无人机续航时间测试
22.5 22.4 22.3 22.3 23.1
测试了八旋翼无人机的空载和搭载相机两种情况下的续航时间，
无相机飞行
21.2
21.1 20.9
21.8 21.7
9分1秒
10 分 1 秒
飞行时间（秒）
21.6 21.4
有相机飞行
11 分1秒
12 分 1 秒 13 分 1 秒 14 分 1 秒 15 分 1 秒 16 分 1 秒 17 分 1 秒
主要内容
一 二
三 四
迫切性 无人机系统 应用技术 主要问题和几点建议
1 续航能力
受电池重0 分钟，只适用于小范围的数据采 集和核查。
（三）无人机实时现地观测
资源三号卫星影像
无人机实施现地观测视频截图
无人机飞过山坡后掉头向后监视阴坡
（三）无人机实时现地观测
资源三号卫星影像
无人机实施现地观测视频截图
无人机飞过山坡后悬停，向正下方监视坡底
二、在森林资源监测中的试用情况
（一）无人机航拍 （二）无人机实时现地观测 （三）无人机专项调查
4 0-12 5-12 0-12 4 0-12
1 1 1 1 1 1
>10 >20 >10 >20
>10 >20
<3cm
二类调查
<6cm
三类调查
<3cm
2 CCD相机几何标定
数码照片畸变示意图
几何纠正靶标板
几何标定
畸变矫正结果
2 CCD相机几何标定
原始影像
相机标定后的影像
3 影像地面定标
在航摄区域布设0.3m×0.3m规格的白板靶标作为控制点， 用差分GPS获取控制点的精确坐标值。 在影像拼接时导入实际控制点坐标，用于影像拼接及校准。
无人机在森林资源调查中的应用
徐泽鸿
二〇一五年十月
主要内容
一 二
三 四
迫切性 无人机系统 应用技术 主要问题和几点建议
一、迫切性
1
森林资源管理迫切需要更精准的数据支撑
2
林业调查队伍迫切需要提高装备水平
3
无人机应用迫切需要规范工作流程
1森林资源管理迫切需要更精准的数据支撑

林业调查周期要求更短，数据要求更精细。 无人机遥感系统具有机动、快速、分辨率高、适 用范围广等优点，适合林业调查的工作要求，能 增强林业调查工作能力。
4 影像数据处理
（1）影像拼接
获取影像数据航向重叠率大于70%， 旁向重叠率大于30%。 以像素点邻域为模板，通过跟踪相似度极值建立匹配信息并实现像素 的拼接。
承德371样地拼接结果（约200张照片）
4 影像数据处理
（2）影像相对几何纠正
以高分辨率资源三号数据为参考，对拼接后的无人机航片进行相对 几何校正，采集30个左右特征点作为控制点，相对校正误差0.4米
1分1秒
2分1秒
3分1秒 4分1秒 22 21.7 21.8 21.6 21.5 21.5 21.3 22.4 22.1 22 21.9 5分1秒 6分1秒 7分1秒 8分1秒 22.7 22.6 22.5 22.9
1 飞行方案研究
（1）多旋翼无人机与相机性能测试
最终将安全飞行时间定在13分钟内，安全飞行电压定在21V。
4 影像数据处理
（3）3D电子沙盘
二、在森林资源监测中的试用情况
（一）无人机航拍 （二）无人机实时现地观测 （三）无人机专项调查
（四）无人机林业应用展望 （五）无人机试用总结
（三）无人机实时现地观测
（三）无人机实时现地观测
资源三号卫星影像
无人机实施现地观测视频截图
采用观测无人机能够飞越面前的山头，观测另一侧山坡
2014年3月北京十三陵水库南岸新造林

通过正射影像能定位需要补植 的植株位置。
4 林地征占和林木采伐
无人机能够高效获取林地变化区域的影像数据
5 枯死木调查
北京十三陵柏树林航摄影像（2014年6月）
病死树木
6 其它专项调查
（1）森林健康状况调查
对变色树、异常林进行精确 定位，采集有效的影像资 料，辅助判断森林健康等 级。 清晰判别病虫害情况，获取 森林病虫害面积、程度。
二、无人机系统

传感器和平台： 航空遥感所用的传感器多为航空摄影机、 航空多谱段扫描仪和航空侧视雷达等；
飞机是航空遥感的主要平台。
二、无人机系统

遥感方式： 遥感方式除传统的航空摄影外，还有 多波段摄影、彩色红外和红外摄影、多波 段扫描和红外扫描、侧视雷达等成像遥感 ；也可进行激光测高、微波探测、地物波 谱测试等非成像遥感。
多光谱传感器
专业相机
激光雷达传感器
2 不同调查任务的无人机选型
航拍 观测 测量
比较因子 机型 主要载荷 载荷参数 云台 电池 起飞重量 遥控距离 续航时间
航拍 8旋翼专业无人机 佳能5D3 24mm定焦 5D3云台 16000毫安 10千克 5公里 13分钟
观测 4旋翼小型无人机 数码摄像头 数码变焦 集成云台 4420毫安 1280克 2公里 23分钟
测量 8旋翼专业无人机 激光雷达
激光雷达专用云台 22000毫安 15千克 5公里 13分钟

关键技术： • 海量数据存储、管理和分发技术； • 辐射纠正技术，包括系统辐射校正、大气校 正、频率补偿、噪声消除等； • 基本几何校正，纠正飞机和传感器以及外部 因素引起的几何变形； • 几何精校正，利用地面控制点进行精确的， 使图像数据与地面地理坐标系精确关联； • 进行图像增强，拼接，融合包括反差调整和 邻域增强等； • 森林主要调查因子反演技术。
（一）无人机航拍 （二）无人机实时现地观测 （三）无人机专项调查
（四）无人机林业应用展望 （五）无人机试用总结
（五） 无人机林业应用展望
1 基于光谱分析的植被类型和树种识别
获取不同地类光谱曲线，建立树种光谱数据库提高识别精度。
（五）无人机林业应用展望
2 三维建模森林蓄积估算
7.2m
（五）无人机林业应用展望
2 三维建模森林蓄积估算 样地原始数据
单木分割 单木分割效果
播放
（五）无人机林业应用展望
2、一类固定样地—2071号一类样地激光雷达数据分析
播放
冠层高度
地面海拔
（1）三维建模森林蓄积估算
松类各高度级胸径拟合曲线图
松类树高一元材积表
二、试用情况
（一）无人机设备选型
（二）无人机航拍 （三）无人机实时现地观测 （四）无人机专项调查
二、无人机系统

作业高度： 高空（10000米-20000米）； 中空（5000米-10000米）； 低空（<5000米）。
二、无人机系统

航空立体成像 飞机携带相机沿飞行线（或条带）获 取垂直航空像片。由于实际应用中多选用 航空像片的立体像对。因而成功的飞行， 航向重叠应为55%-65%，至少50%，一 般为60%，旁向重叠大致30%。
主要内容
一 二
三 四
迫切性 无人机系统 应用技术 主要问题和几点建议
三、应用技术
（一）无人机航拍 （二）无人机实时现地观测 （三）无人机专项调查
（四）无人机林业应用展望 （五）无人机试用总结
1 飞行方案研究
（1）多旋翼无人机与相机性能测试
通过对不同航高所拍摄的照片与进行实地测量结果进行计算，得 出分辨率与航高的关系如下表：
（五）无人机林业应用展望 （六）无人机试用总结
（六）无人机试用总结
（1）无人机影像分辨率达到了肉眼近地观测精度，可以部分替 代人工现地调查，在保证调查准确性和地类识别精度的同时，能减轻 调查人员的劳动强度。 （2）无人机可以实时获取森林资源高清航拍数据，基本具备承担 届中样地调查任务的能力，能够辅助森林资源年度出数、一类清查和 二类调查工作，提高调查效率和质量。 （3）无人机航摄机动灵活、时效性高，用于营造林核查、荒漠化 监察、林业执法、灾害评估等方面，满足调查技术要求的同时又能够 减少外业时间，具备很大的发展潜力。
（四）无人机林业应用展望 （五）无人机试用总结
（四）无人机专项调查
在昌平、顺义、延庆、塞罕坝林场、河北涉县等地进 行了十多次飞行试验验证：
1 森林资源调查
（1） 全国森林资源年度出数
非林地
灌木林地
灌木林地与非林地属性判别需调整
1 森林资源调查
（1） 全国森林资源年度出数
乔木林与非林地区划边界需调整
2 林业行政执法
（2）违法征占林地、毁林开荒等案件
无人机可以及时采集监测信 息，快速成图并发到执法监 督机构，林业执法部门通过 高清遥感影像，分析出森林 遭破坏的地点和程度，以便 及时对征占林地、毁林开荒 等毁林行为进行纠正和处 罚。
3 营造林核查

利用无人机拍摄的正射影像可 以计算造林的面积、株数，通 过统计死亡株数和总株数得出 成活率、保存率。
航 高（m）
50
100
200
300
400
500
实地长（m） 实地宽（m） 成果分辨率 (cm)
75 50
<1.5
150 100
<2.6
300 200
<5.2
450 300
<7.8
600 400
<10.4
750 500
<13
电池电压 5 23.7 23 23.4 23.8 10 15 25
20
0 0分1秒
无人机载荷系统

需要林业主管部门总结 经验，建立标准规范， 加强体系建设、队伍建 设。
飞行器
无人机综合场验证系统