科创中国

行业领域

高技术服务业

需求背景

一、技术发展的必然趋势

1. 无人机技术的快速发展：近年来，无人机技术取得了显著进步，其飞行稳定性、航拍精度和数据处理能力不断提升。这使得无人机在航拍测绘领域的应用成为可能，并逐渐成为主流技术之一。
2. 测绘技术的需求升级：传统的测绘方法存在操作繁琐、受地形环境影响大、效率低等问题。随着数字化测绘的推进，对测绘技术的要求也越来越高。无人机实时航拍立体成像技术以其高效、准确、灵活的优势，成为满足这一需求的重要选择。

二、广泛的应用领域

1. 城市规划：无人机可以实时获取城市的三维影像数据，为城市规划提供精确的地理信息支持。通过无人机航拍，可以清晰地看到城市的建筑布局、道路网络、绿化情况等，有助于优化城市布局，提高城市规划的科学性和合理性。
2. 农业监测：在农业领域，无人机可以实时监测农作物的生长情况，包括作物的高度、密度、病虫害等。通过无人机航拍获取的立体影像数据，可以生成高精度的农作物分布图和生长状况图，为农业管理提供科学依据。
3. 自然灾害应对：在自然灾害发生时，无人机可以快速进入灾区进行航拍，实时获取灾区的三维影像数据。这些数据对于评估灾害损失、制定救援方案、指导灾后重建等具有重要意义。
4. 交通管理：无人机实时航拍立体成像技术还可以应用于交通管理领域。例如，在交通事故现场，无人机可以快速获取事故现场的三维影像数据，为交警提供精确的现场信息，提高事故处理的效率和准确性。

三、技术挑战与需求

1. 实时数据处理能力：无人机实时航拍立体成像技术需要强大的实时数据处理能力。如何从无人机实时传回的少量照片中快速执行空三算法解算相片外方位参数，并在照片中侦测目标的特征点（同名点），从而重建三维坐标并进行测量及应用分析，是当前面临的主要技术挑战之一。
2. 高精度与高效率：为了满足实际应用的需求，该技术需要在保证高精度的同时提高处理效率。这要求算法的优化和硬件的支持相结合，以实现快速、准确的三维重建和测量。

需解决的主要技术难题

1. 快速执行空三算法：如何从无人机实时传回的少量照片（数张）中，快速执行空中三角测量（空三）算法，以解算相片的外方位参数。这要求算法具有高效性和准确性，以在极短的时间内完成复杂的三维空间计算。
2. 特征点提取与匹配：在照片中侦测目标的特征点（同名点），并进行精确匹配。特征点的提取和匹配是三维重建的关键步骤，其准确性和效率直接影响到后续的三维坐标重建和测量精度。
3. 三维坐标重建：基于解算出的相片外方位参数和匹配的特征点，快速重建目标的三维坐标。这一步骤需要处理大量的三维数据，并进行复杂的计算和优化，以确保重建结果的准确性和可靠性。
4. 实时性要求：技术必须满足实时性要求，即在无人机拍摄到照片后，能够迅速完成上述所有步骤，并在数十秒之内完成三维重建和测量。这对于许多应用场景（如交通事故现场测量）至关重要。

期望实现的主要技术目标

1. 空间分辨率：航拍图像的空间分辨率应达到≤5厘米，以便清晰识别和测量地物。
2. 立体成像精度：立体成像的测量精度应达到±10厘米以内，用于准确获取地物的三维信息。
3. 实时数据处理：实时图像处理和地物探测的延迟应小于2秒，以实现快速响应和动态监测。
4. 探测范围：无人机的有效探测范围应达到≥10公里²，能够覆盖较大的区域进行详细测量。
5. 高度适应性：无人机在不同高度下的飞行稳定性和成像质量应保持一致，飞行高度范围应在50米至500米之间。

需求解析

解析单位：广东省广州市 解析时间：2024-09-11

于恩宁

广州市科学技术协会

四级调研员

综合评价

基于无人机实时航拍立体成像的地物探测及测量技术对产业发展的重大意义 1.该技术对多个产业具有深远影响。首先，在测绘领域，它显著提高了地理数据获取的效率和精度，为城市规划、地质勘探等提供了重要支持。其次，在农业、林业等行业，该技术能够实时监测作物生长、病虫害情况以及森林资源变化，为精准农业和生态保护提供数据基础。此外，该技术还广泛应用于环境监测、应急救援等领域，对推动相关产业的技术进步和产业升级具有重要意义。 2.实现基于无人机实时航拍立体成像的地物探测及测量技术，确实需要跨行业专家的共同努力。这包括无人机技术、图像处理、三维重建、地理信息系统等多个领域的专家。无人机技术专家负责无人机的设计与优化，确保其在复杂环境中的稳定飞行；图像处理专家则负责处理无人机传回的图像数据，提取有用信息；三维重建专家利用图像处理结果构建三维模型；地理信息系统专家则将三维模型与现有地理信息数据进行整合，实现地物的精准探测与测量。 4.组建跨学科研发团队：整合无人机技术、图像处理、三维重建、地理信息系统等领域的专家，形成紧密的研发团队。

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