一种无人机森林巡航摄影技术方法与流程

本发明涉及一种获取森林参数和确定林火面积的方法，特别是一种利用无人机摄影测量技术进行森林巡航的方法，进而实现测区内森林参数的解算和林火面积的确定。

二、技术背景

从国内外发展现状来看，无人机技术已被广泛应用在了各行各业之中，而无人机摄影测量技术也被应用在了测绘和调查工作之中。近年来，无人机林业调查应用也越来越普遍，期待无人机航空摄影测量取代森林实地测量的愿望也越来越迫切，所以到目前为止，林业人都开始尝试使用无人机进行林业调查工作。但就目前的无人机摄影技术和摄影测量方案来看，无人机森林调查还不是很完善，都存在着或多或少的缺点和不足，主要体现在：

①外业工作量大，目前林业调查仍然以实地人工调查为主，工作量较大。

②价格昂贵，目前采用的林业无人机摄影多采用倾斜摄影的方式，无人机上一般需要安置5台数码相机和pos系统，费用较高。

③解算模型复杂，目前采用的无人机调查方案，其解算模型都较为复杂。

因此，在林业调查中，现阶段采用的调查方式，无论是人工实测还是无人机巡测，都存在着一定的缺陷和不足，如何寻求一种高效、快捷的森林调查方式显得尤为迫切。

三、发明的内容

为了克服以上提到的缺点和不足，更好地实现森林参数调查和林火因子确定，本发明提出一种利用无人机进行森林巡航摄影的技术方法。

本发明的目的是这样的：

利用无人机摄影测量技术，配合数码相机和智能手机，设计森林巡航无人机摄影装置安置方式和最佳摄影时间差，制定无人机巡航摄影测量方案，并通过航片拼接确定巡航面积，以及确定林火因子和面积，实现了无人机森林巡航自动摄影测量。

本项发明与现有传统方法相比具有以下优点：

(1)外业工作量大大减少，改变原先的人工实地调查的方式，利用无人机进行森林参数的获取，大大减少了外业工作量；

(2)价格适中，改变原先五目相机组合的无人机倾斜摄影方式，采用简单化的三目相机组合方式进行森林巡航；

(3)解算模型简便，利用最简单的数学模型和解算原理，准确计算出摄影时间间隔，计算出无人机巡航面积和获取林火因子，简便、快捷。

四、附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1相机安置方式示意图，其中1、2、3分别代表三台数码相机安置位置；

图2巡航无人机手机安置方式和相机摄影方式示意图，其中，m代表手机安置位置；

图3巡航无人机航向飞行示意图；

图4巡航无人机航线布设方案。

五、具体实施方式：

一种无人机森林巡航摄影技术方法与现有的森林参数调查方法相比，在工作模式和解算模型上作了较大的改进和创新，具体是：

(1)如图1所示，摄影相机选择和安置方式为：选择视场角β≥60°，定焦且焦距f≥20mm的数码相机作为摄影装置；在无人机底部横向并排安置三台摄影相机，其中，中间一台垂直向下安置，两侧两台分别倾斜60°安置，保证无人机摄影区域全覆盖；

(2)如图2所示，手机安置与使用方法：在无人机云台上方安置一部智能手机，并确定出手机中心与摄影相机的相对位置关系；借助手机记录摄影相机拍照瞬间的时刻ti、经纬度和高程(bi，li，hi)以及摄影瞬间的三个姿态角(ψi，ωi，κi)；利用三台安置好的摄影相机对待测区域进行全覆盖摄影；

(3)如图3所示，两次摄影时间差的确定方法如下：设定无人机飞行的航高h(km)和飞行速度v(km/h)，假定摄影相机的航向视场角为α，保证两张相邻航片之间的重叠区p≥10％，利用数学模型确定出两次摄影的时间差δt；

(4)如图4所示，相邻航片拼接和巡航面积确定方法：由经验可知，无人机巡航的半径范围可达20km，由于两张相邻航片之间的重叠区p≥10％，首先完成摄影航片的整体拼接，并利用数学模型②s≥20×2×v×t×90％＝36vt，确定无人机巡航的面积s；

(5)针对林火发生区，利用无人机进行森林巡航时，要根据林火实际情况，适当降低航高h，减慢巡航速度v，增大相邻航片的重叠度，使重叠区p≥60％，利用相邻航片立体像对解算原理，求得重叠区特征点的三维坐标(x，y，z)，进而确定出林火面积s0。。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种无人机森林巡航摄影技术方法。该技术是利用无人机摄影测量技术，配合数码相机和智能手机，设计森林巡航无人机摄影装置安置方式和最佳摄影时间差，制定无人机巡航摄影测量方案，并通过航片拼接建立数学模型确定巡航面积，以及获取林火因子和确定林火面积，实现了无人机森林巡航自动摄影测量。

技术研发人员：冯仲科;刘金成;邱梓轩
受保护的技术使用者：北京地林远景信息技术有限公司
技术研发日：2016.11.23
技术公布日：2018.05.29