无人机遥感影像的获取及处理研究

摘  要：无人机作为传统遥感数据获取手段的有效补充，具有高分辨率、成本低、操作简单等多个优点。文章主要介绍了无人机遥感平台及其特点，并对无人机影像的获取和处理进行了探讨，同时举例说明eBee无人机在土地利用调查中的应用。

关键词：无人机;遥感;影像处理

引言

无人机驾驶飞机简称无人机（unmanned Aerial Vehicle）是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上安装有自动驾驶仪、程序控制等设备，地面遥控站人员通过雷达等设备，对无人机进行定位、跟踪、遥测和数据传输。无人机技术广泛应用于军事侦察、矿产勘查、地质调查、环境监测等多个领域。

随着社会经济的快速发展，人口和土地资源的矛盾日益突出，为了提高土地利用效率，全面开展土地利用情况调查工作，对于国土资源部进行有效的土地管理工作至关重要。目前，我国无人机进行影像获取正处于起步阶段，然而利用无人机进行土地利用调查，使用方便、成本低、分辨率高，较适合小范围获取影像，这对于提高土地管理工作有很大的帮助。

1 无人机影像的特点

无人机遥感与传统的卫星遥感、航空航天遥感相比，它有其独特的优势：

（1）无人机操作简单，非专业人士均可使用，作业和维修成本较低。

（2）无人机的飞行高度和航线均可人为操控，灵活性强。

（3）无人机飞行受天气影响较小，飞行高度一般低于1000m，不受空域限制。

（4）无人机设备体积较小，易携带和运输。

（5）无人机作业效率高，可获取高分辨率影像。

但是，无人机由于自身体积小，承载能力有限，受风力的影响较大。与此同时，与传统影像获取方式相比，无人机数据的获取和处理有一定的局限性。

2 无人机遥感数据的获取

2.1 无人机遥感系统的组成

无人机的遥感系统由空中控制系统、地面控制系统组成。如图1所示，其中空中控制系统包括飞机平台系统和信息采集系统，其功能主要是规划航线上传至飞机上的控制器，操作者可通过GPS接收天线随时掌握无人机的状态。地面控制系统包括航迹规划子系统、地面控制系统和数据接收系统，其功能主要是确保无人机按照规划好的航线飞行，监视飞机飞行姿态以及实时接收飞行数据。

2.2 无人机影像的获取

利用无人机进行遥感影像的获取具体流程操作如下：

首先，根據任务的要求对拍摄地区进行合理的航线规划，并由航迹规划子系统将规划完成的航线数据载入到空中控制系统中，空中控制系统将按照预先载入的航线数据进行拍摄。同时，拍摄数据将通过无线电传输到地面控制系统。如果有地区需要补测或重点拍摄，地面操作人员可随时调整飞行路线。

3 无人机遥感影像的处理

3.1 影像数据的预先检查

由于无人机拍摄时受云或风向等天气情况的影响，需对每张影像进行检查，如航向重叠度、旁向重叠度、影像突变等，选取正确的影像。

3.2 影像的预处理

无人机上搭载的航拍设备为数码相机，而数码相机内的内方位元素和畸变差直接影像成像效果，因此，需要根据数码相机的型号选择合理的方法纠正畸变差。此外，需对影像进行yun光、yun色处理，保证影像在色度、亮度、灰度、纹理等方面的一致性。

3.3 空三加密

空三加密是处理影像最重要的步骤，也是工序最多的步骤。其主要过程包括：从内定向到相对定向，再到绝对定向，最后到自由网平差，由此来提取加密点坐标和解算影像的外方位元素。

3.4 DOM制作和精度检查

空三加密结束后，结合其所得的方位数据及匹配点，利用影像处理软件实现高精度DEM的匹配，最终获取数字正射影像DOM，选取一定数量的同范围内的检查点，量取检查点正射影像的坐标，并与获取的平差后的坐标比较中误差，若不满足要求，则需重新进行空三加密。

4 实例

该项目所使用的是eBee无人机，搭载的是Cannon Ixus 220HS数码相机，飞行高度约为200m，相机焦距为24mm，影像像幅为3500×5500像素，飞行从西北-东南，由eBee的eMotion航行规划软件自动规划航向重叠度为75%，旁向重叠度为80%，飞行面积约为10km2，使用Post Flight Terra 3D后处理软件可快速获取具有地理坐标的正射影像图。（图2）

5 结束语

无人机航摄技术作为一种新型的空间数据采集手段，越来越受关注，对其的研究也不断创新。根据无人机航摄的优点，它在土地利用情况调查工作中具有非常重要的作用，它可以让我们及时掌握实际土地建设状况和土地集约利用总体情况，进一步提高土地利用效率，提高各地区经济发展。然而，无人机航摄的影像像幅小，倾角过大，基线短，重叠度不规则等问题也有待于进一步研究。

参考文献

[1]洪宇，龚建华，胡社荣，等.无人机遥感影像获取及后续处理探讨[J].遥感技术与应用，2008，23（4）：462-466.

[2]许辉熙，敬小东.基于无人机遥感和GIS技术的土地利用快速详查方法研究[J].测绘与空间地理信息，2013，36（9）：11-14.

[3]李凤娟.无人机技术在天水百亩土地整治中的应用[J].地理空间信息，2014，12（4）：40-41.

[4]周晓敏，赵力彬，张新利.低空无人机影像处理技术及方法探究[J].2012，35（2）：182-184.

[5]李波，唐海.基于无人机遥感监测的寿光市土地资源保护应用[J].2014，（6）：30-31.

作者简介：张莹（1985，9-），女，籍贯：陕西渭南，工作单位：西安科技大学高新学院，职称：助教，职务：教师，学历：硕士研究生，研究方向：测绘工程、地理信息系统。