无人机遥感技术及应用
摘 要：遥感技术是探测领域中非常重要的一项技术。近几年，这项技术被用到了中国的无人机领域中，从而形成了无人机遥感这种全新的技术。这种技术的本质是：无人机可在任意地点和任意时刻进行拍摄，拍摄出来的照片既真实又清晰。正因为如此，无人机遥感在短短几年内便被运用到了诸多领域，在这些领域中发挥着独特的作用。文章将较为细致地阐述无人机遥感这项技术的相关情况，并对它的现实运用进行具体的介绍。
关键词：应用;遥感技术;展望;无人机
引言
遥感技术起源于1960年左右，它是探测领域中非常重要的一项技术。它依据了电磁波的有关理论，结合了各种先进的传感仪器，把距离较远的目标反馈回来的信息加以搜集，再对这些信息做相关的处理，最终形成目标的全景图像。当下，在借助人造卫星的基础上，遥感技术可确保18天以内就能返回一次全球的真实图像。同时，在运用了遥感技术之后，还可高效地测绘出研究区域对应的地图。
1 无人机遥感技术的简述
关于无人机遥感这种技术的描述可从四个方面来把握。第一是技术的组成，无人机遥感综合了以下几种技术：一是传感技术;二是通讯技术;三是遥控技术;四是遥感对应的应用技术;五是GPS技术。第二是获取的方式，获取方式有以下三点特征：一是专题化;二是智能化;三是自动化。第三是获取的信息，获取的信息主要有以下几种：一是环境信息;二是国土信息;三是资源信息。第四是技术的重要优势，这些优势尤其表现在以下几点：一是起飞速度快;二是成本低廉;三是结构较为简单。
2 无人机遥感技术的具体情况
2.1 无人机遥感技术所具备的特征
跟载人飞行器相比较，无人机遥感有着独特的技术优势。这些技术优势尤其体现在下列几点：(1)由于无人机不需要载人，所以它可以飞行到一些较高或者较危险的区域进行航拍，这是载人飞行器无法与无人机比拟的地方;(2)与载人飞行器相比较，无人机在实际的飞行中所耗费的资金更为低廉;(3)无人机被划分到我国的遥控飞行器一类，所以它的整个审批流程较为简单，相反载人飞行器属于现实中的飞行器，它的整个审批流程非常复杂;(4)载人飞行器有着极为严格的起降要求，而无人机却没有过于严格的降落场地和起飞场地要求，所以它在航拍飞行中实现中途转场比较容易;(5)航拍中，无人机所具备的安全性能也远远超过了载人飞行器;(6)同载人飞行器比较，无人机可随时进行重新拍摄，并且拍摄时间极短，成像效果也非常清晰。
尽管无人机遥感有着如此多的技术优势，但它的技术劣势也较为明显。这些技术劣势主要表现在下列几方面：(1)无人机遥感所返回的遥感影像有着极高的分辨率，这种分辨率甚至实现了以分米级来计算的精密程度。但是，影像的相幅偏小，相片数量非常庞大，甚至达到了千张以上。这种大工作量的工作方式，降低了无人机遥感工作的效率。同时，影像倾角的角度一般来说较大，并且倾斜方向没有任何规律可遵循。所以，无论是连接点的布设还是提取工作都变得非常困难。(2)载人飞行器通常比较稳定，相比之下无人机就显得不够稳定。假如高空中的风速较大，那么航飞轨迹就会出现不规则的现象，甚至偏离了本身的主航道。这样，无论是拍摄中的旁向重叠度还是航向重叠度都不够规则，影像间的实际重叠程度就更大。(3)无人机无法携带专业化的测量相机。所以，它拍得的影像难免会有所变形。这是由于地面事物跟单幅相机间的投射关系很复杂，所以影像内存在的几何关系也就很不稳定。在这种影响下，影像就会呈现出倾斜的效果甚至变形。
2.2 无人机遥感的影像处理流程
2.2.1 影像的畸变差纠正
当前的无人机航拍方式是中国航拍方式中最为先进的一种方式。它有着独特的技术优势，可在任意时刻进行航拍，并且拍摄的时间极短，成像效果也非常清晰。所以，无人机航拍这种方式被大范围的运用。现实中，无人机有着不同的类型，所携带的相机也有着不同的类型，不同的搭配方式使得最终的成像质量也有巨大的差异。不过，一般情况下无人机都是配备的普通相机。普通相机拍出来的相片边缘会出现畸变的现象。这可能给后续的数据处理带来极大的误差。为了最大限度控制数据的误差，对影像的畸变加以纠正就成了必备的工作。处理方式主要包含了以下几种：一是消除畸变;二是消除主点偏移;三是旋转影像。
2.2.2 影像的三角测量
三角测量的过程是在空中自动完成。以往，影像的转点工作与选点工作都是以人工方式来操作完成。可是，无人机遥感却能让这两项工作在空中便自动完成。同时，像点中的各个坐标也是自动获取。它能为区域网平差程序结算提供依据[1]。这样，坐标系中加密点所处的空间位置及其定向参数都能随之而获得。三角测量主要对以下几方面的内容加以测量：一是内定向的相关测量;二是相对定向的相关测量;三是模型连接的相关测量;四是模型转点的相关测量;五是偏移量的相关测量;六是连接点的相关测量;七是特征点的相关测量。
2.2.3 DOM影像与DEM影像的生成
DOM影像与DEM影像的具体生成步骤如下：首先，借助平差程序可解算出拍得的影像对应的外方位元素;接着，把相邻影像跟外方位元素充分匹配，便可迅速取得相关的同名特征点;然后，通过这些同名特征点便可以生成DEM影像;最后，让生成的这个DEM影像跟相关的同名特征点再次拼接，便可得到需要测量区域的DOM影像图片。
2.3 无人机遥感的关键技术
现实中，遥感技术是把多种技术综合以后取得的技术成果。上述已经谈到：无人机遥感综合了五种主要的技术，第一种是传感技术，第二种是通讯技术，第三种是遥控技术，第四种是应用技术，第五种是GPS技术。在这五种技术中，最为关键的技术又可细分成八种。第一种是遥感平台对应的集成技术。第二种是专用数据对应的处理技术。第三种是传感器对应的控制技术。第四种是平台稳定涉及的相关技术。第五种是相机定标的相关技术。第六种是相机校验的相关技术。第七种是快速处理的相关技术。第八种是3S技术。而依据平台框架的情况来具体划分，关键技术又应该被划分成三种基本的技术。第一种是遥感平台对应的集成技术。第二种是获取数据的相关技术与下传数据的相关技术。第三种是地面接收与处理技术[4]。文章将对这三种最为关键的技术进行一一的介绍。
2.3.1 无人机遥感平台集成技术
无人机中，平台结构主要包含了以下几种：一是飞行器对应的`系统;二是信息传输对应的系统与测控对应的系统;三是保障对应的系统;四是信息获取对应的处理系统。平台结构具体如图1所示。无人机中安装的是面阵CCD相机[2]。通常，拍摄操作是由相机头部来具体完成。相机头部又由三个部分构成，第一部分是数码后背，第二部分是镜头，第三部分是机身。对无人机来说，遥感平台需要体积小且分辨率偏高的相机。因此，大面阵CCD数码与120中型幅面相机是最佳的组合[3]。再者，高清图像是无人机影像的一个重点。所以，拖影便成了影像中的一个重要障碍。为此，遥感平台必须尽量把拖影的像元控制在0.5以下。假设像元是9um×9um，高度是500m，速度是每秒钟33m，焦距是50mm。那么可得出曝光时间是1/733秒，快门应选用1/1000s以上[5]。假设焦距用字母f来表示，成像面尺寸用字母L来表示，视场角用字母θ来表示。那么焦距公式是tg(θ/2)=(L/2)/f[6]。而主控计算机需要起到三方面的作用，首先是对相机进行良好的控制，其次是对图像加以传输，再次是对图像加以保存。因此，PC/104+嵌入式计算机是最好的选择[4]。
2.3.2 下传数据的相关技术与获取数据的相关技术
因为无人机遥感会产生极大的数据量，所以下传图像的过程中一般来说会选择高压缩比的压缩技术。压缩方案具体如下：系统中的数据链路共有两条，传输中多模态遥感器会与工控机互相配合，一方面可通过其中一条链路把遥感数据传送到硬盘中做备份处理，另一方面可通过另外一条链路把遥感数据传送到压缩模块中做压缩处理。
另外，图像获取的具体步骤如下：(1)系统中的IO设备可把遥感数据统统读取出来;(2)遥感数据在控制板是BMP这种格式的数据，通讯程序可把这种格式的数据全部读取出来，再把数据全部写入到DSP中;(3)DSP中具备压缩模块，压缩模块会把这些图像由BMP格式转换成JPEG格式;(4)JPEG格式的所有图像会被存储到指定的内存中;(5)通讯程序从指定内存中把JPEG格式的所有图像给读取出来再传送到数据链路中。
2.3.3 地面对数据的接收与处理
对无人机来说，无论是地面的接收工作还是地面的处理工作都必须依托于数据接收站。数据接收站既可以是固定式也可以是移动式。而无论是哪种类型的数据接收站都必须具备以下五种基本功能：一是存储海量数据的基本功能;二是建立海量数据库的基本功能;三是管理海量数据的基本功能;四是分发海量数据的基本功能;五是纠正数据的基本功能。
3 结束语
综上，文章首先阐述了无人机遥感这种技术的本质。其次，文章阐述了无人机遥感这种技术的基本情况：一是这种技术所具备的特征;二是这种技术在处理中的详细流程;三是这种技术具体包含了哪些关键技术，并对这些关键技术分别加以介绍。
参考文献
[1]兵远远.无人机遥感在某铁矿矿区资源监测中的应用[D].辽宁工程技术大学，2012.
[2]马瑞生.微型无人机航空遥感系统及其影像几何纠正研究[D].南京农业大学，2013.
[3]范成晓，韩军，熊志军，等.无人机遥感技术现状及其应用[J].测绘科学，2014，27(22)：16-19.
[4]欧新伟，周李建，冯青山，等.无人机遥感技术在长输油气管道管理中的应用[J].科技创新导报，2011，5(21)：21-23.
[5]杨彦明，郑玲红，文洪涛，等.无人机遥感技术在海岛管理中的应用研究[J].海洋开发与管理，2011，11(15)：17-20.
[6]朱京海，梁婷，徐光，等.无人机遥感技术在环境保护领域中的应用进展[J].环境保护科学，2013，7(12)：38-40.
随着我国环境问题不断突出，加强环境监测和保护工作就显得日益重要，环境科学这门学科也得到了快速的发展，很多先进监测技术被用于环境科学当中，并且其技术水平也在不断提升。本文主要对遥感技术和GIS系统在环境科学中的应用进行了分析，对其在环境科学中的应用作用进行了阐述，以期能够在这些技术辅助下尽快解决各种环境问题。
环境科学中环境保护是其中重要的一项研究工作，遥感技术和GIS系统也在环境保护中得到了广泛应用，不论是采集信息数据、监测环境动态变化还是环境管理方面都发挥了相应的作用，并且地理信息系统的建立对于控制环境问题具有突出贡献。
一、遥感技术在环境科学中的应用
遥感技术是借助于传感器设备对地面电磁波信息进行探测收集，并对其进行数据处理来完成对资源和环境监测的一种综合技术，遥感技术在环境科学中的应用也是不断拓展，其应用的领域也是越来越多。
(一)在水土保持研究中遥感技术的应用
水土保持是环境保护和监测中的重点，遥感技术在其中的应用主要体现在两个方面上：一是在土壤侵蚀方面，通过建立三维模型能够对同一地区在不断时间段的目标变化进行观测，利用遥感技术能够对某一区域在一段时间内土壤侵蚀的变化和程度进行较为精确的计算，并可将数据整理成土壤侵蚀强度分布图和透视图等以供环境科学工作人员来进行查看和处理，对于水土流失较为严重的地区可以实现动态实时监测;二是在植被覆盖和分布方面，通过利用航空影响能够对地面植被等级和种类进行判断，航空影像的分辨率较高可以完成对局部区域内植被分布和覆盖较为精准的观测，同时结合卫星图像能够对较广区域内的植被分布和覆盖进行分类和信息采集。
(二)城市环境监测规划中遥感技术的应用
在城市环境规划和监测中遥感技术主要应用在两个方面上，一方面是对城市结构进行规划。利用遥感技术能够清楚对城市中的各种建筑结构类型进行区分和判断，从而对城市结构进行规划分类，优化城市结构规划。例如对城市中的'道路、居民区进行观测时可以通过遥感影像中颜色和形状的不同来进行判断，像是道路多呈现为带状或是环状或线状，从影像上可以清楚对城市中的交通分布进行辨别。另一方面是对城市热污染的监测上。随着城市建设不断扩大，城市人口和交通流动的增多，使得城市形成了与周围农村和山林不同的独特气候，也就是常说的城市热效应，而这种效应在一定程度上也是一种热污染。而通过遥感技术能够对城市的红外热感分布数据进行收集，对城市不同区域的温度分布进行区分，从而实现对城市热污染的实时监测，从而有针对性地处理相应的热污染。
二、GIS技术在环境科学中的应用
GIS全称为地理信息系统，是通过对空间数据进行收集处理和分析的一种信息系统，由于其对数据处理分析的表现非常出色，在环境科学和地理研究中都得到了广泛应用，尤其是在环境规划、监测和应急预警等方面。
(一)GIS在环境规划中的应用
在环境规划中应用GIS主要是通过将GIS系统中的空间分析技术和已经获取的数据结合起来进行应用，从而为环境规划提供更为精确的规划依据。环境规划不仅要靠规划专家的经验，而且还要依靠丰富的地理环境数据来作为支持。现代GIS系统在水污染控制、环境保护区规划和城市规划等领域中都起到了非常重要的作用，利用其基本的数据库来为决策者提供实时的环境空间信息，利用GIS的数据处理功能能够对各种基础数据进行转换处理，并可将数据通过可视化图表直接显示出来，为环境规划人员提供便利。同时与遥感技术联合还能够完成对城市热效应的全面监测和规划，更深入地分析城市热效应数据，建立相应的城市热效应规划模型，从而为城市未来规划提供模型支持。
(二)GIS在环境监测中的应用
在环境监测中GIS系统主要是通过与遥感技术、GPS技术等进行联合应用，利用遥感技术获取的相应数据信息来建立相应的监测模型，从而完成对某区域内环境的动态监测和分析。基于GIS和遥感技术建立起来的环境监测系统具有使用方便、人机交互友好、数据可视化强等优点，在现代环境监测中得到了广泛应用，能够完成对水域污染、固体废弃物分布和噪声等环境监测工作，尤其是在水质监测方面，依靠遥感技术等其他技术获取的水域地理信息数据建立相应的监测系统能够完成对当地水质的自动监测任务，其监测结构主要见图1。从图1中可以看出基于GIS系统的水质监测系统主要有三个大部分组成，分别是信息数据采集、信息数据传输和信息数据处理这三个部分，三个分工明确、职能清楚，从而能够较为快速地完成对水质的监测工作。
(三)GIS在环境应急预警中的应用
随着GIS系统的不断完善，其能够完成的监测任务也是越来越多，其中应急预警是GIS系统应用较为突出的一种，能够对某区域内重大环境污染事故进行应急预警，快速正确地对事故位置、属性进行判断，并可提供污染扩散的模拟过程，模拟污染在未来一段时间内的发展趋势，从而提供相应的应急处理方案，这样能够让环境控制人员在短时间内及时对环境污染事故进行紧急处理，将环境污染控制在一定范围之内。而现实中的诸多事实也证明了GIS系统在环境应急预警中的重要作用，其与遥感技术的联合应用也使得预警系统的效用不断增强。
三、遥感技术和GIS技术的未来趋势
随着科学技术的不断发展，遥感技术和GIS系统都在不断发展完善当中，遥感技术中对信息数据获取的精确度和数据可靠性在不断增强，而其信息处理模型的建立也是未来遥感技术发展的重点。而GIS系统借助于网络信息技术也在不断实现网络管理和网络实时分布等功能，同时GIS系统和遥感技术的一体化也将成为今后两种技术发展的目标，从现在很多应用中就可以窥见遥感技术与GIS系统之间的紧密联系，而之后遥感与GIS一体化也将不断增强测绘技术在环境科学中的应用作用，使得遥感技术和GIS系统在环境科学中的应用不再局限于浅层提供数据和分析数据，而是向着更深层次发展，并且随着GIS和遥感技术水平的不断提升，一体化的不断加深，两者在我国环境保护监测中发挥的作用也将越来越重要。
结语：
在环境科学中应用遥感技术和GIS系统主要是依靠遥感技术来获取相应的环境信息数据，然后用以获取的信息数据来建立相应的地理信息系统，运用GIS系统对数据进行处理和建模分析，这也是遥感技术和GIS系统在不断融合的过程，两者在环境科学中的联合应用，使得环境科学的各项工作效率得到大大提升，推动了我国环境科学领域的不断向前发展。
遥感实习目的范文一
本次实习是在摄影测量的教学基础上，理论实际相联系的动手操作实习，是我们在学习测量专业的一个重要的实习环节。一方面是培养我们的实践操作能力和运用软件解算数据的能力，另一方面培养我们在今后遇到问题应该如何去解决的能力，通过实习发现自己在实践动手方面的不足并想办法解决，为以后的工作实践打下扎实的基础。使我们熟练地掌握摄影测量及遥感的原理，信息获取的途径，数字处理系统和应用处理方法。并进一步巩固和深化理论知识，使理论与实践相结合。切实加强我们大家的实践动手能力，提高大家对这门新技术的认识和把握，全面培养我们的应用能了、创新能力和探索精神。
遥感实习目的范文二
测绘工程专业的“摄影测量与遥感实习”是同“摄影测量学”、“遥感与图像处理”、“近景摄影测量”等课程教学紧密联系。实习目的是运用所学基础理论知识与课内实验已掌握的基本技能，利用现有仪器设备及资料进行综合训练，让我们系统全面地学习并应用已学摄影测量及遥感知识，锻炼实践技能。
根据摄影测量与遥感学科发展状况及生产实践水平，并考虑工测专业教学要求及现有条件，实习基于四个重点：一是以航空摄影测量为主的摄影测量学基本理论和方法;二是以测制建筑物立面图为目标的地面摄影测量完整作业过程;三是以数字摄影测量系统为平台的数字摄影测量生产作业;四是基于遥感图像处理系统的卫星遥感影像专题制图。
遥感实习目的范文三
掌握MAPGIS中图像文件的转换方法。
掌握MAPGIS中图像校正处理的方法。
掌握点、线、区输入方法和相应参数的设置
掌握线的交互式矢量化方法。
掌握点、线的常用编辑方法。
掌握MAPGIS中拓扑造区的基本流程及操作。
掌握注释赋属性功能。
掌握Label与区合并操作。
延伸阅读
遥感的物理基础
振动的传播称为波。电磁振动的传播是电磁波。电磁波的波段按波长由短至长可依次分为:γ-射线、X-射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。电磁波的波长越短其穿透性越强。遥感探测所使用的电磁波波段是从紫外线、可见光、红外线到微波的光谱段。
太阳作为电磁辐射源，它所发出的光也是一种电磁波。太阳光从宇宙空间到达地球表面须穿过地球的大气层。太阳光在穿过大气层时，会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响，因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。但是大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。地面上的物体就会对由太阳光所构成的电磁波产生反射和吸收。由于每一种物体的物理和化学特性以及入射光的波长不同，因此它们对入射光的反射率也不同。各种物体对入射光反射的规律叫做物体的反射光谱。
