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淘豆网网友近日为您收集整理了关于无人机低空数字摄影测量系统及其在道路工程中的应用的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：北京工业大学硕士学位论文无人机低空数字摄影测量系统及其在道路工程中的应用姓名:尹金宽申请学位级别:硕士专业:桥梁与隧道工程指导教师:邓洪亮摘要摘要随着我国经济建设的快速发展,在大部分地区已经拥有卫星遥感影像和传统航空影像数据的情况下,对局部区域的实时性、机动性、高分辨率、及高精度的遥感影像数据的需求明显迅猛增加,比如重点地区的实时监控,国土资源详查,资源和生态环境调查、检测与评估、电子政务、数字城市、以及重大工程建设都需要实时性强、高空间分辨率的遥感数据。本文主要研究了低空无人机遥感系统u—^VRs和低空无人机遥感数字处理系统UA、,DP。本文首先介绍了作者所参与研制成功的低空无人机遥感系统。首先阐述了低空无人机遥感系统的无人机飞行平台系统、GPs导航系统、飞行控制系统、遥感摄影系统、地面控制系统、信号传输系统组成。同时指出低空无人机遥感系统uAVRs具有轻便灵活、安全性好、易操作的特点,它不需要像传统的航空摄影外业复杂的申请审批程序、不需要专用的起降机场、也不需要昂贵的导航通讯设各,可以大大降低航空摄影外业的成本。在小范围(一般指100屹oo女埘2以内)的航空摄影作业中,其快速反应能力和与传统航空摄影相比产生的经济效益等方面具有明显的优势,并介绍了其生产流程。最后指出u瓜限s系统也有其自身的局限性,对能否满足航空摄影外业的要求,本文通过大量的实验数据,阐明了低空无人机遥感系统所获取的影像数据是满足航空外业的规范要求的。本文主要研究了低空无人机遥感数字处理系统uA、∞P。I rA、,DP系统主要是针对uAvRs系统所获取的数据而研发的一套处理数字遥感影像的处理系统。首先讲述了uA、,DP系统所依据的摄影测量的基本原理,并主要阐述了光束法区域网平差的优点。其次,本文指出uAVRs系统采用的是普通的数码相机,其像幅小,畸变大,如何快速处理获取的数据,而得到符合规范精度的成果,本文依据摄影测量的基本原理,利用导航GPS值得出一套针对uA、哏S获取的影像数据快速的空中三角测量构网和平差计算的方法。再次,通过大量的数据分析了该系统的空中三角测量成果的精度和数字正射影像DOM的精度,都达到了航空摄影测量内业1:2000正射影像图的精度。最后,通过一个山区公路选线的实例说明该系统的成果有较大的应用价值。关键词: uAVRs uA、,DP空中三角测量精度分析Abs口actAbstractwi也the rapidly development of economy and m柚y rc舀ons possessed satell“eimagery鼬d a商al photogram,they have obViously tlle incrcasing demaIld forup-lo-date,real-time,hi曲reso】u石on,】1igll precision Remote Salsing imagqThe research 0f this paper is me key tecllniquc of Low A1titIlde UnInannedAerial Vc舡de R啪ote Sensing System(UAvRS)and U啪a越ed A舐a1 vc血icleDi西tal Photo孕ammetIy System(UA:vDP).uAVRs has ponable,secu鸭a舀le,easily mallipulatiVe chamct丽stics.It doesn’ttro、七lesome pro擎am fbr pemnssio玛special a岫rt,∞∞ensive n撕ganon mllnication equjpments,so tllis system c嬲Feauy r酣uce me cost of a丽alphoto鲥lphy.Espedally’m tlle small af∞a耐al photoFaphy wo血uA、限s has greatadvantage bccause of its quick懈;pImse onomic benefits betIer也锄1arge plalles.UA、佩S is c0邶tituted by Unm衄ned A谢al v芒舡de syst咖,R锄ote SensingEquipment sy3t锄,coIl仃ol systenl,si舯al TransIIlission systenl.smm姐eously,wecan also understand tlle fhlt ofI rA、佩S.So,it is the key probleIn tllat tlle image data舶m uA、很s caIl reach me st趾dard of aerial photo脚hy.111is pap盯wm西Ve theallswer by蛐flid∞t fesearch鼯aIld prove tlle fhsibility for projects.At the s锄e tiIIle,t11e otller key teclll=曲ue in nlis pap盯is umn锄cd AcrialⅥ灶cle Di舀tal Photo哪une仃y(U^Ⅵ)P).nle pu工pose of desi弘mg tllis systeln isaimed atⅡle photogram劬m uA、佩s.The conV锄60nal tecllIlique c∞not gctsalis助ng e艏ciellcy锄d precision.Becallse of me phot0龀}m u瓜侬s h鹤tlle faultsuch as small photo breadtll,big lells distonion,柚d so on.So it is tlle csseIltial and key probl黜wh砒盱UmP can删ckly get mesatis助ng result ornot.According witll the meory ofphotogrammetry,tllis paper getsa satisf弭ng now for processing the phot0右∞m UAVRS by Automatic AerialTHaIlgulation(AAT).SimultaIleously,tllis p印er aIlalyses me precision of AcrialTriangulation and Digital 0nho Model(DoM).Finally,these rcsults haVe be锄proved paIibil时alld practical Value f缸projects by an instaIlce.Key Words:UAVRS;UAVDP;Aerial%Precision AnalysisII独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。关千论文使用授权的说明时i,硼本人完全7解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内窖,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)弥渺师弥叩嘭免帆刁,厂’加。J第l章绪论1.1课题研究背景第1章绪论目前,我国国民经济飞速发展,国家基本建设日新月异,如何快速准确地获取、更新基础数据一直是国家基础建设部门长期关注的问题。资源和生态环境调查、检测与评估、电子政务、数字城市、以及重大工程建设都需要现势行强、高空间分辨率的遥感数据。中国测绘科学研究院在国土资源部和国家“863”(项目编号:30026)支持下,研制开发了多种型号的无人飞行器,它是一种由动力驱动、机上无人驾驶、可重复使用的航空器,其控制方式可分为遥控式、半自主式、程控式或三者兼备等几种类别,是未来航空飞行器的重要发展方向。无人驾驶飞行器结构简单、使用成本低,既能完成有人驾驶飞机执行的任务,更适用于有人飞机不宜执行的任务,如危险区域的侦察和遥感监测、需要长航时和定期遥感监测的任务等。经过十几年的研究、开发和应用,作为飞行平台的无人驾驶飞行器系统的制造技术和控制技术已经比较成熟。遥感系统主要包括:无人驾驶飞行平台的制造技术、3s技术在系统中的集成应用、遥感传感器及其控制技术、D数码相机精确检校和定标技术、多相机组合宽角摄影技术、小幅面高分辨率遥感影像数据的处理技术以及系统集成技术等。系统在研制、开发过程中充分运用新技术、新材料、新工艺,自动化程度高,实现了数字化、模块化和智能化【“2】。在此基础上针对无人机遥感影像的特点,重点研发了以自动化空中三角测量为核心的影像数据处理系统,主要包括数字影像定向模块,空中三角测量计算模块,DEM模块,DOM模块和DLG模块等,提高影像处理的速度和精度,为无人机遥感摄影测量系统成果的应用扩大了范围。‘研制的“无人机低空遥感监测系统”是在无人机系统技术已经成熟,高像素的普通数码相机不断问世,数字摄影测技术不断成熟的基础上的有机集成和融合的数字测量系统,同时注意到“无人机低空遥感监测系统”由无人机系统为飞行载体,非量测大面阵数码相机作为影像获取系统,以及以数字摄影测量和计算机视觉理论为基础的后处理软件系统组成。有其自身的优点,同时也有其自身的缺陷。北京工业大学工学硕士学位论文首先,与传统的遥感飞行平台不同,“无人机低空遥感监测系统”主要采用UAvRS.I、u越佩s.II和u瓜佩s-F作为飞行平台,由于无人机和无人飞艇容易受到外界自然条件的影响,虽然在数据获取系统中集成的三轴稳定平台,但是仍然有一定程度上的滚动与倾斜角度,对数据的高精度快速处理带来了困难,尤其是空中三角测量的构网和平差计算带来了困难。其次,与其它遥感数据获取平台不同,无人机低空摄影测量系统采用非量测数码相机作为遥感设备,与专业的航空胶片相机和专业的数字航空相机相比,存在着非量测、像幅小、畸变差大等问题,为航空摄影以及摄影测量后处理也带来了困难。再次,国内对普通数码相机和无人机系统相集成应用于航空摄影测量的研究还很少。有关无人机低空数码摄影测量系统的摄影测量精度方面的研究也不多.基于上述特点,针对无人机低空遥感系统应用实际生产所遇到的问题,例如,一方面,无人机低空遥感系统如何按照航空摄影测量的要求获取数据,及取获取的流程如何,和最后航空摄影成果最后的检验,另一方面,在航空摄影外业获取到合乎规范的成果后,内业的处理系统如何针对这些低空遥感影像进行快速处理,以及如何得到高精度的成果,在本论文中都将进行研究。1.2无人机研究现状以美国在海湾战争中使用无人机所起到的巨大作用为动力,世界各国越来越重视无人机的研制与开发。同时,由于其独有的低成本、低损耗、零伤亡、可重复利用以及高度的机动灵活行又使其渗透到民用和科研领域当中。中国无人机的研究始于20时加50年代后期,60年代中后期投入无人机研制,以高等学校为依托建立了无人机设计研究机构,具有自行设计与批量生产能力.民用方面把无人机作为对地观测技术应用的飞行平台,可以装载各种观测仪器。它可以在大气层内的各种高度上、在任何时间、飞临任何地点的上空,执行包括试验和业务操作的几乎所有类型的遥感飞行任务。它是对地观测应用中最为普通、最易获得的平台。因此,航空遥感技术在世界范围内得到广泛的应用。20世纪90年代后期,无人航空飞行器(I h蚰锄cd AerialⅥ临de.u越v),性能不断提2第1章绪论高。可以为环境应用提供例行的飞行任务。这种无人航空飞行器俗称无人机的飞机,无人驾驶,由地面(机场)通过无线电通信网络,实现飞机的起飞、到达指定空域、实行遥感飞行操作、以及返回机场降落等操作。可用于气象探测和遥感、自然灾害监视、测绘、环境监视、农业和森林管理等多种遥感应用。当无人机飞临目标区,收集到遥感图像数据后,当即经由通信卫星将数据传送到用户终端;如果用户有了新的操作请求,当即通知机场,由机场控制指令改变无人机的飞行程序。UAvRs无人机遥感系统,将遥感技术和无人机技术紧密结合,广泛运用新技术、新材料、新工艺,实现了数字化、模块化和智能化,是一种新型的低空高分辨率遥感影像数据快速获取系统,如图1.1。u越限s由遥感设备及其控制系统、无人驾驶飞行平台、飞行控制系统和无线电遥测遥控系统等几部分组成。图卜1中国测绘科学研究院研制的uAvllS—II型无人机Fi g.卜l the kind of UAVIIs一Ⅱof Chinese Academy of Sunreying a11d MappingUAvRS无人机遥感系统已顺利应用于“数字威海”项目作为获取数字城市三维空间信息的主要手段141。在该项目中,考虑到城市建筑物密集、高大建筑物多,为避免无人驾驶飞机意外事故造成巨大的损失,中国测绘科学研究院针对本项目的具体技术特点,运用新技术、新设备、新工艺,对UAVRS—lI进行改进,研制一套可靠性高、易于控制和成像效率高的无人驾驶飞艇遥感平台(uAVRs—F系统),如图卜2所示,该系统主要具有以下特点:3北京工业大学工学硕士学位论文图l-2中国测绘科学研究院研制的UAV脑一F型无人驾驶飞艇遥感平台Fig.卜2 the kind of UAVIiS—F of cllinese Acad钮y of Surveying and lIappiIlg(1)机动灵活、简单可靠UAvRs—F系统运输便利、升空准备时间短,可以快速到达指定遥感区域;飞行操作动化、智能化、操作简单,并有故障自动诊断和显示功能.(2)性能优异I,A:vRs书可按预定飞行航线自主飞行、拍摄,航线控制精度高,飞行姿态平稳。飞行高度从50Ⅱl到lOOom,高度控制精度达到1 0nl。速度范围从O到50k m/h,可以适用于执行多种遥感任务。(3)分辨率高UAVRS—F所携带的高精度数码成像设备具备垂直或倾斜摄影的技术能力,所获取影像的空间分辨率能达到分米级。系统获耿的离分辨率数码影像可用于高精度数字地面模型的建立和三维立体景观图的制作。(4)成本低UAVRS—F运营成本较低,系统的存放、维护方便,易于携带。飞艇在完成作业后可摊除其内的气体,仅一个手提包即可容纳,而且不需要调机和停机的费用。尤其适合于小范围区域的遥感任务。(5)安全性好相对于无人机,飞艇速度较慢,内部充填的是惰性气体,即使暂时脱离操控人员的控制也不会发生危险,更加适合于城市遥感影像的获取。4第l章绪论1.3数码相机发展现状数码相机也叫数字式相机,英文全称Digital c锄em,简称Dc。数码相机是集光学、机械、电子一体化的影像获取产品。它集成了影像信息的转换、存储和传输等部件,具有数字化存取模式,与电脑交互处理和实时拍摄等特点。数码相机最早出现在美国,20多年前,美国曾利用它通过卫星向地面传送照片,后来数码摄影转为民用并不断拓展应用范围。照相机自1839年由法国人发明以来,已经走过了将近200年的发展道路。在这200年里,照相机走过了从黑白到彩色,从纯光学、机械架构演变为光学、机械、电子三位一体,从传统银盐胶片发展到今天的以数字存储器作为记录媒介。自从日,D”(电荷耦合元件)以来,这种感光元件在经过进一步完善之后,终于在今天得到了广泛应用。D、D等最新改良版不断涌现,像素数早己跨越了千万像素,而成像效果却也已臻于完美。同时随着计算机技术、模式识别、计算机视觉、数字图像处理技术的发展,把数码相机应用到航空摄影测量方面作为数据获取手段是自然的事。普通数码相机相对与航空摄影相机,价格不高,性能与操作上较灵活方便,特别是目前在处理普通数码影像中引入了更多的数字图像处理、模式识别等理论和技术,并且数码相机的标定技术也在不断的完善,标定精度在不断提高,人们开始研究普通数码相机用于摄影测量的可行性。目前,普通数码相机在近景摄影测量中得到成功的应用,除此之外,普通数码相机还广泛渗透到其他领域。由文献[3]可知,如任伟中等人将数码相机应用于岩土工程的模型试验变形测量中,量测材料应力、变形、裂纹扩展演化途径、破坏形态等。管业鹏等人将普通数码相机应用于现代工业生产中,.对工件的三维坐标进行精密测量。陈建华等人将普通数码相机应用于在文物测绘中,测绘文物的立面轮廓线图,对文物进行重建和保护。李浩等人将普通数码相机应用于地质工程中,进行施工地质编录。中国测绘科学院新研制出的uAⅥLs.I、uAVRs.Il型无人机低空遥感系统采用大面阵普通数码相机执行了多次航空摄影任务,成功应用于三维城市建设、国土资源监测等领域.北京工业大学工学硕士学位论文1.4摄影测量的发展现状摄影测量与遥感在国际摄影测量与遥感协会IsPRs给的定义为:摄影测量与遥感是从非接触成像和其他传感器系统,通过记录、量测、分析与表达等处理,获取地球及其环境和其他物体可靠信息的工艺、科学与技术。其中,摄影测量侧重于几何信息的提取,遥感侧重于物理信息的提取。摄影测量发展至今经历了模拟、解析、数字摄影测量三个阶段【5¨¨,见表卜l。无论是模拟还是解析摄影测量,都依赖于精密的光、机仪器,由人工进行操作。数字摄影测量利用计算机进行数字影像相关实现自动化测绘。在1992年的国际摄影测量与遥感(IsPRS)大会上第一次推出了商用数字摄影测量工作站(DPw),标志着进入了数字摄影测量时代.90年代随着数字摄影测量时代的到来,相对于传统的模拟、解析摄影测量,其最大的特点是将计算机视觉、模式识别技术应用到摄影测量,实现了内定向、相对定向、空中三角测量,数字高程模型(DEM)生成的半自动化或全自动化。数字摄影测量不仅仅将传统摄影测量仪器各种功能全部计算机化,以提高工效、降低对作业员的要求,而且正在不断地扩充摄影测量的功能.表卜l:摄影测量的发展阶段Table卜l the pha∞of PhotoF锄etry发展阶段原始资料投影方式仪器操作方式产品模拟摄影测像片物理投影模拟测图仪手.I:操作模拟产品量解析摄影测像片数字投影解析测醋仪机助模拟产赫量作业员操作数字产品数字射影测数字化影像数字投影计算机自动化操作+ 数字产品量数字影像作业员干预达等高精端技术的成熟,与航空摄影的紧密结合,形成7多种航空摄影新技术,在适应历史潮流地推动着数字摄影测量的发展。首先,随着数字航空相机的出现,将取消传统的对于航空胶片相机获得的模拟影像的摄影处理过程,这是必然的趋势。其次,m【U/DGPs技术与航空摄影紧密结合,可以直接进行影像定向或者进行m町/DGPs辅助空中三角测量方法,从而实现无地面控制的几何定位,这是又一研究热点【51。本文中的UA'Ⅵ)P遥感系统,为降低成本适应广大中小型用户,6播放器加载中，请稍候...
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北京工业大学硕士学位论文无人机低空数字摄影测量系统及其在道路工程中的应用姓名:尹金宽申请学位级别:硕士专业:桥梁与隧道工程指导教师:邓洪亮摘要摘要随着我国经济建设的快速发展,在大部分地区已经拥有卫星遥感影像和传统航空影像数据的情况下,对局部区域的实时性、机动性、高分辨率、及高精度的遥感影像数据的需...
内容来自淘豆网转载请标明出处.关于无人机低空摄影测量成图精度的探讨--《城市地理》2015年16期
关于无人机低空摄影测量成图精度的探讨
【摘要】：本文以低空数字摄影测量系统为研究对象,对相关成图关键技术进行分析,重点对成图精度进行探讨,以期为实际应用提供必要的指导。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：P231【正文快照】：
以往,借助常规测量仪器开展测量工作存在效率低、周期长等不足,而卫星遥感技术获取的影像分辨率较低,在现有技术条件下,航空摄影测量成为获得高分辨影像的首选技术手段,但是传统航空摄影测量对外界条件的依赖性较大,相关工作的开展也并不顺利。近年来,基于无人机平台的航空摄
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于航空摄影测量的规范有国标、行业标准，但目前无无人机航空摄影测量的专用规范，不过完全可以参照国标或者相应的行业标准， 有按照比例尺制定的规范
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根据行业来看现在无人机航拍的精度完全可以满足需求，现在主流的相机是用5Dmark II ，还有就是飞控的高度和叠片率 已经达到要求了
平面可以达到1:2000要求，高程比较差些 有规范
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