中国无人机遥感技术突破与产业发展综述

述

摘要:随着测绘科学和地理信息技术的发展，对空间的感知和监测的需求急剧增长，遥感技术作为获取地理空间和环境信息的重要手段得到迅速发展。传统的获取地理信息的遥感技术如航空遥感由于成本较高、技术复杂等问题无法普及。此外，卫星遥感受天气和时间影响较大，容易造成目标区域的影像缺失，地面遥感工作量大，工作范围小。

关键词:无人机，遥感，测绘地理信息

当今社会，在各行各业中，无人机遥感技术都有着较为广泛和普遍的应用。同时，以高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率作为发展目标和方向的遥感技术，也对无人机遥感技术提出了新的挑战。特别是二十一世纪以来在环境监测、灾害事件、社会突发事件、资源调查等众多活动中，各部门对无人机遥感技术的需求与日俱增，无人机遥感技术的重要性日渐突显。在此同时，无人机遥感技术也应顺应和跟随遥感技术发展的方向和目标，在保持当前技术优势的前提下有效的解决其存在的技术问题，使无人机遥感技术在测绘科学和地理信息技术中发挥更重要的作用。

1无人机遥感背景、意义

伴随着当前社会进程的快速发展与经济建设的需求增加，社会各行各业对于高精度遥感影像与高质量地理信息的现势性要求不断提高。而传统遥感信息的采集方式主要集中于遥感卫星或载人航测飞机，此类遥感信息的获取方式存在成本高、时效性差、灵活度低等不足，相比之下，新兴的无人机遥感技术属于低空遥感范畴，其凭借着灵活性高、时间分辨率强、应用周期短、成本低廉与操作简便等优点有效弥补了传统卫星遥感和载人航空遥感的不足。无人机遥感技术主要以获取低空高分辨率遥感数据为应用目标，具体通过将无人飞行器、GPS导航技术、

高分辨率的传感器等技术进行集成来建立一种成本低、灵活度高、适用性广的遥感数据获取平台。当前，无人机遥感平台凭借实时快速高效地数据获取能力，广泛地应用于国土测绘、土地利用动态监测、矿产资源勘探、地质环境与灾害勘查、海洋资源与环境监测，以及农业、水利等领域。

2无人机遥感技术发展现状

无人机技术的早期发展主要是应用在军事领域的靶机训练，后期逐渐发展至军事侦查及民用领域。随着电子信息技术的不断进步，各类遥感影像传感器也向着智能化、轻量化、高精度化发展，传感器技术的飞速发展为无人机遥感技术提供了有力的支撑，无人机遥感技术应运而生。近年来，无人机技术发展迅速，市场上所存在的无人机种类繁多，各类型无人机续航时间从一小时至几十小时不等，有效载荷分布从几公斤至几百公斤。无人机滞空及载荷能力的提升有效保障了大范围、多种类遥感监测任务的可行性。随着通信和信号处理技术的进步以及小型化、轻型化传感器和遥感设备的发展，无人机遥感技术所采集的数据种类不断增加，多时相、多光谱、多分辨率等类型遥感数据采集成为常态化，数据种类包括有多光谱影像、红外影像、高光谱影像、微波遥感数据、激光雷达(Lidar)遥感数据与高清视频数据等。遥感数据类型的增加也为对应的数据处理技术带来了挑战。当前无人机遥感数据处理方法主要分为地面准实时处理和机上实时处理。传统的无人机遥感数据处理方式受限于机载处理器计算能力，只能通过在地面建立数据接收站进行遥感数据获取，之后将采集到的数据传输至数据处理中心进行相关数据的解析、存储与应用。地面准实时数据处理方法无法实现即测即得的遥感数据处理效果，在一定程度上降低了工作效率。机载实时数据处理通过集成GPS，INS及高频激光测距等技术来建立激光扫描地形系统并以此为平台获取同步遥感图像，从而可以充分利用无人机机动灵活的特性来满足市场上一些紧急特殊事件的测绘需求。无人机遥感数据的机上实时处理技术的实现有效解决了航空摄影测量中对地面控制点的需求，该技术在很大程度上了传统地面数据处理中的人力物力，提高了航测遥感效率。

3无人机遥感系统组成 3.1遥感信息采集与传输系统

无人机遥感信息采集与传输系统具体可分为无人机飞行平台、飞控系统、地面遥控与监测系统及数据传输系统。其中，无人机飞行平台可以说是遥感信息采集系统的核心装置，构成元件有无人机、传感器、机载飞控等，该装置是进行测绘工作的主要部件。飞控系统主要用于控制无人机的飞行状态，具体元部件有GPS、加速度计、陀螺仪等，在地面操控人员发出相应指令后，无人机飞控系统接收信号并对无人机的高度、速度、飞行姿态进行调整以满足航测时最佳飞行状态。地面遥控与监测系统主要由计算机、全向天线、监控软件等设备构成，使用过程中由监控软件对无人机的飞行姿态进行实时监控，确保无人机的飞行状态满足航测遥感数据的采集要求。

3.2遥感信息处理系统

无人机遥感系统中的数据处理系统所负责的任务主要是后期的遥感影像处理及空中三角测量结算。其中，遥感影像处理是依据航测任务表、机载传感器检定参数等初始数据对原始航片进行航带整理、质量检查、预处理、拼接、畸变改正等工作，对数码相机镜头非线性畸变与飞行器姿态变化引起的图像变形进行纠正，以形成可供野外像控测量和室内空三处理的像片文件。空三测量属于无人机遥感信息处理系统中的核心部分，具体流程是依据处理后的航带列表确定各航线之间的相互关系，对影像进行内定向，经过影像间连接点的布局、像控点量测、平差计算进行自动空三加密，以此建立三维立体模型，并进行模型定向以及生成核线影像。

4无人机遥感系统应用与展望

无人机遥感技术应用范围广阔，市场潜力巨大，具体表现在大比例尺测图、灾后救援、国土及城市规划、土地确权及利用、环境监测、警用侦察监测、大气研究、地质勘探、气象观测、农药喷洒等诸多领域。当前民用化无人机应用已形成一定规模，众多成功应用表明无人机遥感作为一种新型低空遥感技术手段可以凭借其灵活、便捷的优势有效弥补传统卫星和载人飞机遥感的不足，细分遥感飞行器空域高度，进一步对传统遥感技术手段进行补充，满足不同市场的遥感数据需求。然而，作为一种新兴应用的技术，无人机遥感在某些方面仍然有待发展，具体表现在机载传感器技术、飞行姿态控制技术、数据传输、图像智能快速处理、

综合系统集成等方面。今后，无人机遥感平台的研究可从以下几点展开:1)强化机载传感器全天时工作能力，增加抗干扰能力，加强传感器夜间红外波段数据获取能力;2)加强无人机飞行平台的飞行稳定性及操控准确度，以获取准确的飞行姿态数据;3)大力开展遥感数据实时传输技术，重点研究无人机遥测数据的高压缩、高保真、高速率的数据传输方法;4)不断更新机载设备软件处理能力以提高相应数据解算效率及纠错能力，保证飞行任务的完成速率及准确率。

5结束语

无人机遥感系统在当前多领域展开应用工作有效促进了无人机遥感技术的快速发展，有效提高了无人机遥感在测绘领域的应用份额。在可预见的未来，无人机遥感必将成为社会生产发展中不可或缺的一项关键技术。随着无人机遥感应用的广泛开展，无人机遥感设备性能与数据处理技术将会得到快速提升。无人机遥感应用优势在各行业的应用将具有巨大潜力。

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