基本信息
- 项目名称：
- 农户级土地及建筑变化监测的无人机低空遥感系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 针对目前土地利用和违章建筑监测难这一问题，本项目以无人机为平台，以可见光传感器为有效载荷，获取监测区域高分辨率影像，并采用影像配准技术，实现土地利用和建筑物变化检测。本项目为政府部门提供及时、必要的数据信息，提高了政府部门的工作效率。
- 详细介绍：
- 该无人机系统主要由飞行控制模块、遥感设备及空地无线通信系统和地面站三部份组成。 （1）飞行控制模块组成飞行控制模块主要为高度、导航子模块、稳定平台及飞行控制系统。该模块采用三轴稳定平台，可以使遥感设备保持水平、稳定状态，获取高质量遥感影像。另外，飞行控制系统拥有飞控计算机，其内含的CPU承担着任务导航和飞行控制计算，为稳定平台提供用于遥感设备的稳定和姿态修正的参数。通过高度、导航子模块，飞行控制系统可实现对飞机姿态、高度、速度、航向、航线的精确计算和控制，以确保飞机获得稳定飞行。飞行控制系统具有遥控和自主飞行两种飞行模式。 （2）遥感设备及空地无线通讯系统组成遥感设备及空地无线通讯模块主要由数码相机、摄像头、数传电台等组成。在此模块中，采用面阵CCD数码相机，获取的遥感影像可直接存储于相机中，无人机回收后，能直接在现场查看影像质量。无线通讯模块可传送无人机状态参数，实现飞机姿态、高度、速度、航向、距离及飞机电源的测量和实时显示。同时，无线通讯模块还可接收地面操纵人员的指令,控制相机拍摄快门和引导无人机按地面人员的旨意飞行。 （3）地面站组成地面站则由航迹规划、数据处理、无线电接收和遥控设备等组成。航迹规划是根据拍摄任务，规划出满足重叠度、安全、飞行时间等条件的飞行轨迹，作为无人机的飞行路线。结合接收设备接收的无人机飞行信息，地面控制人员可判断飞机的飞行状态，当出现异常情况时（如电源即将耗尽、飞行高度过低等），利用遥控器发出信号，控制飞机飞行过程中的姿态调整、飞往起飞点或备用着陆场等。数据处理则根据成图要求，利用计算机对遥感影像进行畸变差改正、拼接等处理，获取监测区的初步影像资料。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 针对目前政府部门提出的土地利用和违章建筑监测的需要，本作品以无人机为平台，以可见光传感器为有效载荷，在获取监测区域高分辨率影像的基础上，采用影像配准技术，实现土地利用和建筑物变化检测。主要创新点： 1、无人机遥感影像的分辨率达到了5cm； 2、研究和改进了影像配准技术，实现了不同时相无人机遥感影像的配准； 3、完成了系统的软硬件集成，实现了监测区土地及建筑物变化监测的全过程。
科学性、先进性
- 国家仅从宏观层面对土地利用状况实施监控，常规的技术手段是航空航天遥感。农户级土地及建筑变化监测的任务在县区级政府，传统的手段是动用人力对监测区域进行实地巡逻。本项目集成了无人低空遥感系统，获取了5cm分辨率的高清晰遥感影像，是常规航空航天影像难以达到的，技术进步点显著。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品分别于2010年12月和2011年6月参加了第五届“挑战杯”校级大学生课外学术科技作品竞赛、第十届“挑战杯”省级大学生课外学术科技作品竞赛，经评比、鉴定，分别获得发明制作类第二名和特等奖。
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 系统销售
作品可展示的形式
- 实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品获取的高分辨率影像周期短、精度高，比航空、卫星遥感影像的获取程序更为简便、快捷，其中的相关变化检测方法对于提取土地及建筑物变化信息实用性强。同时，2010年11月国务院、中央军委下发的《关于深化我国低空空域管理改革的意见》将深化低空空域管理改革，促进通用航空事业、航空制造业和综合交通运输体系的发展。本项目适应此次的低空空域管理改革，极大地方便地区土地及建筑变化监测，将在今后的低空遥感应用中，得到大力发展。
同类课题研究水平概述
- 无人机最早出现于20世纪20年代，最先用于军事领域，其可搭载遥感设备，对特定区域进行影像采集。随著民用领域需求的提高，以无人机为飞行平台的遥感监测也逐渐渗透到民用领域里的各个行业。 综观国内外无人机遥感技术的应用与发展，其大多使用于林业、国土、环境监测、抗震救灾、城市建设等，对于农户级别的土地及违章建筑物的对地监测则较少提之。同时，上述领域范围内，制作出的成图比例尺相对较小（分米级分辨率），无法更进一步地满足判读要求与决策需要。另外，大多数研究任务、课题只提及无人机系统的构造、设计等项目，对于无人机是否能实际应用、应用效果如何等则较少提及。 对于土地、违章建筑监测这类型任务，国家层面关注是大宗地的土地利用变化情况，一般采用卫星遥感影像。当前商业化的卫星遥感影像，最高分辨率为0.4m，但0.4m分辨率的卫星遥感影像也无法分辨出符合政府要求观测到楼层、窗户、建筑构造等一些细节， 因此，对于农户级土地及建筑变化的监测而言，本项目将构造设计与实际运用相结合，论述了无人机在区（镇）级监测项目中的方法与应用效果，特别是获取了5cm高分辨率的遥感影像，具有很强的针对性。
