无人机航空摄影测树技术研究

发布时间：2017-04-15 06:09

  本文关键词：无人机航空摄影测树技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：森林资源调查是进行森林经营的必要前提,也是森林可持续发展研究领域的热点之一。通过森林资源调查获取相应林分的森林资源信息,进而提高森林经营的效率,促进森林生态、经济功能的共同发挥,为人民的生产生活提供良好的环境。但是,随着时代的不断发展,无论是传统的森林资源调查方法,还是普通航空摄影测量调查方法,都存在效率低、周期长、成本高以及稳定性差等方面的缺陷,导致森林资源调查工作的发展遇到了瓶颈。如何在克服以上缺陷的基础上,进行更加高效准确的森林资源调查已成为当前亟需解决的问题之一。 首先,本文在研究总结了国内外研究成果的基础上,结合对森林资源调查实际需求的分析,将多旋翼无人机与3D数码相机相结合,集成了一套能够提取森林植被信息的无人机航空摄影测量系统。其次,本文通过对遥感影像数据的后处理过程的研究,设计并实现了无人机航空影像处理系统。该系统可以通过对航空影像的处理和判读,实现对森林调查因子的提取,并结合所获取的影像实现对林班进行区划和林图制图等功能。最后,通过在鹫峰林场的实验,用影像处理系统对鹫峰林场的航空影像进行处理,并利用该系统分析影像光谱及纹理特征,获取了森林主要特征参数：单木树高、单木冠幅、林分郁闭度和林分蓄积量等,证明了用无人机航空摄影测量技术来提取森林因子的方法是可行的。 结果表明：通过在鹫峰实验林场的实地验证发现,在利用无人机航空影像立体像对判读单木树高的实验中,最大相对误差16%,最小相对误差0%,整个实验精度达到93.67%；单木树冠进行提取试验中,立体像对法相对误差为0.08%,面向对象分割法平均相对误差为0.07%,均达到林业测量要求,两种方法样本精度分别为：92.19%和94.31%；其他森林主要特征参数的精度也均能符合森林资源调查的精度要求,且个别方面优于传统林业实地调查方法。 终上所述,与传统森林资源调查方法相比,无人机航空摄影测树方法,具有以下优势：①机动快速的响应能力；②影像获取方便快捷；③受气候条件影响小；④使用成本低。能够为森林资源调查工作提供决策辅助,所设计开发的软硬件系统可为森林资源调查工作的开展提供技术支撑。
【关键词】：多旋翼无人机 3D数码相机 航空影像 森林调查因子
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P231;S757.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1. 引言10-21
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 研究目的与意义14-15
• 1.4 研究内容与方法15-16
• 1.4.1 研究内容15
• 1.4.2 研究方法15
• 1.4.3 技术路线15-16
• 1.4.4 主要创新点16
• 1.5 研究区概况16-18
• 1.5.1 地理位置16-17
• 1.5.2 自然条件17-18
• 1.6 数据来源18-20
• 1.6.1 无人机航空摄影测量影像数据18-19
• 1.6.2 样地外业调查数据19-20
• 1.7 本章小结20-21
• 2. 无人机航空摄影测量21-33
• 2.1 无人机航空摄影测量系统的组成21
• 2.2 无人机航空摄影测量系统应用现状21-25
• 2.3 无人机遥感传感器类型与原理25-26
• 2.4 无人机航空摄影测量的特点26-28
• 2.4.1 无人机航空摄影测量的优点27
• 2.4.2 无人机航空摄影测量的缺点27-28
• 2.5 航空摄影航高确定28-29
• 2.6 无人机航测工作流程29-30
• 2.7 像控点布设与量测30-32
• 2.7.1 像控点布设30-31
• 2.7.2 像控点量测31-32
• 2.8 影像数据处理32
• 2.9 本章小结32-33
• 3. 无人机系统集成33-50
• 3.1 无人机选型与改装33-36
• 3.1.1 选型要求33-34
• 3.1.2 入门机型34-36
• 3.2 数码相机选型与标定36-40
• 3.2.1 相机参数37-38
• 3.2.2 相机标定38
• 3.2.3 试验结果与分析评价38-40
• 3.3 云台选型与改装40-43
• 3.4 飞控系统选型43-45
• 3.5 蓝牙电台45
• 3.6 地面站系统及软件45-49
• 3.7 本章小结49-50
• 4. 无人机摄影处理系统设计与实现50-62
• 4.1 无人机影像处理流程50-51
• 4.2 系统总体设计51-52
• 4.3 软件开发环境52-54
• 4.4 系统界面设计54-59
• 4.5 系统主要功能实现59-61
• 4.6 本章小结61-62
• 5. 无人机航空摄影森林特征参数提取62-78
• 5.1 数据及其预处理62-65
• 5.1.1 影像获取62-63
• 5.1.2 影像预处理63-65
• 5.2 单木树高提取65-67
• 5.2.1 树高提取基本原理65-66
• 5.2.2 单木树高提取结果与精度分析66-67
• 5.3 单木冠幅提取67-74
• 5.3.1 立体像对法提取单木冠幅68
• 5.3.2 面向对象分割法提取单木冠幅68-73
• 5.3.3 单木树冠提取精度分析73-74
• 5.4 林分郁闭度估测74-75
• 5.5 其他林分参数观测75-77
• 5.5.1 林分平均冠幅估测76
• 5.5.2 林分蓄积量估测76-77
• 5.6 本章小结77-78
• 6. 结论与展望78-80
• 6.1 结论与分析78-79
• 6.2 不足与展望79-80
• 6.2.1 不足之处79
• 6.2.2 研究展望79-80
• 参考文献80-85
• 个人简介85-86
• 导师简介86-87
• 导师简介87-88
• 获得成果目录88-89
• 致谢89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李兵;岳京宪;李和军;;无人机摄影测量技术的探索与应用研究[J];北京测绘;2008年01期

2 冯仲科,殷嘉俭,贾建华,南永天;数字近景摄影测量用于森林固定样地测树的研究[J];北京林业大学学报;2001年05期

3 冯仲科;赵英琨;邓向瑞;臧淑英;;三维前方交会法测量树高及其精度分析[J];北京林业大学学报;2007年S2期

4 谷宁;冯仲科;罗旭;;基于无人飞行器航测建立数字高程模型研究[J];北京林业大学学报;2007年S2期

5 臧淑英;王佳;熊妮娜;冯仲科;;应用高分辨率遥感影像与GIS技术建立林场级森林资源管理信息系统[J];北京林业大学学报;2008年S1期

6 杨伯钢;董明;祝晓坤;冯仲科;;基于遥感影像的北京林地动态监测应用研究[J];北京林业大学学报;2008年S1期

7 王娟;吕兆峰;;无人机摄影测量系统相机参数的设定[J];北京农业;2011年18期

8 鲁恒;李永树;何敬;任志明;;无人机低空遥感影像数据的获取与处理[J];测绘工程;2011年01期

9 林宗坚,宣文玲,孙杰,王东;由小面阵CCD组合构成宽角航空相机[J];测绘科学;2005年01期

10 李学友;IMU/DGPS辅助航空摄影测量综述[J];测绘科学;2005年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘淑慧;无人机正射影像图的制作[D];东华理工大学;2013年

  本文关键词：无人机航空摄影测树技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：307772