傳統(tǒng)的地面測量以點方式獲取坐標信息,速度慢、成本高,缺少空間上的連續(xù)性,且受環(huán)境限制較大,當作業(yè)人員無法到達某些區(qū)域時,也就無法獲取該區(qū)域的信息。衛(wèi)星遙感可以實現(xiàn)大面積區(qū)域的同步觀測,數(shù)據(jù)具有綜合性和可比性,但數(shù)據(jù)獲取時間受到衛(wèi)星過境時間限制,且費用較高。在自然災害、公共安全等事件的處理中,迫切需要發(fā)展“天—空—地”一體化的觀測體系,應用無人機航空攝影技術(shù)獲取目標區(qū)域現(xiàn)勢性信息,高效支撐防災減災工作。
隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)的迅速發(fā)展,以及各種質(zhì)量輕、體積小、探測精度高的新型傳感器的不斷涌現(xiàn),無人機移動測量技術(shù)的應用廣度和深度也迅速擴展。無人機移動測量具有分辨率高、機動靈活、操作簡單、成本低廉、響應迅速、應用簡便等特點,是衛(wèi)星遙感和地面測量技術(shù)的有力補充。通過搭載高分辨率光學相機、紅外傳感器、多鏡頭集成傾斜攝影相機等傳感器,獲取作業(yè)區(qū)域測繪地理信息,直觀反映區(qū)域現(xiàn)狀,其成果廣泛應用于地理國情監(jiān)測、應急響應、災害預警、城市規(guī)劃、市政管理、公共安全、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護等領(lǐng)域。本書面向測繪需求,系統(tǒng)介紹了無人機測量數(shù)據(jù)的快速獲取、處理及應用,以及在測量中的適應性改造,為其在應急中的應用提供支撐。
全書分為6章,分別介紹無人機測量的特點、測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)獲取與處理、作業(yè)要求及應用。第1章,介紹無人機移動測量的特點、無人機移動測量技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展、應急無人機測量應用需求；第2章,介紹無人機測量系統(tǒng)構(gòu)成、無人機平臺、飛機控制、任務載荷以及無人機在測量中的適應性改造；第3章,介紹無人機測量數(shù)據(jù)特點、種類,以及數(shù)據(jù)獲取、傳輸與管理；第4章,介紹無人機移動測量數(shù)據(jù)處理流程,主要包括數(shù)據(jù)處理目標、總體流程、影像預處理、空中三角測量、影像快速拼接、影像融合、影像分類與信息提取、影像產(chǎn)品生產(chǎn)等,列舉常用軟件平臺；第5章,介紹無人機移動測量作業(yè)的基本要求與應急響應預案,主要包括應急測繪產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量控制、測量成果整理與驗收、應急響應組織體系、應急響應、應急預案等；第6章,結(jié)合具體案例,介紹無人機移動測量在應急保障、數(shù)字城市建設(shè)、地理國情監(jiān)測及電力巡檢等領(lǐng)域的典型應用。
限于編者水平,書中難免存在錯誤和不妥之處,懇請專家學者和讀者批評指正。
第1章 綜 述 1
§1.1 無人機移動測量及特點 1
1.1.1 無人機移動測量概念 1
1.1.2 無人機移動測量特點 2
§1.2 無人機移動測量技術(shù)及應用進展 3
1.2.1 無人機移動測量技術(shù)進展 3
1.2.2 無人機移動測量應用進展 6
§1.3 應急無人機移動測量及其應用需求 7
1.3.1 應急無人機移動測量 8
1.3.2 應急無人機移動測量應用需求 8
第2章 無人機移動測量系統(tǒng) 10
§2.1 無人機移動測量系統(tǒng)構(gòu)成 10
§2.2 無人機移動測量系統(tǒng)工作流程 12
§2.3 無人機移動測量飛行平臺 12
2.3.1 固定翼無人機 14
2.3.2 無人直升機 17
2.3.3 多旋翼無人機 21
2.3.4 無人飛艇 24
§2.4 無人機移動測量飛行控制 27
2.4.1 飛行控制系統(tǒng)組成 28
2.4.2 飛行控制方式 32
2.4.3 飛行控制關(guān)鍵技術(shù) 36
§2.5 無人機移動測量任務載荷 39
2.5.1 光學相機 40
2.5.2 紅外傳感器 48
2.5.3 傾斜攝影相機 49
2.5.4 機載激光雷達 52
2.5.5 視頻攝像機 54
§2.6 無人機移動測量飛行平臺系統(tǒng)適應性設(shè)計 56
2.6.1 飛行平臺系統(tǒng)改造需求分析及改造設(shè)計 56
2.6.2 無人機移動測量飛行平臺系統(tǒng)改造 57
第3章 無人機移動測量數(shù)據(jù)快速獲取、傳輸與管理 66
§3.1 無人機移動測量數(shù)據(jù) 66
3.1.1 數(shù)據(jù)特點 66
3.1.2 數(shù)據(jù)種類 66
§3.2 數(shù)據(jù)快速獲取 68
3.2.1 技術(shù)準備與航線設(shè)計 69
3.2.2 設(shè)備檢查與安裝調(diào)試 74
3.2.3 飛行作業(yè)與飛行器回收 79
3.2.4 故障處理與任務總結(jié) 83
3.2.5 作業(yè)保障與使用維護 84
§3.3 數(shù)據(jù)傳輸與接收 86
3.3.1 傳輸系統(tǒng)組成 87
3.3.2 系統(tǒng)功能特點 93
3.3.3 數(shù)據(jù)傳輸原理 93
3.3.4 系統(tǒng)設(shè)計原則 99
3.3.5 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 100
3.3.6 未來發(fā)展趨勢 104
§3.4 數(shù)據(jù)壓縮編碼 105
3.4.1 數(shù)據(jù)壓縮原理 107
3.4.2 壓縮編碼技術(shù) 108
3.4.3 壓縮編碼標準 116
3.4.4 壓縮傳輸方案 122
3.4.5 壓縮質(zhì)量評價 124
3.4.6 壓縮技術(shù)發(fā)展趨勢 127
§3.5 數(shù)據(jù)存儲與管理 127
3.5.1 數(shù)據(jù)庫信息特征 127
3.5.2 面臨的問題 129
3.5.3 基本解決法案 130
3.5.4 數(shù)據(jù)存儲與管理系統(tǒng) 136
3.5.5 數(shù)據(jù)共享 138
第4章 無人機移動測量數(shù)據(jù)處理 144
§4.1 數(shù)據(jù)處理總體技術(shù)流程 144
4.1.1 數(shù)據(jù)處理特點 144
4.1.2 數(shù)據(jù)處理技術(shù)流程 145
§4.2 數(shù)據(jù)預處理 146
4.2.1 飛行質(zhì)量檢查 147
4.2.2 幾何校正 147
4.2.3 航帶整理 161
§4.3 空中三角測量 163
4.3.1 空中三角測量原理 163
4.3.2 空中三角測量方法 164
4.3.3 空中三角測量流程 164
4.3.4 空中三角測量精度評價 167
§4.4 影像匹配 169
4.4.1 影像匹配定義及難點 169
4.4.2 影像匹配方法 169
§4.5 影像融合 173
4.5.1 直接平均融合法 174
4.5.2 線性加權(quán)融合法 174
4.5.3 范數(shù)融合法 175
4.5.4 多頻帶融合法 175
4.5.5 最佳拼接線法 177
§4.6 影像分類與信息提取 178
4.6.1 面向?qū)ο蠓诸? 178
4.6.2 決策樹分類 180
4.6.3 基于分形理論分類 181
4.6.4 支持向量機分類 183
4.6.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡分類 184
§4.7 測繪產(chǎn)品生產(chǎn) 186
4.7.1 數(shù)字高程模型 187
4.7.2 數(shù)字正射影像 188
4.7.3 數(shù)字柵格地圖 190
4.7.4 數(shù)字線劃圖 192
4.7.5 應急影像圖 193
§4.8 無人機影像處理軟件 194
4.8.1 國外常用影像處理軟件 195
4.8.2 國內(nèi)常用影像處理軟件 209
4.8.3 軟件應急適用性分析———以IPS、INPHO、PixelGrid為例 213
§4.9 高效能數(shù)據(jù)處理技術(shù) 222
4.9.1 集群并行處理技術(shù) 222
4.9.2 GPU 處理技術(shù) 227
第5章 無人機移動測量作業(yè)基本要求 229
§5.1 數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量控制 229
5.1.1 外業(yè)控制 229
5.1.2 初始數(shù)據(jù)控制 230
5.1.3 產(chǎn)品質(zhì)量控制 233
§5.2 常規(guī)測量成果整理與驗收 233
5.2.1 測量成果整理 233
5.2.2 測量成果驗收 235
§5.3 無人機移動測量應急響應預案 236
5.3.1 無人機移動測量應急組織體系 236
5.3.2 無人機移動測量應急響應 237
5.3.3 無人機移動測量應急保障 238
第6章 無人機移動測量應用 241
§6.1 無人機移動測量在應急保障中的應用 241
6.1.1 無人機移動測量在地質(zhì)災害應急測繪保障中的應用 241
6.1.2 無人機移動測量在森林火災應急測繪保障中的應用 249
6.1.3 無人機移動測量在公共安全應急測繪保障中的應用 251
§6.2 無人機移動測量在數(shù)字城市建設(shè)中的應用 251
6.2.1 無人機移動測量城市三維建模中的應用 251
6.2.2 無人機移動測量在城市規(guī)劃中的應用 253
§6.3 無人機移動測量在地理國情監(jiān)測中的應用 255
§6.4 無人機移動測量在傳統(tǒng)測量領(lǐng)域的應用 257
6.4.1 無人機移動測量在大比例尺基礎(chǔ)測繪中的應用 257
6.4.2 無人機移動測量在土地利用現(xiàn)狀調(diào)查中的應用 258
6.4.3 無人機移動測量在其他傳統(tǒng)測量領(lǐng)域中的應用 260
§6.5 無人機移動測量在電力巡檢中的應用 262
參考文獻 265
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