無人機遙感影像的獲取及處理研究

摘 ?要：無人機作為傳統遙感數據獲取手段的有效補充，具有高分辨率、成本低、操作簡單等多個優點。文章主要介紹了無人機遙感平臺及其特點，并對無人機影像的獲取和處理進行了探討，同時舉例說明eBee無人機在土地利用調查中的應用。

關鍵詞：無人機;遙感;影像處理

引言

無人機駕駛飛機簡稱無人機（unmanned Aerial Vehicle）是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。機上安裝有自動駕駛儀、程序控制等設備，地面遙控站人員通過雷達等設備，對無人機進行定位、跟蹤、遙測和數據傳輸。無人機技術廣泛應用于軍事偵察、礦產勘查、地質調查、環境監測等多個領域。

隨著社會經濟的快速發展，人口和土地資源的矛盾日益突出，為了提高土地利用效率，全面開展土地利用情況調查工作，對于國土資源部進行有效的土地管理工作至關重要。目前，我國無人機進行影像獲取正處于起步階段，然而利用無人機進行土地利用調查，使用方便、成本低、分辨率高，較適合小范圍獲取影像，這對于提高土地管理工作有很大的幫助。

1 無人機影像的特點

無人機遙感與傳統的衛星遙感、航空航天遙感相比，它有其獨特的優勢：

（1）無人機操作簡單，非專業人士均可使用，作業和維修成本較低。

（2）無人機的飛行高度和航線均可人為操控，靈活性強。

（3）無人機飛行受天氣影響較小，飛行高度一般低于1000m，不受空域限制。

（4）無人機設備體積較小，易攜帶和運輸。

（5）無人機作業效率高，可獲取高分辨率影像。

但是，無人機由于自身體積小，承載能力有限，受風力的影響較大。與此同時，與傳統影像獲取方式相比，無人機數據的獲取和處理有一定的局限性。

2 無人機遙感數據的獲取

2.1 無人機遙感系統的組成

無人機的遙感系統由空中控制系統、地面控制系統組成。如圖1所示，其中空中控制系統包括飛機平臺系統和信息采集系統，其功能主要是規劃航線上傳至飛機上的控制器，操作者可通過GPS接收天線隨時掌握無人機的狀態。地面控制系統包括航跡規劃子系統、地面控制系統和數據接收系統，其功能主要是確保無人機按照規劃好的航線飛行，監視飛機飛行姿態以及實時接收飛行數據。

2.2 無人機影像的獲取

利用無人機進行遙感影像的獲取具體流程操作如下：

首先，根據任務的要求對拍攝地區進行合理的航線規劃，并由航跡規劃子系統將規劃完成的航線數據載入到空中控制系統中，空中控制系統將按照預先載入的航線數據進行拍攝。同時，拍攝數據將通過無線電傳輸到地面控制系統。如果有地區需要補測或重點拍攝，地面操作人員可隨時調整飛行路線。

3 無人機遙感影像的處理

3.1 影像數據的預先檢查

由于無人機拍攝時受云或風向等天氣情況的影響，需對每張影像進行檢查，如航向重疊度、旁向重疊度、影像突變等，選取正確的影像。

3.2 影像的預處理

無人機上搭載的航拍設備為數碼相機，而數碼相機內的內方位元素和畸變差直接影像成像效果，因此，需要根據數碼相機的型號選擇合理的方法糾正畸變差。此外，需對影像進行yun光、yun色處理，保證影像在色度、亮度、灰度、紋理等方面的一致性。

3.3 空三加密

空三加密是處理影像最重要的步驟，也是工序最多的步驟。其主要過程包括：從內定向到相對定向，再到絕對定向，最后到自由網平差，由此來提取加密點坐標和解算影像的外方位元素。

3.4 DOM制作和精度檢查

空三加密結束后，結合其所得的方位數據及匹配點，利用影像處理軟件實現高精度DEM的匹配，最終獲取數字正射影像DOM，選取一定數量的同范圍內的檢查點，量取檢查點正射影像的坐標，并與獲取的平差后的坐標比較中誤差，若不滿足要求，則需重新進行空三加密。

4 實例

該項目所使用的是eBee無人機，搭載的是Cannon Ixus 220HS數碼相機，飛行高度約為200m，相機焦距為24mm，影像像幅為3500×5500像素，飛行從西北-東南，由eBee的eMotion航行規劃軟件自動規劃航向重疊度為75%，旁向重疊度為80%，飛行面積約為10km2，使用Post Flight Terra 3D后處理軟件可快速獲取具有地理坐標的正射影像圖。（圖2）

5 結束語

無人機航攝技術作為一種新型的空間數據采集手段，越來越受關注，對其的研究也不斷創新。根據無人機航攝的優點，它在土地利用情況調查工作中具有非常重要的作用，它可以讓我們及時掌握實際土地建設狀況和土地集約利用總體情況，進一步提高土地利用效率，提高各地區經濟發展。然而，無人機航攝的影像像幅小，傾角過大，基線短，重疊度不規則等問題也有待于進一步研究。

參考文獻

[1]洪宇，龔建華，胡社榮，等.無人機遙感影像獲取及后續處理探討[J].遙感技術與應用，2008，23（4）：462-466.

[2]許輝熙，敬小東.基于無人機遙感和GIS技術的土地利用快速詳查方法研究[J].測繪與空間地理信息，2013，36（9）：11-14.

[3]李鳳娟.無人機技術在天水百畝土地整治中的應用[J].地理空間信息，2014，12（4）：40-41.

[4]周曉敏，趙力彬，張新利.低空無人機影像處理技術及方法探究[J].2012，35（2）：182-184.

[5]李波，唐海.基于無人機遙感監測的壽光市土地資源保護應用[J].2014，（6）：30-31.

作者簡介：張瑩（1985，9-），女，籍貫：陜西渭南，工作單位：西安科技大學高新學院，職稱：助教，職務：教師，學歷：碩士研究生，研究方向：測繪工程、地理信息系統。