简介： 成果简介： 课题来源：国家基础测绘科技计划 课题名称：应急状态下的固定翼无人机倾斜摄影关键技术研究 课题研究时间：2015年1月-2015年12月 课题总体简介：围绕当前防灾减灾工作中对多源遥感影像数据的新需求，针对复杂条件下无人机倾斜影像获取质量不足的问题，通过对五镜头倾斜航摄仪和无人机运载平台的研究与集成，构建固定翼无人机倾斜航摄系统，有效解决了小型无人机快速、有效获取倾斜影像的技术难题，形成复杂条件下固定翼无人机倾斜影像快速航摄能力。课题研究集成了一套微型化、轻量化的五镜头倾斜航摄仪；集成改造了一架机舱容量大、载荷量大、续航能力强、发动机系统性能稳定的固定翼无人机；实现了五镜头倾斜航摄仪和固定翼无人机运载平台的有效集成。研究实现了应急状态下倾斜影像高效获取和三维模型快速构建，以满足应急测绘保障中倾斜影像获取需求。进一步拓展应急保障成果服务形式，提升四川省应急测绘保障服务能力，为政府开展防灾减灾与应急指挥工作提供更为真实、可靠、多源的地理信息数据支撑。   成果创新性： 1、突破多镜头稳定同步曝光技术，实现高原、丘陵、平原等全地形下倾斜影像高效获取，显著提升高寒高海拔等复杂环境下的应急测绘保障能力。 提出采用加粗快门引线降低、快门线套绕磁环消除电磁干扰以及多相机快门线物理焊接相连避免插接故障解决抗震动问题三种方式解决传统无人机机载倾斜航摄仪的同步曝光难题。通过光电耦合器加装与改造实现光信号单向传输，提供抗共模干扰能力，抑制干扰并消除噪音，解决了五镜头倾斜航摄仪快速、有效、稳定获取影像的技术难题，并率先实现了川西高原、丘陵、平原等全地形倾斜影像高效获取，进一步拓展应急保障成果服务形式，有效提升高寒高海拔等复杂环境下的应急测绘保障能力。 2、创新航摄仪布局结构，集成快速高效、性能稳定、续航能力强的轻小型固定翼无人机倾斜航摄系统，显著优化倾斜影像获取工艺流程。 通过模块化结构设计，实现三镜头倾斜航摄仪与五镜头倾斜航摄仪的灵活换装。采用“一二二”顺序排列，优化航摄仪空间布局，提高倾斜相机在不同机型搭载应用可拓性，通过支架一个空心四面体和一个“T”形体铝材结构设计，及紧固螺丝连接，实现支架的轻量化、高强度与小尺寸，并集成快速高效、性能稳定、续航能力强的轻小型固定翼无人机倾斜航摄系统。同时针对应急状态作业特点，在五镜头倾斜摄影航摄仪安装与固定，运载平台校正，倾斜摄影航线等方面优化倾斜影像获取工艺流程，解决了航摄影像模糊、遮挡、抖动等难题。 专利成果：《5镜头倾斜摄影航摄仪》（实用新型专利1项）、《一种无人机飞行平台和无人机》（实用新型专利1项）。   成果独占性： 固定翼无人机倾斜航摄系统是我单位技术研发团队经过多年的技术攻关、不断积累得到的成果结晶，具有鲜明的专业性和独创性，相关技术已申请国家发明专利和软件著作权。因此，市场难以获取或复制这项技术。   成果盈利性： 本项目技术成果不仅针对应急领域，同时适用于空间地理信息获取、智慧城市建设等领域，对于提高灾害信息获取水平和获取效率具有重要作用。该技术成果在测绘生产中开展了大量应用示范，大大提高了测绘生产效率，增强了无人机飞行的安全性与稳定性。技术成果受到了国内外专家的好评，性能优异，可为用户大幅降低测绘生产作业成本。   成果持续性： 多年来，四川测绘地理信息局高度重视空间地理信息数据获取以及应急测绘保障能力建设等工作，不断开展了大量深入的理论和应用研究，具备扎实的应急测绘理论和应急测绘实战经验，科技团队涵盖测绘、遥感、地质、计算机等专业，长期致力于智慧城市建设等研究，具备持续创新和科研能力。   成果先进性： 项目研制集成的稳定、高效的固定翼无人机倾斜航摄系统由小型固定翼无人机搭载五镜头倾斜航摄仪组成的固定翼无人机倾斜航摄系统，突破目前在国内尚缺乏快速、高效、高精度、低成本获取倾斜影像的小型化、轻量化固定翼无人机倾斜航摄系统的不足，该项目的研究成果达到国内领先水平，并实现在川西高原地区快速、高效获取倾斜影像数据。 系统最大航程达300km，单架次最多可获取0.05米分辨率的倾斜航摄影像25平方千米，可在短时间内快速、稳定获取倾斜影像，大大降低倾斜摄影成本。集成后固定翼无人机倾斜航摄系统升限5500米，实现了在复杂地形条件下快速、高效获取倾斜影像数据，能适用于平原、丘陵、高原等各类复杂地形条件的航摄任务，为我省防灾减灾与应急测绘、数字城市与智慧城市建设等任务提供多维航空影像数据保障服务。 系统优势总体体现在实现多视立体倾斜摄影测量系统国产化、小型化成果应用。系统突破多镜头稳定同步曝光技术，解决了五镜头倾斜航摄仪快速、有效获取影像的技术难题，填补了川西高原倾斜影像获取的应用空白；通过创新设计航摄仪布局结构。实现五镜头倾斜摄影航摄仪的集成与应急状态下的应用。通过模块化结构设计，实现三镜头倾斜航摄仪与五镜头倾斜航摄仪的灵活换装；集成固定翼无人机倾斜摄影系统。解决倾斜航摄仪在有限空间的固定、减震、镜头视场角遮挡等技术难题，优化了倾斜影像获取工艺流程。   成熟度：12、利润级：开始盈利且利润超过总投入的10%   市场分析： 当前，我国正处于自然灾害和其他突发公共事件的多发频发易发期，各级政府以及地震、地质、水利、交通、能源等不同行业对三维地理信息具有强烈的需求。同时，随着信息化社会建设的需求，地理信息需求与应用推广前景良好。目前倾斜航摄系统在应急指挥、国土安全、城市管理等领域的应用越来越多。但是，现有无人机倾斜航摄系统存在系统稳定性差、故障点较多、故障频率较高、环境适应性不强等问题，一定程度上制约了倾斜影像的快速获取。针对以上问题，项目研究开展基于固定翼无人机倾斜航摄系统的关键技术研究，突破解决小型固定翼无人机快速、有效地获取高质量倾斜影像的技术难题，集成研究了拥有自主知识产权的轻量化、小型化、参数高标准化、性能稳定可靠、环境适应能力强的倾斜航摄仪和倾斜航摄系统，实现应急状态下倾斜影像安全、高效获取和三维模型快速构建，提升应急测绘保障能力，可为政府开展防灾减灾与应急指挥工作、智慧城市建设提供更为真实、可靠、多源的地理信息数据支撑。   商业模式分析： 课题通过自主技术研发突破多镜头同步曝光技术难题，实现五个镜头在高空、高频震动的复杂电磁环境下无相互干扰、且稳定同步曝光，并率先在川西高原、丘陵、平原等全地形下开展倾斜影像高效获取；系统技术成果已申请相关专利，相关权利归课题承担单位所有，同时，系统的推广应用与销售也是课题研究单位独有，商业竞争优势显著。   营销状况： 为满足广安市地理空间基础框架项目建设，利用项目研制的系统获取了广安市主城区和小平故里约103平方千米0.05米分辨率倾斜航空影像，制作完成了广安市实景三维模型。在广元市开展了倾斜航空摄影试点，获取了约19平方千米0.05米分辨率影像并制作实景三维模型，将地下管线数据加载到三维场景中，实现地上地下三维场景的一体化展示。在眉山市开展了70平方千米倾斜影像获取和三维模型制作，为眉山市地理信息公共服务平台数据更新提供数据服务。为服务于成都市天府国际机场建设规划需求，开展了新机场规划范围约51平方千米航飞和三维建模。