无人机应用交流

无人机应用交流

无人机介绍

无人机遥感

GIS简介

WebGIS系统

实践操作无人机介绍无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV

”，是利用无线电遥控设备和自备

的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民

用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自

拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、

救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达

国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。按照不同平台构型来分类，无人机可主要有

固定翼无人机、无人直升机和多旋翼无人机三大

平台，其它小种类无人机平台还包括伞翼无人机、

扑翼无人机和无人飞船等。固定翼无人机是军用和多数民用无人机的主

流平台，最大特点是飞行速度较快；无人直升机是灵活性最强的无人机平台，可

以原地垂直起飞和悬停；多旋翼（多轴）无人机是消费级和部分民用

用途的首选平台，灵活性介于固定翼和直升机中

间（起降需要推力），但操纵简单、成本较低。天空之眼无人机编队灯光秀表演无人机遥感一、遥感原理•

遥感技术是20世纪60年代发展起来的一门综合性探测技术。•

遥感技术与现代物理学、空间技术、计算机技术、数学和地理学密切相

关。•

遥感技术已广泛应用于各种领域，成为地球环境资源的调查和规划不可

缺少的有效手段。遥感(Remote

Sensing

)概念•

广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波

（声波、地震波）等的探测。•

遥感定义：是从远处探测感知物体，也就是不直接接触物体，从远处通

过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，判别

出目标地物的属性。接收预处用户应用处分

析

结

果

、

图

表

输

出遥感过程理理电磁波谱遥感维度----二维到三维（空间维）遥感维度---从RGB到高光谱（光谱维）遥感维度----从单时相到多时相（时间维）2008-2013年北川—山东工业园建设遥感动态监测图遥感维度----从单一数据类型到多数据类型（融合）

•

寸有所长，尺有所短•

多数据、多角度、多光谱融合使用开始具备工程意义SAR影像激光点云可见光和热成像通过摄影，进行测量二、摄影测量A（X、Y、Z）Z遥感影像Y

1

22地形图O1X摄影测量定义•

传统摄影测量学定义：摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物

体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。•

摄影测量与遥感定义：1988年ISPRS在日本京都第16届大会上定义：摄影测量与遥感是对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进

行记录、量测和解译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门

工艺、科学和技术。ISPRS(International

Society

of

Photogrammetry

and

Remote

Sensing)

：Photogrammetry

and

Remote

Sensing

is

the

art,

science

and

technology

of

obtaining

reliable

information

from

noncontract

imaging

and

other

sensor

about

the

Earth

and

its

environment,

and

other

physical

objects

and

processes

through

recording,

measuring,

analyzing

and

representation.各种类型传感器被摄物体影

像通过量测和

解译过程摄影测量过程自然物体及其环境的可靠信息DEMDLGDRG

DOM摄影测量过程Film

based

workflow

RC30FilmprocessingFilm

in

darkroomB&WColorFCIRStereoplotterDEMOrthophotosMappingDSW500B&WColor

FCIRFilms

usedalternativelyscannerRevisionGISDirect

digital

workflow

ADS40ArchivesystemVisualizationMassMemoryGroundprocessingDigitalwork-stationImageanalysisClassificationAll

spectral

channels

simultaneouslyPrinterB&WColorMS摄影测量产品

•

正射影像产品•

数字线划产品•

DEM、DOM、DSM等产品三、遥感应用•

无人机平台选择

•

传感器选择•

数据获取与处理遥感对无人机的要求对平台的要求续航载重速度精度效率起降场地安全测图高一般一般高一般一般一般三维一般一般一般低一般一般一般光谱低一般低低低低高热成像一般一般一般低低一般一般激光与SAR一般高低/高高低高高平台指标范围低一般高续航30分钟以内1小时左右大于1小时载重1公斤以内2公斤左右8公斤左右速度10米每秒以内20-30米每秒大约30米每秒精度（几何）米级精度分米级精度厘米或毫米级精度效率单日作业几个架次单日作业多个可昼夜作业起降垂直起降弹射伞降滑起滑降安全设备成本几万元设备成本十几到几十万设备成本高于百万无人机平台的选择基本原则•

满足需求：硬性指标，比如载重、起降场地限制、速度限制等；

•

够用不求高：无论飞机平台还是传感器参数，不追高；•

适当富余：载重、续航等参数可以适当富余。GIS简介地理信息系统随着信息社会的到来

，整个社会进入了信息大爆炸的时代

。面对海量信息，人

们

对

于

信

息

的要求发生了巨大变化

，

对

信息的广泛性

、精确性、快速性及综合性要

求

越

来

越

高

。随着计算机技术的出现及其快

速

发

展

，

对空间位置信息和其它属性类

信

息

进

行

统

一管理的地理信息系统也随之快

速

发

展

起

来

，

在

此

基

础

上进行空间信息

挖掘和知识发现是当前亟待解决的问题，也是GIS研究的热点和难点之一，地理信息

系统的空间分析作用也因此越来越凸显其重要性。地

理

信

息

系

统

（

Geographical

Information

System

，

Geo-Information

System

，

简

称

GIS），是在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布

数

据

进

行

采

集、存储、管理、运算、分析、

显

示

和

描

述的技术系统

。

地

理

信

息

系

统

处

理

和

管

理

的对象是多种地理空间实体数据

及

其

关

系

，包括空间定位数据

、

图

形

数

据

、

遥

感

图

像数据

、

属

性

数据等

，

用

于

分析和处理一定地理区域内分布

的

各

种

现

象

和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。GIS系统构成完整的地理信息系统主要由四个部分构成

，

即硬件系统、软件系统

、地理空间数据

和系统管理操作人员。其核心是软硬件系统，空间数据库反映了GIS的地理内容，而管理

人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。地理空间数据地

理

空

间

数

据

是

以

地

球

表

面

空

间

位

置

为

参

照

的

自

然

、

社

会

和

人

文

经

济

景

观

数

据

，

可

以

是

图

形

、

图

像

、

文

字

、

表

格

和

数

字

等

。

它

是

由

系

统

的

建

立

者

通

过

数

字

化

仪

、

扫

描

仪、

键盘、磁带机或其他系统通

讯输入

GIS

，是系统程序作用的对象，是GIS

所表达

的现实

世

界经过模型抽象的实质性内容。不同用途的GIS其地理空间数据的种类、精度均不相同。一般情况下包括如下三种数据：（1）

已知坐标系中的位置即

几

何

坐

标

，

标

识

地

理

景

观

在

自

然

界

或

包

含

某

个

区

域

的

地

图

中

的

空

间

位

置

，

如

经

纬

度

、

平

面直角坐标、极坐标等，采用数字化仪输入时通常采用数字化仪直角坐标或屏幕直角坐标。（2）

实体间的空间关系实

体

间

的

空

间

关

系

通

常

包

括

：

度

量

关

系

，

如

两

个

地

物

之

间

的

距

离

远

近

；

延

伸

关

系（

或

方

位

关系），定义了两个地物之间的方位；拓扑关系，定义了地物之间连通、邻接等关系，是GIS

分

析

中

最

基

本

的关系

，

其

中

包括了网络结点与网络线之间的

枢

纽

关

系

，边界线与面实体间的构成

关系，面实体与岛或内部点的包含关系等。（3）

与几何位置无关的属性即通常所说的非几何属性或简称属性，是与地理实体相联系的地理变量或地理意义。属性

分为定性和定量的两种，前者包括名称、类型、特性等，后者包括数量和等级；定性描述的属

性如土壤种类、行政区划等，定量的属性如面积、长度、土地等级、人口数量等。非几何属性

一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计得到。任何地理实体至少有一个属性，

而地理信息系统的分析、检索和表示主要是通过属性的操作运算实现的，因此，属性的分类系

统、量算指标对系统的功能有较大的影响。GIS功能与应用地理信息系统的核心问题可归纳为五个方面的内容：位置

、条件、变化趋势、

模式和模型，依据这些

问题，可以把GIS功能分为以下几个方面：1.

数据采集与输入即将系统外部原始数据传输到GIS系统内部之过程，并将这些数据从外部格式转换到系统便于处理的内

部格式的过程。多种形式和来源的信息存在着综合和一致化的过程。2.

数据编辑与更新数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。属性编辑主要与数据库管理结合在一起完成；图形编辑主要

包括拓扑关系建立、图形编辑、图形整饰、图幅拼接、投影变换以及误差校正等。数据更新则要求以新纪

录数据来替代数据库中相对应的数据项或纪录。3.

数据存储与管理数据存储与管理是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织。栅格模

型、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。4.

空间数据分析与处理空间查询是地理信息系统以及许多其它自动化地理数据处理系统应具备的最基本的分析功能；而空间

分析是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统与其它计算机系统的根本区别，模型分析是在地理信

息系统支持下，分析和解决现实世界中与空间相关的问题，它是地理信息系统应用深化的重要标志。5.

数据与图形的交互显示地理信息系统为用户提供了许多用于地理数据表现的工具

，GIS不仅可以输出全要素地图，也可根据

用户需要，输出各种专题图、统计图、表格等。6.

地理信息系统应用应用：测绘与地图制图

、资源管理、城乡规划、灾害预测、土地

调查与环境管理

、国防、宏

观决策等

方面表现出强大的生命力。地理信息系统以数字世

界表示自然界，具有完备的

空间特性，可

以存储和处理不同地理发展时期的大

量地理数据，并具有极强的空间信息综合分析能力，

是地理分析的有力工具。

因此，地理信息系统不仅要

完成管理大量复杂的地理数据之任务，更为重要的是要完成地理分析、评价、预测和辅助决策的任务。GIS技术与发展1.

网络GIS（Web-GIS）指基于Internet平台、客户端应用软件采用网络协议、运行在Internet上的地理信息系统。2.

组件式GIS（Com-GIS）是GIS技术与组件技术结合的产物。其基本思想是：把GIS的各种功能模块进行分类，划分为不同类

型的控件，每个控件完成各自相应功能；各个控件之间，以及GIS控件与其它非GIS控件之间，通过可视

化的软件开发工具集成起来，形成满足用户特定功能需求的GIS应用系统。3.

虚拟现实GIS（VR

GIS）虚拟现实GIS（Virtual

Reality

GIS，简称VR

GIS）在20世纪90年代开始出现，是一种专门用于研究地球

科学，或以地球系统为对象的虚拟现实技术，是虚拟现实与地理信息系统相结合的产物。近年来，VR

GIS甚至融入到Web-GIS和Com-GIS之中。理想的VR

GIS应包含下列特征：（1）

对现实的地理区域非常真实的表达；（2）

用户在所选择的地理带（地理范围）内外自由移动；（3）

三维（立体）数据库的标准GIS功能（查询、选择、空间分析等）；（4）

可视化功能必须是用户接口的自然整体部分。VR

GIS的特点：区域表达的真实性、空间、时间维的漫游、查询、用户和系统之间的交互作用；海

量丰富的信息等。4.

时态GIS（TGIS）时态GIS是相对于静态GIS而言的。现实中地理环境、事物和现象是不断发展变化的，但静态GIS

仅对其进行“快照”式表达，只关心某一瞬间的地理现象，对其前后的数据不保留，也没有比较分析。

而

时

态

GIS

将

时

间

概

念

引

入

到

GIS

中

，

跟

踪

和

分

析

空

间

数

据

随

时

间

的

变

化

，

不

仅

描

述

系

统

在

某

时

刻

的

状态，而且描述系统沿时间变化之过程，预测未来时刻将会呈现的状态，以获得系统变化的趋势。5.

互操作GIS目前GIS系统大多基于具体的、相互独立的和封闭的平台开发，采用各自不同的空间数据格式，

数据组织方式有很大差异，这使得不同GIS软件间交换数据很困难。为解决地理数据的共享和继承、

地理操作的分布与共享等需求，互操作GIS是一个新的GIS集成平台，实现了在异构环境下多个地理信

息系统或其应用系统之间的互相通信和协作。6.

3S集成虽然GIS在其理论和应用技术上有很大发展，但靠传统GIS的使用却不能满足目前社会对信息快速、

准确更新之要求。与GIS独立、平行发展的全球定位系统（GPS）和遥感

（RS）则为GIS适应社会发展

的需求提供了可能性。目前，国际上3S的研究和应用开始向集成化方向发展。这种集成应用中，GPS主要用于实时、快

速地提供目标的空间位置；RS用于实时提供目标及其环境的信息、发现地球表面的各种变化，及时对

GIS数据进行更新；GIS则是对多种来源的时空数据进行综合处理、集成管理和动态存取，作为新的集

成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。WebGIS系统技术架构后台：GeoServer、ArcGIS

Server

前端：OpenLayers、Leaflet.js

数据库：PostGIS、MySQL、Mon