应用前景比较大，针对无人机航空遥感系统设计相关的技术，对于促进整体技术应用拓展具有重要意义。对此，本文设计无人机航遥感平台，研究无人机航空遥感系统，研究相关系统设计的关键技术应用，分析无人机航空遥感系统有效应用的对策。

关键词：
关键技术
无人机
测绘学
系统设计
航空遥感系统
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目前，信息技术快速发展，相关行业对于遥感数据的需求也在不断增长，越来越多的领域看到了遥感技术应用带来的优势，注重不断提升技术分辨率，而遥感数据的供应远远不能满足市场的需求，虽然遥感技术研究耗资大、周期长，但是，数据研究依然势不可挡。现阶段，无人机作为遥感技术的主要研究方向之一，其在环境监测、地质灾害预测、海上监测、土地规划等领域都有广泛应用，而以往的无人机不是为遥感目的设计的，很多遥感设备和无人机之间的适应性也不强，导致在集成使用中遇到很多困难。对此，研究为人机遥感系统技术具有一定的现实性意义。

1、无人机遥感系统结构

无人机遥感系统应用的无人机有特殊规格要求的，在研制遥感系统的时候，借助遥感平台，完成相应的设计目标。就无人机遥感系统的主要结构来看，其主要的框架如下图1所示。

图1无人机遥感系统框架结构

如图所示，在无人机遥控系统中，包含一个无人机平台，其中，还要用到航空摄像机、照相机、数据通讯设备、自动导航控制系统、航空汽油发动机等设备，共同配合完成上空的数据采集和影像资料传输，同时，地面便携式工作站能够及时进行信号的收发，还有一个便携的发射平台，能够让无人机在平台上实现高空发射，到达相应的监测部位，最后完成遥感监测任务后，无人机可以开伞降落，保证自身的安全性。无人机遥感系统能够按照项目需求获取1:500、1:1000、1:2000等大比例尺航空影像资料，通过数据畸变处理、建立影像金字塔、空三加密（自由网）、添加控制点、DEM提取、正射影像、镶嵌匀色等，可生产出高质量数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）、数字线划图（DLG）、真正射数字影像图（TDOM）、路网信息提取等产品，可将数万张无人机影像快速制作成专业的、精确的二位地图和三维模型，进行城市规划与三维重建，可广泛用于众多领域。

2、无人机遥感系统关键技术

2.1无人机遥感平台

就无人机遥感平台框架图来看，遥感平台的性能和成本之间有直接的影响关系，能够决定遥感系统应用效果和范围。所以，需要针对无人机平台性价比进行提升，这是无人机遥感业务系统实现有效发展的关键。就这一部分的关键技术来看，主要是系统性能指标包含了飞行高度、续航时间、荷载、平稳度、飞行精度、速度控制、起降模式等，而使用无人机，还需要关注系统的主要成本因素，注重提升无人机的使用性价比，这样才能够促进无人机遥感系统的可持续发展和应用。如下图2所示，为无人机遥感系统平台。

而在这一方面，需要重点强化下面几项技术优化：第一，基于现有的无人机遥感系统技术，根据航空遥感的具体要求，做好无人机平台设备优化选择，促进平台系统集成管理；第二，在目前的GPS技术掐你下，注重将GPS的惯性导航、景象匹配进行组合，促进系统导航精度有效提升；第三，在实施无人机遥感系统设计中，需要考虑具体的使用成本，还要实现在成本增加控制在增速为15%以内，同时，还要实现最高升限在18km，作业高度16km，续航时间需要超过30h。

图2无人机遥感系统平台

2.2无人机遥感设备集成和接口

无人机平台应用的是候选遥感设备，其中包含四种高空分辨率雷达以及轻型光学成像仪器。在具体的设备选择中，要结合具体的应用需要和无人机特点，选择合适的遥感设备，构建标准设备接口，将安装调试周期适当控制在有效时间范围内，这也是集成应用型无人机遥感系统的关键部分。这里的研究内容主要有以下几点：第一，针对具体的要求，进行性价比分析，选择成本合理的遥感设备；第二，针对数据获取以及无人机平台进行统一接口设备，方便不同型号的检测设备之间的有效变换；第三，针对无人机遥感上设备进行安装调试，确保设备有效应用。

2.3遥感数据实施处理

在无人机遥感系统应用中，还需要解决分辨率的问题，要确保遥感影像精准有效，要使用高分辨率遥感数据，确保无人机平台和传感器数据讷讷够实现实施处理融合，确保无人机遥感系统全天精准有效作业。要实现高分辨率行业遥感设备的有效应用，确保设备数据量达到要求，在实时下传中，需要使用高压缩比的有损图像压缩技术，这样带来的误差会在一定程度上限制高标准领域遥感监测应用效果，对此，要掌握有限压缩编码方式选择方案，确保在实时下传情况下，缩减图像压缩算法的损耗，提升图像重构小波，这对于无人机遥感技术应用十分关键。

这一环节的具体技术处理中，要注意以下几点：第一，针对遥感图像数据、GPS定位数据、辅助导航定位数据、无人机飞行姿态等机型有效的融合，确保航拍时刻相关数据融合有效，生成比较清晰准确的坐标和遥感图像；第二，提升目前景象匹配算法实时性，确保无人机组合导航系统的位置精准，保证无人机飞行高度控制有效性；第三，将小波作为变成前提，确保低损高效数据处理效果；第四，选择有效编码方法，借助视距微波通信链路以及卫星中继模式，构建理想的无人机地面基站，设置全覆盖的无线通讯网络，确保遥感数据可靠性不断提升。

3、无人机遥感系统的应用

3.1在地理测绘中的应用

当前，地理测绘工作的地位越来越重要，而无人机遥感系统在地理测绘中的应用面也在不断扩大，通过强化科技支撑，对于提供优质高效的服务成效具有重要意义。无人机遥感技术作为一门新兴信息技术，其机动灵活、快速高效、精细准确的特点，在智慧城市建设、自然资源调查、应对自然灾害、应急事件处置等众多领域中得到了推广应用，在地理测绘中应用无人机遥感系统，需要相关地理信息主管部门要按照新形势、新要求、新定位，一如既往地向社会提供更加优质高效的地理信息公共服务，切实履行好新时代赋予地理信息管理的新使命。

3.2在农业气象监测中的应用

无人机遥感系统目前在农业生产领域应用也比较普遍，尤其是在农业气象监测中，发挥着重要作用。农业气象对于农业生产活动开展具有重要影响，对于农业生产中做好灾害预防，促进整体生产效益提升具有重要意义。将遥感无人机应用在水体面积、荒漠植被长势和生长面积等的监测工作中。此举能满足生态环境保护修复和河流域综合治理气象服务需求，做好生态文明建设气象服务工作。

据了解，遥感无人机能有效弥补卫星遥感资料在时间、空间分辨率上的不足。工作人员可以将卫星遥感资料、无人机航拍资料和地面生态观测数据相结合，形成“星空地”一体化监测模式，进一步完善生态与农业气象监测网络体系，为地方政府的生态治理需求提供更加科学的生态气象服务和气象科技支撑，为生态文明建设做出气象部门应有的贡献。相关技术工作站要在做好生态气象服务的基础上，针对当地产业发展特点，选择种植面积广、品质优良、经济效益高的优势农作物，将卫星遥感、无人机遥感、多光谱仪测定、人工观测等方式有机结合，开展作物长势、种植面积、产量预报、品质监测等方面的监测和服务工作。

3.3在土地动态监测中的应用

目前，无人机遥感系统在土地的动态监测中也有一定的应用，使用无人机高分辨率影像数据来为土地利用的动态变化和资源和生态环境监测提供有效技术支持，能够方便进行资源矿产勘测、地质灾害预防防治、地质遗迹保护等工作开展。现在，借助无人机遥控技术，能够对土地进行进行提取，获得变化数据，违法土地利用进行监测，针对一些关键区域，可以运用获得的多时相数据识别，对于土地利用现状进行分析。目前，在无人机遥控系统应用，研究使用自动或者是半自动技术，研究土地利用的分类以及变化，这对于提升利用效益、促进成本降低具有重要意义。

4、结语

无人机遥控技术在目前的众多领域中都实现了应用，把握这一技术应用的关键技术，对于更好地实现技术应用和优化具有重要意义。目前，在无人机遥控系统应用中，还有一些技术问题需要解决，对此，需要进一步优化技术应用方案，促进整体无人机技术应用有效性提升。

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