无人机在区域土地利用动态监测中的应用

论文摘要

随着国民经济的持续发展,城市规模和功能不断扩展,国土管理部门对高分辨率遥感影像的需求越来越迫切,对其时效性的要求越来越高。微型无人机低空摄影测量系统是一种近几年发展起来的新技术,已成为卫星遥感和载人航空摄影测量的有效补充手段,其特点是:(1)低空飞行,空域申请便利,降低了对天气条件的要求。飞行系统升空准备时间短、操作简单、运输便利。车载系统可迅速到达监测区附近设站,可进行云下飞行。(2)系统可获取超高分辨率数字影像和定位数据,并可针对特殊监测目标搭载全色波段、单波段、多波段等传感器,并可进行多角度摄影。系统具备数据快速处理、应用分析以及与其他数据源的快速融合处理功能。(3)系统为多种小型遥感传感器提供了良好的搭载平台,如探地雷达、热成像仪、气象传感器、合成孔径雷达等,易于拓展监测功能,以满足多种快速监测所需。(4)系统的置建费用较低,运营成本、维护成本和操作手的成本远远低于载人机系统。本文以无人机在鄂尔多斯市东胜区航拍数据资料为基础,开展了无人机航测遥感图像的处理、解译、外业复核等工作,建立了无人机航测遥感数据获取、处理、应用的完整作业流程,为无人机遥感在区域土地利用动态监测的应用进行了技术探索和应用实践。本文主要的研究内容包括:(1)结合卫星遥感及载人航天遥感的技术特点,阐述了无人机低空航摄系统的原理和方法,研究了东胜区城区0.2米分辨率无人机航摄的数据采集的作业流程。(2)研究了通过外业控制测量,来获取无人机内业加工所需的各类纠正参数的作业方法。(3)阐述了基于解析空中三角测量的理论基础,预处理无人机航空像片的方法,研究了0.2米高分辨率航空数字正射影像(DOM)的处理流程,建立了土地利用动态监测基础数据库模型。(4)开发了“区域土地利用动态监测系统”,实现了区域土地利用动态监测的数据管理、监测对比、统计查询、分析评价等业务功能。(5)以2009年、2010年东胜区航拍数据资料为试验数据,应用区域土地动态监测系统,得出东胜区土地利用动态监测结果,并进行综合分析和评价,验证了无人机在区域土地利用动态监测中应用的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 遥感技术在土地利用动态监测中的应用
• 1.3 无人机航空遥感在区域土地利用动态监测中的优势
• 1.4 研究内容和论文组织
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 论文组织
• 2 高精度微型无人机低空摄影测量系统
• 2.1 无人机遥感系统概述
• 2.2 无人机与航空、航天遥感平台对比
• 2.3 本试验无人机系统及工作原理
• 2.3.1 飞行控制系统
• 2.3.2 地面站系统
• 2.3.3 航拍摄像系统
• 2.4 本试验无人机性能
• 2.5 本章小结
• 3 无人机航空遥感数据获取
• 3.1 无人机试验区基本概况
• 3.1.1 摄区自然概况
• 3.1.2 摄区气候概况
• 3.1.3 摄区社会经济条件
• 3.2 东胜区域无人机数据采集
• 3.2.1 无人机飞行航线设计及资料准备
• 3.2.2 无人机外业航拍
• 3.3 本章小结
• 4 外业控制测量
• 4.1 基础控制测量
• 4.2 像片控制测量
• 4.2.1 控制点的布设
• 4.2.2 像片控制点的判刺
• 4.2.3 像片控制点的整饰
• 4.2.4 控制点的编号
• 4.2.5 像片控制点的平面测量
• 4.2.6 高程测量
• 4.2.7 像片控制点的观测、记薄与计算
• 4.3 本章小结
• 5 无人机航空遥感数据预处理
• 5.1 理论基础
• 5.1.1 解析空中三角测量
• 5.1.2 航片正射纠正
• 5.2 精度控制
• 5.2.1 控制测量
• 5.2.2 数字高程模型（DEM）
• 5.2.3 数字正射影像图（DOM）
• 5.2.4 地形分类
• 5.3 航空影像处理
• 5.3.1 空三加密
• 5.3.2 DEM、DOM 制作
• 5.3.3 分幅与编号
• 5.4 本章小结
• 6 区域土地利用动态监测系统设计与实现
• 6.1 系统总体设计
• 6.1.1 系统结构设计
• 6.1.2 网络结构设计
• 6.1.3 软件平台设计
• 6.2 区域土地利用动态监测系统基础数据库建设
• 6.2.1 数据库设计
• 6.2.2 数据组织和管理
• 6.3 系统功能设计
• 6.3.1 数据管理
• 6.3.2 空间分析与查询统计
• 6.3.3 叠加对比
• 6.3.4 并列对比
• 6.3.5 地类变化勾绘
• 6.3.6 统计分类
• 6.3.7 图表输出
• 6.3.8 数据提取和分发
• 6.4 本章小结
• 7 东胜区土地动态监测结果及分析
• 7.1 东胜区土地利用动态变化监测结果统计
• 7.2 东胜区土地利用动态变化监测结果分析
• 7.2.1 东胜区土地利用特点
• 7.2.2 东胜区土地利用存在的主要问题
• 8 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录