關(guān)于無人直升機(jī)低空高精度三維激光遙感系統(tǒng)
無人直升機(jī)低空高精度三維激光遙感項(xiàng)目所屬的技術(shù)領(lǐng)域?yàn)榈厍蚩臻g信息技術(shù)領(lǐng)域。
隨著社會信息化程度的提高，空間信息已經(jīng)成為一個(gè)國家重要的經(jīng)濟(jì)資源。防災(zāi)減災(zāi)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查以及國防建設(shè)中諸多領(lǐng)域都需要高分辨率空間信息的支持，遙感數(shù)據(jù)獲取技術(shù)成為空間信息技術(shù)的重中之重。
經(jīng)濟(jì)建設(shè)的突飛猛進(jìn)，資源調(diào)查和環(huán)境監(jiān)測任務(wù)的周期越來越短，空間信息的需求日趨增多，常規(guī)衛(wèi)星和航空遙感手段己難以滿足應(yīng)用所需，特別是許多分辨率要求 高、時(shí)間要求快的應(yīng)急動態(tài)監(jiān)測缺乏有效可行的低空高精度三維地理信息的獲取手段。無人直升機(jī)低空高精度三維激光遙感系統(tǒng)為這種特殊需求提供了新的技術(shù)途 徑，并將成為眾多小范圍、危險(xiǎn)地區(qū)遙感監(jiān)測任務(wù)的最佳選擇。小型、低成本、高精度、可靠的無人直升機(jī)低空高精度三維激光遙感項(xiàng)目的研制向空間信息用戶展現(xiàn) 了廣闊的應(yīng)用前景，將成為一個(gè)具有巨大市場盈利潛能的高科技項(xiàng)目。
本項(xiàng)目使用了可自主飛行型的無人直升機(jī)為平臺，配備小型化新型機(jī)載三維激光雷達(dá)和高精度的慣性測量組合以及數(shù)據(jù)解算加工單元，使低空空間信息用戶便利地?fù)?有一種數(shù)據(jù)獲取、處理、應(yīng)用分析一體化的快速遙感技術(shù)手段，主要用于水利、電力、國土、海洋、城建、交通、鐵道、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、電信等行業(yè)的高精度遙感動態(tài) 監(jiān)測、突發(fā)性事件監(jiān)測、小范圍大比例尺三維建模，可滿足國家資源管理、環(huán)境保護(hù)、防災(zāi)減災(zāi)、生態(tài)建設(shè)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、信息化建設(shè)和社會服務(wù)對低空高分辨率三維 地理信息的緊迫需求。本項(xiàng)目的實(shí)施有助于低空遙感專業(yè)市場的形成和發(fā)展，其機(jī)動快速的響應(yīng)能力和多視角、多類型、高精度的探測能力以及低廉的運(yùn)營成本將使 遙感監(jiān)測的應(yīng)用面大大拓寬，可有效地解決我國當(dāng)前空間數(shù)據(jù)源不足、實(shí)效性不高的瓶頸問題，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重要的促進(jìn)作用。作為商業(yè)項(xiàng)目，它也勿庸置疑 地有著極其廣闊的市場前景。
項(xiàng)目的應(yīng)用優(yōu)勢
無人直升機(jī)在低空遙感領(lǐng)域的應(yīng)用具有獨(dú)特的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢使我們對項(xiàng)目的巨大市場需求和核心競爭能力充滿信心：
（1）機(jī)動快速的響應(yīng)能力
低空飛行，空域申請便利，降低了對天氣條件的要求。系統(tǒng)可垂直起降，降低了對起降場地的要求。升空準(zhǔn)備時(shí)間短、操作簡單。車載系統(tǒng)可迅速到達(dá)監(jiān)測區(qū)附近設(shè)站，進(jìn)行云下飛行。
（2）高分辨率圖像和高精度定位數(shù)據(jù)獲取能力
系統(tǒng)可獲取超高分辨率數(shù)字影像和定位數(shù)據(jù)，可針對特殊監(jiān)測目標(biāo)獲取全色波段、單波段、多波段、高光譜光學(xué)遙感數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行多角度攝影。系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)快速處理、應(yīng)用分析以及與其他數(shù)據(jù)源的快速融合處理功能。
（3）三維地表數(shù)據(jù)快速獲取和建模能力
系統(tǒng)攜帶的三維激光雷達(dá)可全天候、全數(shù)字、高精度獲取地表的三維數(shù)據(jù)，并通過協(xié)同作業(yè)的側(cè)視圖像進(jìn)行快速建模，可生成DEM、三維正射影像圖、三維傾斜影像、三維景觀模型、三維地表模型等三維可視化數(shù)據(jù)，便于進(jìn)行各類三維環(huán)境下應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。
（4）多種任務(wù)設(shè)備的應(yīng)用拓展能力
系統(tǒng)為多種小型遙感傳感器提供了良好的搭載平臺，如探地雷達(dá)、熱成像儀、氣象傳感器、合成孔徑雷達(dá)等，易于拓展監(jiān)測功能，以滿足多種快速監(jiān)測所需。
（5）遙感定標(biāo)能力
系統(tǒng)可進(jìn)行超低空采樣，有效地解決衛(wèi)星影像定標(biāo)問題，可促進(jìn)多光譜衛(wèi)星影像和多極化雷達(dá)衛(wèi)星影像的定量化應(yīng)用。
（6）綜合應(yīng)用能力
系統(tǒng)既可發(fā)揮其獨(dú)特的作用，又可與衛(wèi)星遙感、航空遙感及地面監(jiān)測手段綜合應(yīng)用。
（7）低廉的運(yùn)營成本，便利的系統(tǒng)維護(hù)
系統(tǒng)的租賃費(fèi)用較低，用戶無須一次性大量投資，運(yùn)營成本、維護(hù)成本和操作手的培訓(xùn)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于載人機(jī)系統(tǒng)。
（8）完善的售后服務(wù)保障
企業(yè)建立的飛行器跟蹤管理、用戶培訓(xùn)、系統(tǒng)維護(hù)、合作開發(fā)等技術(shù)支持和租后服務(wù)措施，為該類高技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)入市場運(yùn)營提供了保障。
BVE無人直升機(jī)低空高精度三維激光掃描系統(tǒng)
BVE公司成立于1995年，創(chuàng)建伊始企業(yè)就致力于高科技產(chǎn)業(yè)。在引進(jìn)世界先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上自主創(chuàng)新、不斷挑戰(zhàn)新高，在低空空間技術(shù)和航空科技領(lǐng)域取得了 長足的進(jìn)步和發(fā)展，并由此向世人展現(xiàn)了“BVE低空空間技術(shù)”在各領(lǐng)域應(yīng)用的美好前景。由必威易獨(dú)創(chuàng)的“空中影像”品牌名譽(yù)海內(nèi)外，他極大的促進(jìn)了新型空 間信息產(chǎn)品類型的產(chǎn)生和應(yīng)用，促進(jìn)空間信息產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)的結(jié)合并創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為國家建立一種新的市場需求和應(yīng)用價(jià)值。
早在2004年BVE就開始了“無人直升機(jī)低空高精度三維激光掃描系統(tǒng)”的探索和研究并進(jìn)行了一系列國際間的技術(shù)合作。“無人直升機(jī)低空高精度三維激光掃 描項(xiàng)目”的核心是基于可自主飛行的無人直升機(jī)飛行平臺和精確的姿態(tài)測量單元。歷經(jīng)無數(shù)次的飛行實(shí)踐和科學(xué)研究BVE開發(fā)成功了第一代、第二代測控飛行和第 三代智能化可自主飛行的無人直升機(jī)系統(tǒng)（空中機(jī)器人）并最終完成商業(yè)化應(yīng)用，其中基于動態(tài)逆理論的飛行控制以及H∞的算法達(dá)到國際先進(jìn)水平。2008年 “BVE的無人直升機(jī)低空高精度三維激光掃描系統(tǒng)”項(xiàng)目獲得了國家的大力支持并迅速發(fā)展，目前BVE正與國家級別的研究機(jī)構(gòu)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合推進(jìn)項(xiàng)目成果在各領(lǐng)域 的商業(yè)化應(yīng)用。
第一代無人直升機(jī)三維激光掃描系統(tǒng) 第二代無人直升機(jī)三維激光掃描系統(tǒng)
應(yīng)用領(lǐng)域
1）水利
在 行使流域規(guī)劃、水利項(xiàng)目、水資源管理、水污染控制、防汛抗旱調(diào)度、流域治理和開發(fā)、水土保持生態(tài)建設(shè)等管理職能時(shí)既需要衛(wèi)星和航空遙感手段進(jìn)行大面積宏觀 監(jiān)測，又需要快速高精度監(jiān)測手段。水利行業(yè)裝備無人直升機(jī)三維激光遙感系統(tǒng)可用于流域水土保持、水調(diào)度指揮、水質(zhì)評價(jià)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、防洪、防凌監(jiān)測以及 基礎(chǔ)測繪和重點(diǎn)工程制圖等。
2）電力
水電工程環(huán)境大都十分險(xiǎn)峻，設(shè)計(jì)和施工不可缺少的大比例尺地形圖成圖技術(shù)還停留在人工測制階段，為了獲取高精度空間數(shù)據(jù)，常需付出生命的代價(jià)。由于測圖范 圍小，使用常規(guī)航空攝影手段成本高、周期長,用戶無法承受。車載無人直升機(jī)系統(tǒng)無須場地，可云下飛行、姿態(tài)平穩(wěn)，特別適合惡劣地形條件下高精度工程制圖。 此外，系統(tǒng)搭載的三維激光雷達(dá)和熱成像設(shè)備可用于電力線巡線和故障檢測。
三維激光在電力巡線中的應(yīng)用
3）海洋
無人直升機(jī)遙感系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于海岸帶資源環(huán)境監(jiān)測、近海污染監(jiān)測、海島資源調(diào)查、重點(diǎn)海洋工程制圖及極地科學(xué)考察和水色遙感，國家海洋局下屬各分局以及沿海城市相關(guān)部門均對該項(xiàng)新型技術(shù)有應(yīng)用需求。
4)小城鎮(zhèn)規(guī)劃
中 國城市化發(fā)展迅速，目前有數(shù)以萬計(jì)的小城鎮(zhèn)規(guī)劃缺乏高精度空間信息源。其中有許多小城鎮(zhèn)地處邊遠(yuǎn)地區(qū)、面積?。◣椎綆资椒焦铮?、分布散，采用常規(guī)航空 攝影手段不經(jīng)濟(jì)、采用人工測量手段條件困難，無人機(jī)直升遙感系統(tǒng)可為1：500、1:1000、1:2000、1:5000規(guī)劃制圖經(jīng)濟(jì)、快速的提供數(shù)據(jù) 源。
應(yīng)用場景（1）
5）交通
在公路和水路工程建設(shè)、運(yùn)營維護(hù)、污染監(jiān)測、安全保障、救援指揮中離不開機(jī)動快速的遙感監(jiān)測系統(tǒng)，目前主要使用直升機(jī)為航空平臺，成本過高、人員危險(xiǎn)。因此，交通部各直屬海事局、環(huán)保中心、海上搜救中心以及各大高速公路指揮部均是無人直升機(jī)遙感系統(tǒng)的熱衷用戶。
高等級公路的三維建模
6）林業(yè)
在 林業(yè)資源調(diào)查、森林健康監(jiān)測、野生動植物保護(hù)、森林防護(hù)、火災(zāi)監(jiān)測、退耕還林監(jiān)測、荒漠化治理中急需低成本快速高精度遙感監(jiān)測手段，林業(yè)局下屬各林業(yè)調(diào)查 規(guī)劃設(shè)計(jì)院、航空護(hù)林總站、森林資源監(jiān)督辦、防治荒漠化管理中心、野生動植物保護(hù)中心等單位將成為無人直升機(jī)遙感系統(tǒng)的用戶。
7）環(huán)保
隨著生態(tài)建設(shè)的需求，環(huán)保部門急需快速監(jiān)測手段進(jìn)行各類污染源及其擴(kuò)散態(tài)勢的監(jiān)測，為環(huán)境治理提供依據(jù)，無人直升機(jī)遙感系統(tǒng)可快速監(jiān)測各類氣體、液體、固體污染狀況。
8）鐵路
鐵路選線、規(guī)劃設(shè)計(jì)中1：2000、1:5000、1:1萬地形圖和規(guī)劃制圖仍急缺高精度遙感數(shù)據(jù)，無人直升機(jī)系統(tǒng)為該類條狀影像數(shù)據(jù)的獲取提供了便利。
9）國土測繪
農(nóng)村地塊調(diào)查是新一輪中國國土測繪的重點(diǎn)項(xiàng)目。由于比例尺大、地塊破碎、數(shù)據(jù)獲取的任務(wù)量大，使用常規(guī)航空攝影成本過高，無人直升機(jī)系統(tǒng)成為首選的技術(shù)手段。
10）場館建設(shè)
有許多重要場館和景觀需要建設(shè)。這些重要標(biāo)志的三維數(shù)據(jù)采集和景觀建模使用無人直升機(jī)系統(tǒng)比有人機(jī)系統(tǒng)成本低、時(shí)效高。對于場館建設(shè)監(jiān)理、驗(yàn)收、維護(hù)以及內(nèi)部設(shè)施安裝、使用規(guī)劃和城市宣傳必不可少。
風(fēng)景區(qū)三維建模
11) 地質(zhì)勘查
系統(tǒng)搭載探地雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)后可用于探礦、埋藏物體定位、路基檢測、深層基巖剖面、斷裂帶、沉積研究、河及湖底形態(tài)、土壤和聚集物成像、地下水研究、地下管線測量等。
12）災(zāi)情監(jiān)測
中國洪災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，災(zāi)前預(yù)警、災(zāi)時(shí)監(jiān)測、災(zāi)后重建等需對災(zāi)區(qū)進(jìn)行多次反復(fù)遙感動態(tài)監(jiān)測，使用無人機(jī)系統(tǒng)不僅時(shí)效性高，而且成本較低?？针y、海難、城市災(zāi)害等救援和災(zāi)情監(jiān)測對時(shí)間的要求都十分緊迫，無人直升機(jī)系統(tǒng)成為首選的快速響應(yīng)手段。
系統(tǒng)組成
平面激光航掃儀原理圖
三維激光掃描系統(tǒng)原理
無人直升機(jī)三維激光掃描系統(tǒng)主要性能
高程精度（相對）：地面二維精度為15cm；絕對精度可達(dá)10cm：
系統(tǒng)重量：120公斤（掃描儀部分18公斤）
續(xù)航時(shí)間：60分鐘
激光波長： 近紅外
掃描范圍： ± 40 度
巡航速度：40公里/小時(shí)
使用溫度：-15-+40度
總長度：3700毫米
總高度：1100毫米
應(yīng)用場景（2）
合作模式
本項(xiàng)目BVE公司愿與行業(yè)中有專業(yè)優(yōu)勢的合作伙伴緊密合作長期發(fā)展。開拓基于無人直升機(jī)平臺的三維激光專業(yè)市場形成產(chǎn)業(yè)鏈，為最終用戶提供完善的服務(wù)和產(chǎn)品。該項(xiàng)技術(shù)的高端應(yīng)用將形成對社會進(jìn)步有重要意義的高科技產(chǎn)業(yè)。
成套系統(tǒng)銷售，機(jī)載系統(tǒng)銷售，租賃服務(wù)，掛載實(shí)驗(yàn)，配套，合資開發(fā)等。
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