傳統(tǒng)的地面測量以點(diǎn)方式獲取坐標(biāo)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(dāng)作業(yè)人員無法到達(dá)某些區(qū)域時(shí),也就無法獲取該區(qū)域的信息。衛(wèi)星遙感可以實(shí)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(shí)間受到衛(wèi)星過境時(shí)間限制,且費(fèi)用較高。在自然災(zāi)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(yīng)用無人機(jī)航空攝影技術(shù)獲取目標(biāo)區(qū)域現(xiàn)勢性信息,高效支撐防災(zāi)減災(zāi)工作。
隨著計(jì)算機(jī)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(jī)移動(dòng)測量技術(shù)的應(yīng)用廣度和深度也迅速擴(kuò)展。無人機(jī)移動(dòng)測量具有分辨率高、機(jī)動(dòng)靈活、操作簡單、成本低廉、響應(yīng)迅速、應(yīng)用簡便等特點(diǎn),是衛(wèi)星遙感和地面測量技術(shù)的有力補(bǔ)充。通過搭載高分辨率光學(xué)相機(jī)、紅外傳感器、多鏡頭集成傾斜攝影相機(jī)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(yīng)用于地理國情監(jiān)測、應(yīng)急響應(yīng)、災(zāi)害預(yù)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(hù)等領(lǐng)域。本書面向測繪需求,系統(tǒng)介紹了無人機(jī)測量數(shù)據(jù)的快速獲取、處理及應(yīng)用,以及在測量中的適應(yīng)性改造,為其在應(yīng)急中的應(yīng)用提供支撐。
全書分為6章,分別介紹無人機(jī)測量的特點(diǎn)、測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)獲取與處理、作業(yè)要求及應(yīng)用。第1章,介紹無人機(jī)移動(dòng)測量的特點(diǎn)、無人機(jī)移動(dòng)測量技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展、應(yīng)急無人機(jī)測量應(yīng)用需求；第2章,介紹無人機(jī)測量系統(tǒng)構(gòu)成、無人機(jī)平臺(tái)、飛機(jī)控制、任務(wù)載荷以及無人機(jī)在測量中的適應(yīng)性改造；第3章,介紹無人機(jī)測量數(shù)據(jù)特點(diǎn)、種類,以及數(shù)據(jù)獲取、傳輸與管理；第4章,介紹無人機(jī)移動(dòng)測量數(shù)據(jù)處理流程,主要包括數(shù)據(jù)處理目標(biāo)、總體流程、影像預(yù)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(tái)；第5章,介紹無人機(jī)移動(dòng)測量作業(yè)的基本要求與應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案,主要包括應(yīng)急測繪產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量控制、測量成果整理與驗(yàn)收、應(yīng)急響應(yīng)組織體系、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急預(yù)案等；第6章,結(jié)合具體案例,介紹無人機(jī)移動(dòng)測量在應(yīng)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(yīng)用。
限于編者水平,書中難免存在錯(cuò)誤和不妥之處,懇請專家學(xué)者和讀者批評指正。
第1章 綜 述 1
§1.1 無人機(jī)移動(dòng)測量及特點(diǎn) 1
1.1.1 無人機(jī)移動(dòng)測量概念 1
1.1.2 無人機(jī)移動(dòng)測量特點(diǎn) 2
§1.2 無人機(jī)移動(dòng)測量技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)展 3
1.2.1 無人機(jī)移動(dòng)測量技術(shù)進(jìn)展 3
1.2.2 無人機(jī)移動(dòng)測量應(yīng)用進(jìn)展 6
§1.3 應(yīng)急無人機(jī)移動(dòng)測量及其應(yīng)用需求 7
1.3.1 應(yīng)急無人機(jī)移動(dòng)測量 8
1.3.2 應(yīng)急無人機(jī)移動(dòng)測量應(yīng)用需求 8
第2章 無人機(jī)移動(dòng)測量系統(tǒng) 10
§2.1 無人機(jī)移動(dòng)測量系統(tǒng)構(gòu)成 10
§2.2 無人機(jī)移動(dòng)測量系統(tǒng)工作流程 12
§2.3 無人機(jī)移動(dòng)測量飛行平臺(tái) 12
2.3.1 固定翼無人機(jī) 14
2.3.2 無人直升機(jī) 17
2.3.3 多旋翼無人機(jī) 21
2.3.4 無人飛艇 24
§2.4 無人機(jī)移動(dòng)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(jī)移動(dòng)測量任務(wù)載荷 39
2.5.1 光學(xué)相機(jī) 40
2.5.2 紅外傳感器 48
2.5.3 傾斜攝影相機(jī) 49
2.5.4 機(jī)載激光雷達(dá) 52
2.5.5 視頻攝像機(jī) 54
§2.6 無人機(jī)移動(dòng)測量飛行平臺(tái)系統(tǒng)適應(yīng)性設(shè)計(jì) 56
2.6.1 飛行平臺(tái)系統(tǒng)改造需求分析及改造設(shè)計(jì) 56
2.6.2 無人機(jī)移動(dòng)測量飛行平臺(tái)系統(tǒng)改造 57
第3章 無人機(jī)移動(dòng)測量數(shù)據(jù)快速獲取、傳輸與管理 66
§3.1 無人機(jī)移動(dòng)測量數(shù)據(jù) 66
3.1.1 數(shù)據(jù)特點(diǎn) 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(zhǔn)備與航線設(shè)計(jì) 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(wù)總結(jié) 83
3.2.5 作業(yè)保障與使用維護(hù) 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(diǎn) 93
3.3.3 數(shù)據(jù)傳輸原理 93
3.3.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn) 116
3.4.4 壓縮傳輸方案 122
3.4.5 壓縮質(zhì)量評價(jià) 124
3.4.6 壓縮技術(shù)發(fā)展趨勢 127
§3.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)與管理系統(tǒng) 136
3.5.5 數(shù)據(jù)共享 138
第4章 無人機(jī)移動(dòng)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(diǎn) 144
4.1.2 數(shù)據(jù)處理技術(shù)流程 145
§4.2 數(shù)據(jù)預(yù)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(jià) 167
§4.4 影像匹配 169
4.4.1 影像匹配定義及難點(diǎn) 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(jī)分類 183
4.6.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(yīng)急影像圖 193
§4.8 無人機(jī)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(yīng)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(jī)移動(dòng)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(yàn)收 233
5.2.1 測量成果整理 233
5.2.2 測量成果驗(yàn)收 235
§5.3 無人機(jī)移動(dòng)測量應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案 236
5.3.1 無人機(jī)移動(dòng)測量應(yīng)急組織體系 236
5.3.2 無人機(jī)移動(dòng)測量應(yīng)急響應(yīng) 237
5.3.3 無人機(jī)移動(dòng)測量應(yīng)急保障 238
第6章 無人機(jī)移動(dòng)測量應(yīng)用 241
§6.1 無人機(jī)移動(dòng)測量在應(yīng)急保障中的應(yīng)用 241
6.1.1 無人機(jī)移動(dòng)測量在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪保障中的應(yīng)用 241
6.1.2 無人機(jī)移動(dòng)測量在森林火災(zāi)應(yīng)急測繪保障中的應(yīng)用 249
6.1.3 無人機(jī)移動(dòng)測量在公共安全應(yīng)急測繪保障中的應(yīng)用 251
§6.2 無人機(jī)移動(dòng)測量在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用 251
6.2.1 無人機(jī)移動(dòng)測量城市三維建模中的應(yīng)用 251
6.2.2 無人機(jī)移動(dòng)測量在城市規(guī)劃中的應(yīng)用 253
§6.3 無人機(jī)移動(dòng)測量在地理國情監(jiān)測中的應(yīng)用 255
§6.4 無人機(jī)移動(dòng)測量在傳統(tǒng)測量領(lǐng)域的應(yīng)用 257
6.4.1 無人機(jī)移動(dòng)測量在大比例尺基礎(chǔ)測繪中的應(yīng)用 257
6.4.2 無人機(jī)移動(dòng)測量在土地利用現(xiàn)狀調(diào)查中的應(yīng)用 258
6.4.3 無人機(jī)移動(dòng)測量在其他傳統(tǒng)測量領(lǐng)域中的應(yīng)用 260
§6.5 無人機(jī)移動(dòng)測量在電力巡檢中的應(yīng)用 262
參考文獻(xiàn) 265
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