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测绘服务

无人机测绘

应用背景:

随着3S技术为代表的高新测绘技术和计算机技术的快速发展,传统的测绘行业正在迅速向地理信息产业转化。传统的测绘生产主体模式已发生根本性变化,产品由模拟形式转为数字形式,大量的外业测量被室内地理信息采集所取代。地理信息的采集、存贮、加工和分发已成为一种全新的概念。

无人机测绘是遥感领域用于地形测绘的新兴技术,使用成本低、反应速度快、易于移动转场,对复杂的野外测绘环境有很好的适应力,不仅可以完成传统飞机的航摄任务,而且可以进入传统手段无法覆盖到的领域。它机身小巧、结构简单,由人工遥控器送飞,地面工作站操控自主飞行拍摄,可灵活应对整个航摄工作。相较于传统的有人飞机搭载摄像机航拍作业的航摄方式,无人机测绘技术优势明显。传统有人飞机的空域和飞行计划审批十分严格,无人机的监管则较为宽松。有人飞机对起降场地要求严格,无人机则大多可就地起降,省去了大飞机从机场到测区的路程。有人飞机受飞行安全和拍摄能见度的限制,对天气的依赖度很高。无人机可以在阴云天气摄影,飞行高度低,可以获取高分辨率和高清晰度的影像信息。同时,无人机飞行速度慢,航速每小时几十公里,能灵活应付地形复杂条件,得到精准影像。

现代航拍突破了传统航测在摄影比例尺、姿态角、重叠度等方面的严格限制,能够处理现有航摄相机、数码相机、组合宽角相机(包括各种全景数码相机)的影像。通过无人机航摄摄所获取的竖直摄影影像、交向摄影影像、倾斜影影像以及复杂航线多基线摄影影像;通过多视影像匹配自动构建空中三角测量网,能进行多达10000片影像的大区域网光束平差;配合低空遥感的高分辨率影像,实现高精度航测定位;并且,能自动化生产数字高程模型(DEM)和数字正射影像(DOM)等产品。


无人机系统的一般组成:

无人机系统包括地面系统、飞机平台系统、信息采集系统。如下图:

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无人机航测原理:

低空无人机低空摄影测量系统所采用的无人机是按照国际上通用标准设计,并且其研制的目的主要是作为遥感平台。在进行航空立体成像时,飞机携带相机沿飞行线(或条带)获取垂直航空像片。由于实际应用中多选用航空像片的立体像对。因而成功的飞行,航向重叠应为55%-65%,至少50%,一般为60%,旁向重叠大致30%。像片重叠意味着,在相隔一定距离的不同位置拍摄同一目标。存在视差可以构成立体像对,并可进一步获得立体模型。然后通过内业的数字测图软件可以制作高精度的各种地形图。

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低空无人机低空摄影测量的平台框图和运营系统结构

无人机航测特点:

1.无人机可以超低空飞行,可在云下飞行航摄,弥补了卫星光学遥感和普通航空摄影经常受云层遮挡获取不到影像的缺陷;

2.由于低空接近目标,因此能以比卫星遥感和普通航摄低得多的代价得到更高分辨率的影像;

3.能实现适应地形和地物的导航与摄像控制,从而得到多角度、多建筑面的地面景物影像,用以支持构建城市三维景观模型,而不局限于卫星遥感与普通航摄的正射影像常规产品;

4.使用成本低,无人机体形小,耗费低,对操作员的培养周期相对较短。系统的保养和维修简便,同时不用租赁起飞和停放场地,可以无需机场起降,因而灵活机动,适应性强,容易成为用户自主拥有的设备;

5.回避了飞行员人身安全的风险;

6.比起野外实测而言,无人机航测方法具有周期短、效率高、成本低等特点。


无人机航测流程:

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产品概述:

KP-15A是由湖南鲲鹏智汇无人机技术有限公司自主研发的全电动垂直起降固定翼无人机系统。该机型采用高性能气动优化设计,续航时间长达100分钟,起飞海拔可达4500米;采用高比强度复合材料和模块化设计,组装仅需2分钟,专用运输箱可放入家用车后备箱;无需飞手操控,可一键垂直起降、完全自主飞行,通信失联/GPS信号/低电压可自主安全返航;RTK+PPK定位,精度达到厘米级。在气动设计、航时航程、抗风能力、使用便捷度等方面,KP-15A均具备优势竞争力。

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KP-15垂直起降固定翼无人机系统

任务载荷:

KP-15A可搭载多种测绘载荷,例如:

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航拍相机、三拼相机、五拼相机

应用场景:

(一)国土测绘

全国土地资源信息是制定国民经济发展规划和宏观决策的重要依据,也是国家可持续发展的需要。无人机飞行平台在国土资源调查领域发挥出了自身的优势,低成本、低速、巡航距离远、高可靠性的无人机执行低空飞行任务,操作员可以很方便在地面的控制飞机的飞行路线和飞行高度。利用无人机技术开展国土资源调查与土地利用监测,可及时地反映各种国土资源的具体情况,增强资源开发、环境保护与灾害防治的预见性,为国土开发与整治,环境和灾害监测,水文地质、工程地质勘查,建设工程选址、选线及城市规划提供依据。

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(二)应急测绘

通过无人机开展应急测绘,可在自然灾害、事故灾难、公共卫生事件、社会安全事件等突发公共事件发生时,根据需要开展遥感监测、导航定位、地图制作等技术服务,高效有序地提供地图、基础地理信息数据、公共地理信息服务平台等测绘成果,为突发事件的预防、应对、处置和恢复提供保障服务。应急测绘也已成为国家突发事件应急体系的重要内容,是新时期公益性测绘地理信息工作的重要业务。

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(三)工程测量

利用无人机航拍和点云三维成像技术形成模型数据,并生成原始地貌模型,再根据设计图纸在原自然地坪模型的基础上绘制基坑开挖模型,两模型之间的差异体量即为土石方开挖量模型,进而可计算出土石方开挖量,为工程测量提供准备信息。

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(四)城镇规划调查

通过无人机进行测绘,可为城市开发的规划信息系统提供依据。广泛应用建筑密度分布规律研究、在建工地调查、中心城市简房漏棚调查、施工占路情况、露天停车场调查、垃圾堆场的空间分布、污水治理和改造工程的补充论证、为建厂规划或改造提供影像资料等。除此以外,还可应用在铁路建设、城市的变迁、发展趋势及改造,城市图件更新上,同时还可用于城市现状调查,如土地利用现状更新、监测和巡查、土地变更调查、土地类型划分、土地执法地籍、交通、旅游资源调查,绘制城市绿化分布图、烟尘污染分布图、水污染分布图,以及城市环境调查,如三废污染、地质灾害、城市公共安全监测方面。

(五)矿产资源普查

我国矿区开发引发生态环境的破坏,矿产资源规划执行情况不清,缺乏客观和有效数据;由于缺乏实时监控使得违法行为频繁发生。无人机空中遥感可用于巡查矿区的矿产开采点位置(井口位置)、开采状态(开采或关闭)、开采矿种(煤、铁等)、开采方式(露天)、占地范围与土地类型、固体废弃物堆积范围和占用土地类型等。无人机还可以观测矿产资源开发引发的灾害。包括地面沉陷范围、地裂缝长度、塌陷坑位置、山体陷裂(垮塌)范围、崩塌位置、滑坡位置、泥石流位置、河道淤塞长度(位置)及煤田(煤矸石)自燃范围等。探测矿山生态环境信息包括破坏土地范围、受损植被范围、粉尘污染范围、水体污染范围、荒漠化范围、土地复垦范围及矿山环境治理效果。无人机低空遥感配合地面管理软件亦可为矿产资源开发整体状况提供决策支统。

(六)农业测绘

通过无人机测绘可以快速估测农作物的种植面积,监测农作物长势和产量,监测农作物旱情和灌溉情况,并且可以判断农业生产中遇到的问题,如病虫害、土壤盐碱度、土壤营养状况、水污染等问题。农业生态环境变迁监测:草原退化、土地沙漠化、水土流失水环境污染监测和农业水环境资源供给配备规划。

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应用案例:

(一)澧县界溪河田园综合体测绘项目


面积:7km²图片113.png图片114.png

地面分辨率:5cm

比例尺:1:1000

相对航高:388m

测区最高海拔:247m

高差: 150m

架次:1架次

中误差:平面5.62cm,高程8.4cm


(二)张家界武陵源区林业测绘项目


面积:67km²图片115.png图片116.png

地面分辨率:8cm

比例尺:1:2000

相对航高:850m

测区最高海拔:1190m

架次:8架次


(三)汝城精准扶贫测绘项目


面积:8km²图片117.png图片118.png

地面分辨率:8cm

比例尺:1:1000

相对航高:770m

测区最高海拔:1200m

架次:1架次




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