文章来源:水土保持之点滴 (1.中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室, 北京 100101;2.中国科学院遥感与数字地球研究所数字地球重点实验室, 北京 100094;3.中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室, 北京 100101;4.北京农业智能装备技术研究中心, 北京 100097) 摘要:随着光谱传感技术和图像处理与分析软件的日益成熟,无人机多光谱软硬件一体化程度和观测精度及易用性得到极大的发展。无人机多光谱遥感已在农业、林业、资源、生态、环境保护等领域应用日益广泛。本文概述了无人机飞行平台、多光谱传感器等硬件技术的发展,和无人机遥感影像的几何校正、辐射校正图像处理技术及数据处理流程,并对无人机多光谱遥感在植被长势监测、存在问题、精细分类与地物识别、病虫害监测、生物量和产量估算等方面的应用潜力和发展方向进行了系统分析和总结,以期为开展相关领域研究提供参考。建议各行业部门的专业人员与遥感、计算机科学等领域的专家密切合作,制订无人机多光谱遥感技术的相关标准和规范,共同推进并普及无人机多光谱遥感技术。 0 引言 多光谱遥感是指用具有两个以上波谱通道的传感器对地物进行同步成像的一种遥感技术,它将目标物体反射辐射的电磁波信息分成若干波谱段进行接收和记录[1-2]。实现多光谱遥感的传感器为多光谱相机,一次拍摄可形成多幅不同光谱的影像[2]。 轻小型无人机遥感系统作为低空遥感系统的重要组成部分,具有机动灵活、操作简便、按需获取高时空分辨率数据且应用成本低的优势,有效弥补了卫星及大型航空遥感系统在地表分辨率低、重访周期长、受水汽影响大等不足,为中小尺度的遥感应用研究提供了新的工具[3-4]。轻小型无人机遥感系统是在轻小型无人机平台上配备相应的传感器(可见光相机、多光谱相机、高光谱仪、红外传感器、激光雷达等),利用通信技术和定位定姿技术快速无损获取关于目标地物的高分辨率影像及数据,经过处理的数据作为参数输入遥感反演模型,相关产出可用于参数提取或者行业具体应用。 目前,搭载在轻小型无人机平台上的多光谱遥感应用日益广泛,为系统了解该技术及其应用领域,本文对飞行平台、多光谱相机等硬件技术加以概述,并从几何和辐射校正等方面对多光谱图像数据处理技术及数据处理流程进行梳理和总结,同时对小型无人机多光谱遥感技术未来应用领域和发展方向进行系统分析和展望。 1 轻小型无人机多光谱遥感系统 1.1 无人机遥感系统 完整的轻小型无人机遥感系统如图1所示,主要包括:无人机平台、微小型传感器、地面站系统和数据处理系统[5-9]。其中,无人机平台即无人机本身,是搭载飞控、导航定位系统及传感器等设备的载体。微小型传感器是指安装于无人机平台上的获取遥感数据的传感器及其控制装置,其中的控制装置通常与导航、飞控系统进行一体化设计,具有触发控制传感器、记录拍照时刻的位置及姿态信息的功能。地面站系统主要用于飞行参数设置、路径规划和无人机实时操控等。数据处理系统主要完成遥感影像的数据存储、处理及产品展示等。地面站系统与飞控之间通过数据传输系统进行通信,主要实现飞行数据、控制指令、图像数据的实时交互传输等。 1.2 无人机平台 轻小型无人机飞行平台种类繁多,有无人直升机、固定翼无人机、多旋翼无人机、混合翼无人机等多种机型[10-11]。飞艇与飞翼无人机由于体积和重量较大[7],不在本文的讨论之列。直升机起降灵活,可自由悬停,载重也较大,但操作复杂,成本较高[12-13]。固定翼无人机飞行速度快,续航时间长,覆盖面积广,但飞行速度难以根据需求调节,且载荷较小[14]。多旋翼无人机飞行速度可控,飞行高度可调且可以低空飞行,起降灵活,成本较低,但是其飞行时间较短,载荷能力也较小[15]。一般来说,小型无人机的有效载荷为10 kg以下,最大飞行高度3 000 m以内,最大飞行速度不超过33 m/s[6]。从组成部分来说,无人机平台主要包括无人机体、飞行控制系统、遥控器、能量系统以及地面站[6,10]。其中,地面站主要完成航线规划和飞行参数设置,其自动化及智能化程度的提高显著降低了无人机飞行平台的操作难度,当对同一个试验区进行多次重复观测时,利用地面站航线信息可方便实现飞行任务的重复执行。飞行控制系统主要完成飞机的操控,如起飞、降落、空中飞行姿态控制等,是无人机系统的关键技术之一。总体而言,小型固定翼无人机和电动多旋翼是目前最常用的飞行平台,因为这些飞机在价格、载荷能力和飞行时间等方面进行了可行的折衷处理[2,16]。 文章来源:水土保持之点滴 转载声明: 本文为转载发布,仅代表原作者或原平台观点或立场,不代表我方观点。亚太菁英传媒及旗下澳洲门户网(ozportal.tv)仅提供信息发布平台,文章或有适当删改。对转载有异议和删稿要求的原著方,可联络info@ozportal.tv。 |