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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 農(nóng)戶級土地及建筑變化監(jiān)測的無人機(jī)低空遙感系統(tǒng)
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 針對目前土地利用和違章建筑監(jiān)測難這一問題，本項(xiàng)目以無人機(jī)為平臺，以可見光傳感器為有效載荷，獲取監(jiān)測區(qū)域高分辨率影像，并采用影像配準(zhǔn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)土地利用和建筑物變化檢測。本項(xiàng)目為政府部門提供及時、必要的數(shù)據(jù)信息，提高了政府部門的工作效率。
- 詳細(xì)介紹：
- 該無人機(jī)系統(tǒng)主要由飛行控制模塊、遙感設(shè)備及空地?zé)o線通信系統(tǒng)和地面站三部份組成。 （1）飛行控制模塊組成飛行控制模塊主要為高度、導(dǎo)航子模塊、穩(wěn)定平臺及飛行控制系統(tǒng)。該模塊采用三軸穩(wěn)定平臺，可以使遙感設(shè)備保持水平、穩(wěn)定狀態(tài)，獲取高質(zhì)量遙感影像。另外，飛行控制系統(tǒng)擁有飛控計(jì)算機(jī)，其內(nèi)含的CPU承擔(dān)著任務(wù)導(dǎo)航和飛行控制計(jì)算，為穩(wěn)定平臺提供用于遙感設(shè)備的穩(wěn)定和姿態(tài)修正的參數(shù)。通過高度、導(dǎo)航子模塊，飛行控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)姿態(tài)、高度、速度、航向、航線的精確計(jì)算和控制，以確保飛機(jī)獲得穩(wěn)定飛行。飛行控制系統(tǒng)具有遙控和自主飛行兩種飛行模式。 （2）遙感設(shè)備及空地?zé)o線通訊系統(tǒng)組成遙感設(shè)備及空地?zé)o線通訊模塊主要由數(shù)碼相機(jī)、攝像頭、數(shù)傳電臺等組成。在此模塊中，采用面陣CCD數(shù)碼相機(jī)，獲取的遙感影像可直接存儲于相機(jī)中，無人機(jī)回收后，能直接在現(xiàn)場查看影像質(zhì)量。無線通訊模塊可傳送無人機(jī)狀態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)姿態(tài)、高度、速度、航向、距離及飛機(jī)電源的測量和實(shí)時顯示。同時，無線通訊模塊還可接收地面操縱人員的指令,控制相機(jī)拍攝快門和引導(dǎo)無人機(jī)按地面人員的旨意飛行。 （3）地面站組成地面站則由航跡規(guī)劃、數(shù)據(jù)處理、無線電接收和遙控設(shè)備等組成。航跡規(guī)劃是根據(jù)拍攝任務(wù)，規(guī)劃出滿足重疊度、安全、飛行時間等條件的飛行軌跡，作為無人機(jī)的飛行路線。結(jié)合接收設(shè)備接收的無人機(jī)飛行信息，地面控制人員可判斷飛機(jī)的飛行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時（如電源即將耗盡、飛行高度過低等），利用遙控器發(fā)出信號，控制飛機(jī)飛行過程中的姿態(tài)調(diào)整、飛往起飛點(diǎn)或備用著陸場等。數(shù)據(jù)處理則根據(jù)成圖要求，利用計(jì)算機(jī)對遙感影像進(jìn)行畸變差改正、拼接等處理，獲取監(jiān)測區(qū)的初步影像資料。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 針對目前政府部門提出的土地利用和違章建筑監(jiān)測的需要，本作品以無人機(jī)為平臺，以可見光傳感器為有效載荷，在獲取監(jiān)測區(qū)域高分辨率影像的基礎(chǔ)上，采用影像配準(zhǔn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)土地利用和建筑物變化檢測。主要創(chuàng)新點(diǎn)： 1、無人機(jī)遙感影像的分辨率達(dá)到了5cm； 2、研究和改進(jìn)了影像配準(zhǔn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了不同時相無人機(jī)遙感影像的配準(zhǔn)； 3、完成了系統(tǒng)的軟硬件集成，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測區(qū)土地及建筑物變化監(jiān)測的全過程。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 國家僅從宏觀層面對土地利用狀況實(shí)施監(jiān)控，常規(guī)的技術(shù)手段是航空航天遙感。農(nóng)戶級土地及建筑變化監(jiān)測的任務(wù)在縣區(qū)級政府，傳統(tǒng)的手段是動用人力對監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行實(shí)地巡邏。本項(xiàng)目集成了無人低空遙感系統(tǒng)，獲取了5cm分辨率的高清晰遙感影像，是常規(guī)航空航天影像難以達(dá)到的，技術(shù)進(jìn)步點(diǎn)顯著。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本作品分別于2010年12月和2011年6月參加了第五屆“挑戰(zhàn)杯”校級大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、第十屆“挑戰(zhàn)杯”省級大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽，經(jīng)評比、鑒定，分別獲得發(fā)明制作類第二名和特等獎。
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 系統(tǒng)銷售
作品可展示的形式
- 實(shí)物
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 該作品獲取的高分辨率影像周期短、精度高，比航空、衛(wèi)星遙感影像的獲取程序更為簡便、快捷，其中的相關(guān)變化檢測方法對于提取土地及建筑物變化信息實(shí)用性強(qiáng)。同時，2010年11月國務(wù)院、中央軍委下發(fā)的《關(guān)于深化我國低空空域管理改革的意見》將深化低空空域管理改革，促進(jìn)通用航空事業(yè)、航空制造業(yè)和綜合交通運(yùn)輸體系的發(fā)展。本項(xiàng)目適應(yīng)此次的低空空域管理改革，極大地方便地區(qū)土地及建筑變化監(jiān)測，將在今后的低空遙感應(yīng)用中，得到大力發(fā)展。
同類課題研究水平概述
- 無人機(jī)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)20年代，最先用于軍事領(lǐng)域，其可搭載遙感設(shè)備，對特定區(qū)域進(jìn)行影像采集。隨著民用領(lǐng)域需求的提高，以無人機(jī)為飛行平臺的遙感監(jiān)測也逐漸滲透到民用領(lǐng)域里的各個行業(yè)。 綜觀國內(nèi)外無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，其大多使用于林業(yè)、國土、環(huán)境監(jiān)測、抗震救災(zāi)、城市建設(shè)等，對于農(nóng)戶級別的土地及違章建筑物的對地監(jiān)測則較少提之。同時，上述領(lǐng)域范圍內(nèi)，制作出的成圖比例尺相對較小（分米級分辨率），無法更進(jìn)一步地滿足判讀要求與決策需要。另外，大多數(shù)研究任務(wù)、課題只提及無人機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)造、設(shè)計(jì)等項(xiàng)目，對于無人機(jī)是否能實(shí)際應(yīng)用、應(yīng)用效果如何等則較少提及。 對于土地、違章建筑監(jiān)測這類型任務(wù)，國家層面關(guān)注是大宗地的土地利用變化情況，一般采用衛(wèi)星遙感影像。當(dāng)前商業(yè)化的衛(wèi)星遙感影像，最高分辨率為0.4m，但0.4m分辨率的衛(wèi)星遙感影像也無法分辨出符合政府要求觀測到樓層、窗戶、建筑構(gòu)造等一些細(xì)節(jié)， 因此，對于農(nóng)戶級土地及建筑變化的監(jiān)測而言，本項(xiàng)目將構(gòu)造設(shè)計(jì)與實(shí)際運(yùn)用相結(jié)合，論述了無人機(jī)在區(qū)（鎮(zhèn)）級監(jiān)測項(xiàng)目中的方法與應(yīng)用效果，特別是獲取了5cm高分辨率的遙感影像，具有很強(qiáng)的針對性。
