基本信息
- 項目名稱：
- 無人機航空攝影測量規(guī)劃與導航系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 無人機航空攝影測量規(guī)劃與導航系統(tǒng)是一個基于GPS和GIS的無人機航測遙感作業(yè)軟件。主要完成航帶規(guī)劃設(shè)計、導航、軌跡回放、漏拍區(qū)分析等功能。系統(tǒng)設(shè)計功能包括：在執(zhí)行航拍任務(wù)之前，按照作業(yè)需求自動完成飛行計劃的制作；在飛行過程中，實現(xiàn)拍攝作業(yè)的實時可視化操作；在飛行作業(yè)完成之后，可以在電子地圖上重現(xiàn)飛行過程、分析漏拍等。該系統(tǒng)具有高度自動化、高效率、高精度和低成本的特點，在應(yīng)用上具有廣闊的市場優(yōu)越性。
- 詳細介紹：
- 無人機航空攝影測量規(guī)劃與導航系統(tǒng)是一個基于GPS和GIS的無人機航測遙感作業(yè)軟件。主要完成航帶規(guī)劃設(shè)計、導航、軌跡回放、漏拍區(qū)分析等功能。系統(tǒng)的設(shè)計目標是：在執(zhí)行航拍任務(wù)之前，按照作業(yè)需求自動完成飛行計劃的制作，包括飛行路線和航拍點的布設(shè)等；飛行過程中，實現(xiàn)拍攝作業(yè)的實時可視化操作，動態(tài)顯示的項目包括當前拍攝點的位置、相幅覆蓋范圍、飛機當前飛行方向、飛機當前經(jīng)緯度坐標以及海拔高度等，以輔助操作人員高質(zhì)量地完成飛行及拍攝任務(wù)；飛行作業(yè)完成之后，可以在電子地圖上重現(xiàn)飛行過程、分析漏拍和不符合重疊率要求的區(qū)域，迅速找出需要補拍的區(qū)域，必要的時候可以根據(jù)分析結(jié)果立即進行補拍。該系統(tǒng)具有高度自動化、高效率、高精度和低成本的特點，在應(yīng)用上具有廣闊的市場優(yōu)越性。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 系統(tǒng)實現(xiàn)的目的及意義： 無人機遙感平臺具有受天氣條件影響小、機動靈活、影像實時傳輸、高?；驉毫迎h(huán)境下監(jiān)測、成本低、不搶占常規(guī)空域、按需作業(yè)等特點，在城鎮(zhèn)規(guī)劃、房地產(chǎn)開發(fā)、環(huán)境生態(tài)、國土資源、數(shù)字農(nóng)業(yè)、交通、電力、水利以及防災(zāi)減災(zāi)、災(zāi)后重建、應(yīng)急事件處理等領(lǐng)域具有無可比擬的優(yōu)勢。本系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)部分解決了無人機遙感行業(yè)中配套軟件缺乏的問題，可以有效提升作業(yè)的自動化、精確化程度。創(chuàng)新點： （1）利用GIS圖形操作功能，可視化地確定測區(qū)邊界；根據(jù)航拍生產(chǎn)要求和航測相機參數(shù)，自動計算任意復雜形狀測區(qū)的航拍路線和航拍點，進而完成航拍工作量預(yù)算，提高航拍設(shè)計效率。（2）利用GPS定位和虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)，通過飛行過程中實時采集的導航定位數(shù)據(jù)與設(shè)計的飛行方案實時比較，實時顯示飛行狀態(tài)和飛行質(zhì)量，并進行漏拍區(qū)分析，保證相鄰航線之間的航攝相片的重疊率，保證飛行航攝的一次性成功，控制精度達到10厘米。 主要技術(shù)指標： 該系統(tǒng)可以高效率高精度地完成以往航空遙感中繁瑣且精度低下的手工作業(yè)，而且飛行過程中可以實現(xiàn)可視化導航和可視化拍攝，從而能夠大大減少空中作業(yè)的盲目性，提高空中作業(yè)的精確度。其主要功能包括：（1）基本地圖操作；（2）飛行計劃制定；（3）實時監(jiān)視導航；（4）軌跡回放；（5）質(zhì)量評估
科學性、先進性
- 傳統(tǒng)的航拍作業(yè)流程主要包括： （1）區(qū)域確定；（2）現(xiàn)場勘查；（3）航測規(guī)劃；（4）執(zhí)行航拍；（5）數(shù)據(jù)處理；（6）拍后評估；（7）若評估發(fā)現(xiàn)有不符合要求的區(qū)域需重復（3）至（6）的步驟。 本系統(tǒng)輔助下的航拍作業(yè)流程主要包括： （1）區(qū)域確定（根據(jù)用戶需求劃定航測區(qū)域）； （2）現(xiàn)場勘查（可在本系統(tǒng)中借助地形圖、遙感影像輔助完成，減少實地作業(yè)量）； （3）航測規(guī)劃（適用于任意復雜測區(qū)，完全由本系統(tǒng)高精度自動完成，并保證飛行計劃的最優(yōu)化，非專業(yè)人員可熟練操作）； （4）執(zhí)行航拍（全程、實時可見）； （5）拍后評估（拍后瞬時完成評估、規(guī)劃，如有必要無人機無需落地即可實施重拍或補拍）； （6）數(shù)據(jù)處理。比較可見，本系統(tǒng)對航拍作業(yè)流程的不同環(huán)節(jié)都進行了實質(zhì)性的技術(shù)改進。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本系統(tǒng)在對作業(yè)人員專業(yè)化程度的要求、作業(yè)流程的自動化程度、作業(yè)精度、效率和作業(yè)成本等方面都具有顯著的優(yōu)勢。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1、作品獲獎情況：在2011年4月獲得XX大學“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽校內(nèi)選拔賽一等獎。 2、作品應(yīng)用情況：“南京市第二次土地調(diào)查更新項目中部分地區(qū)航空攝影測量”：在2009年12月—2010年2月期間使用該系統(tǒng)完成了南京市第二次土地調(diào)查更新項目中部分區(qū)域的航空攝影測量。
作品所處階段
- 中試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 整套軟件系統(tǒng)銷售。
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 目前，無人機遙感技術(shù)正處于高速發(fā)展時期，國民經(jīng)濟發(fā)展的諸多方面如新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃、城鎮(zhèn)信息化、房地產(chǎn)開發(fā)、城鄉(xiāng)土地利用動態(tài)監(jiān)管、大比例尺地形圖修測、工程場地評價、電力交通選線、森林動態(tài)監(jiān)測、水利工程前期規(guī)劃設(shè)計、地質(zhì)礦產(chǎn)勘測定位、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、文物保護、旅游風景區(qū)建設(shè)管理、突發(fā)性災(zāi)害應(yīng)急等都有著巨大的應(yīng)用需求。而相關(guān)軟件的開發(fā)顯然還落后于無人機硬件系統(tǒng)和行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)實應(yīng)用中仍存在著的大量手工作業(yè)，在很大程度上限制了無人機遙感應(yīng)用的開展。 另一方面，無人機航測項目流程由制定航拍計劃開始，至拍后評估結(jié)束。本系統(tǒng)可以自動化和最優(yōu)化地制定飛行計劃、全程實時地監(jiān)視航拍質(zhì)量、迅速而高效地實施拍后評估，保證了項目的高度自動化、高效率、高精度和低成本。 鑒于以上分析，本系統(tǒng)將具有廣闊的市場前景，并將在一定程度上改善當前行業(yè)的現(xiàn)狀，有助于推動無人機遙感的應(yīng)用。
同類課題研究水平概述
- 無人機的發(fā)展最早得益于軍事上的應(yīng)用，但20世紀末以來，無人機與遙感技術(shù)的結(jié)合在全世界范圍內(nèi)得到了商業(yè)和科研領(lǐng)域的普遍關(guān)注。本系統(tǒng)“無人機航空攝影測量規(guī)劃與導航系統(tǒng)”正是在這一背景下提出并研制的。在過去的數(shù)十年里，國內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)了很多無人機低空遙感在民用領(lǐng)域的應(yīng)用實例。 （1）國外方面。由無人機低空遙感平臺獲取的高分辨率影像被用于黃石國家公園溫泉區(qū)域的成圖；迷你型的無人機平臺攝影測量系統(tǒng)被用于獲取秘魯Palpa地區(qū)附近的航空遙感影像，該工程的實施表明無人機低空遙感在文化遺產(chǎn)調(diào)查和保護方面與傳統(tǒng)方法相比具有明顯優(yōu)勢；Szendro的消防部門利用無人機火災(zāi)檢測系統(tǒng)進行了數(shù)次火災(zāi)檢測，在無人機遙感技術(shù)的協(xié)助下，大大降低了風險和提高了消防安全；也有文獻報道了無人機遙感技術(shù)應(yīng)用于植被檢測、農(nóng)牧場管理等方面的研究；最近美軍利用無人機對日本受地震重創(chuàng)的福島第一核電站的基礎(chǔ)設(shè)施和核泄漏情況進行了監(jiān)測。 （2）國內(nèi)也已經(jīng)有多家研究機構(gòu)開始從事基于無人機平臺的民用遙感技術(shù)研究，并有部分實現(xiàn)商業(yè)化運作。從事無人機遙感應(yīng)用的科研院所主要有，中國測繪科學研究院、中科院遙感所、中國地質(zhì)大學、北京大學遙感與地理信息系統(tǒng)研究所、信息工程大學測繪學院、集美大學理學院等。應(yīng)用領(lǐng)域包括，災(zāi)后重建、應(yīng)急事件處理、新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃、海岸帶和海島開發(fā)、土地調(diào)查、城鎮(zhèn)規(guī)劃、交通管理、電力等。值得一提的是，無人機遙感技術(shù)為突發(fā)災(zāi)害應(yīng)急保障提供了重要手段，如汶川大地震、玉樹地震、舟曲泥石流、大連漏油事件等。最近云南測繪局還利用無人機對盈江地震災(zāi)區(qū)實施航拍，為政府災(zāi)害重建提供決策依據(jù)。 總的來看，無人機遙感技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。而相應(yīng)航測規(guī)劃軟件的研制并沒有得到應(yīng)有的重視。國外有徠卡飛行計劃及評估軟件（Leica Flight Planning & Evaluation Software，簡稱FPES），但它僅應(yīng)用于特定的機載相機系統(tǒng)，而且也不適用于無人機遙感平臺；國內(nèi)尚未見類似軟件的報道。
