基本信息
- 項目名稱：
- 農(nóng)戶級土地及建筑變化監(jiān)測的無人機低空遙感系統(tǒng)
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 針對目前土地利用和違章建筑監(jiān)測難這一問題，本項目以無人機為平臺，以可見光傳感器為有效載荷，獲取監(jiān)測區(qū)域高分辨率影像，并采用影像配準技術(shù)，實現(xiàn)土地利用和建筑物變化檢測。本項目為政府部門提供及時、必要的數(shù)據(jù)信息，提高了政府部門的工作效率。
- 詳細介紹：
- 該無人機系統(tǒng)主要由飛行控制模塊、遙感設備及空地無線通信系統(tǒng)和地面站三部份組成。 （1）飛行控制模塊組成飛行控制模塊主要為高度、導航子模塊、穩(wěn)定平臺及飛行控制系統(tǒng)。該模塊采用三軸穩(wěn)定平臺，可以使遙感設備保持水平、穩(wěn)定狀態(tài)，獲取高質(zhì)量遙感影像。另外，飛行控制系統(tǒng)擁有飛控計算機，其內(nèi)含的CPU承擔著任務導航和飛行控制計算，為穩(wěn)定平臺提供用于遙感設備的穩(wěn)定和姿態(tài)修正的參數(shù)。通過高度、導航子模塊，飛行控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對飛機姿態(tài)、高度、速度、航向、航線的精確計算和控制，以確保飛機獲得穩(wěn)定飛行。飛行控制系統(tǒng)具有遙控和自主飛行兩種飛行模式。 （2）遙感設備及空地無線通訊系統(tǒng)組成遙感設備及空地無線通訊模塊主要由數(shù)碼相機、攝像頭、數(shù)傳電臺等組成。在此模塊中，采用面陣CCD數(shù)碼相機，獲取的遙感影像可直接存儲于相機中，無人機回收后，能直接在現(xiàn)場查看影像質(zhì)量。無線通訊模塊可傳送無人機狀態(tài)參數(shù)，實現(xiàn)飛機姿態(tài)、高度、速度、航向、距離及飛機電源的測量和實時顯示。同時，無線通訊模塊還可接收地面操縱人員的指令,控制相機拍攝快門和引導無人機按地面人員的旨意飛行。 （3）地面站組成地面站則由航跡規(guī)劃、數(shù)據(jù)處理、無線電接收和遙控設備等組成。航跡規(guī)劃是根據(jù)拍攝任務，規(guī)劃出滿足重疊度、安全、飛行時間等條件的飛行軌跡，作為無人機的飛行路線。結(jié)合接收設備接收的無人機飛行信息，地面控制人員可判斷飛機的飛行狀態(tài)，當出現(xiàn)異常情況時（如電源即將耗盡、飛行高度過低等），利用遙控器發(fā)出信號，控制飛機飛行過程中的姿態(tài)調(diào)整、飛往起飛點或備用著陸場等。數(shù)據(jù)處理則根據(jù)成圖要求，利用計算機對遙感影像進行畸變差改正、拼接等處理，獲取監(jiān)測區(qū)的初步影像資料。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、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
- 針對目前政府部門提出的土地利用和違章建筑監(jiān)測的需要，本作品以無人機為平臺，以可見光傳感器為有效載荷，在獲取監(jiān)測區(qū)域高分辨率影像的基礎上，采用影像配準技術(shù)，實現(xiàn)土地利用和建筑物變化檢測。主要創(chuàng)新點： 1、無人機遙感影像的分辨率達到了5cm； 2、研究和改進了影像配準技術(shù)，實現(xiàn)了不同時相無人機遙感影像的配準； 3、完成了系統(tǒng)的軟硬件集成，實現(xiàn)了監(jiān)測區(qū)土地及建筑物變化監(jiān)測的全過程。
科學性、先進性
- 國家僅從宏觀層面對土地利用狀況實施監(jiān)控，常規(guī)的技術(shù)手段是航空航天遙感。農(nóng)戶級土地及建筑變化監(jiān)測的任務在縣區(qū)級政府，傳統(tǒng)的手段是動用人力對監(jiān)測區(qū)域進行實地巡邏。本項目集成了無人低空遙感系統(tǒng)，獲取了5cm分辨率的高清晰遙感影像，是常規(guī)航空航天影像難以達到的，技術(shù)進步點顯著。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本作品分別于2010年12月和2011年6月參加了第五屆“挑戰(zhàn)杯”校級大學生課外學術(shù)科技作品競賽、第十屆“挑戰(zhàn)杯”省級大學生課外學術(shù)科技作品競賽，經(jīng)評比、鑒定，分別獲得發(fā)明制作類第二名和特等獎。
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 系統(tǒng)銷售
作品可展示的形式
- 實物
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 該作品獲取的高分辨率影像周期短、精度高，比航空、衛(wèi)星遙感影像的獲取程序更為簡便、快捷，其中的相關(guān)變化檢測方法對于提取土地及建筑物變化信息實用性強。同時，2010年11月國務院、中央軍委下發(fā)的《關(guān)于深化我國低空空域管理改革的意見》將深化低空空域管理改革，促進通用航空事業(yè)、航空制造業(yè)和綜合交通運輸體系的發(fā)展。本項目適應此次的低空空域管理改革，極大地方便地區(qū)土地及建筑變化監(jiān)測，將在今后的低空遙感應用中，得到大力發(fā)展。
同類課題研究水平概述
- 無人機最早出現(xiàn)于20世紀20年代，最先用于軍事領域，其可搭載遙感設備，對特定區(qū)域進行影像采集。隨著民用領域需求的提高，以無人機為飛行平臺的遙感監(jiān)測也逐漸滲透到民用領域里的各個行業(yè)。 綜觀國內(nèi)外無人機遙感技術(shù)的應用與發(fā)展，其大多使用于林業(yè)、國土、環(huán)境監(jiān)測、抗震救災、城市建設等，對于農(nóng)戶級別的土地及違章建筑物的對地監(jiān)測則較少提之。同時，上述領域范圍內(nèi)，制作出的成圖比例尺相對較?。ǚ置准壏直媛剩瑹o法更進一步地滿足判讀要求與決策需要。另外，大多數(shù)研究任務、課題只提及無人機系統(tǒng)的構(gòu)造、設計等項目，對于無人機是否能實際應用、應用效果如何等則較少提及。 對于土地、違章建筑監(jiān)測這類型任務，國家層面關(guān)注是大宗地的土地利用變化情況，一般采用衛(wèi)星遙感影像。當前商業(yè)化的衛(wèi)星遙感影像，最高分辨率為0.4m，但0.4m分辨率的衛(wèi)星遙感影像也無法分辨出符合政府要求觀測到樓層、窗戶、建筑構(gòu)造等一些細節(jié)， 因此，對于農(nóng)戶級土地及建筑變化的監(jiān)測而言，本項目將構(gòu)造設計與實際運用相結(jié)合，論述了無人機在區(qū)（鎮(zhèn)）級監(jiān)測項目中的方法與應用效果，特別是獲取了5cm高分辨率的遙感影像，具有很強的針對性。
