Esri探索“无人机+地理信息”应用新模式

近年来,随着轻型复合材料的广泛应用,卫星定位系统的成熟,电子与无线电控制技术的改进,尤其是多旋翼无人机结构的出现,全球无人机行业进入快速发展阶段。去年年底据IDC预测称,2019年全球无人机市场规模将达123亿美元。

最初,无人机主要应用于军事。但近年来,无人机产业逐渐从军用领域延伸到了民用领域,并且民用无人机市场呈现出迅猛增长的态势。而就其应用层面来说,当前我国诸多领域已显现出“无人机+行业应用”的蓬勃发展势头,在农林植保、电力巡检、测绘、安防、物流等领域都能看到无人机活跃的身影。

Esri中国无人机解决方案专家白旭阳认为,在无人机应用遍地开花的热闹景象背后,存在着应用模式不够多样化和灵活化,脱离行业需求,可操作性不强等现实问题。

Esri探索“无人机+地理信息”应用新模式-BIMBANK

白旭阳认为,就地理信息行业来说,其实“无人机+地理信息”远不等于航测。“无人机+地理信息”应以GIS行业应用为出发点,无人机的作用不局限于航测,而是作为信息采集平台。无人机航测强调的是成果精度,而面向GIS的无人机应用强调的是合理的成本、灵活的采集方法、恰当的空间精度、贴近行业工作流及良好的可操作性。具体特点在于充分考虑实施的可落地性;成果精度在可接受范围内即可,不应为了追求所谓高精度过多增加作业难度和成本;无人机选最适合业务需要的,而非最逼近预算的;重视业务工作流中无人机、飞控软件、GIS平台的良好集成,为信息采集、提取及使用提供快速而实用的解决方案。

白旭阳首先以利用无人机可见光波段提取植被应用方案为例,该方案强调用变通的VDVI算法,依靠无人机可见光低成本获取绿色植被的大致分布,优势是无需依赖近红外波段,成本低,可实时性强,结果比较准确。

植被分布信息常用于植被变化、生态环境研究、水土保持、气候变化等领域,具有非常重要的参考价值。以往业内人士往往会使用NDVI算法从多波段的卫星影像中提取植被分布信息。近年来轻小型无人机迅速普及,但其使用的摄像头无法获取NDVI算法所需的近红外波段,因此可以使用借鉴了NDVI算法的VDVI算法,通过可见光波段提取绿色植被分布。VDVI算法在软件中的实现至关重要,该算法仅依赖RGB三个可见光波段。

Esri探索“无人机+地理信息”应用新模式-BIMBANK

解决这个问题可以分为两个步骤:生产正射影像成果和使用VDVI算法提取绿色植被分布。首先,通过使用Esri桌面应用程序ArcGIS Pro中提供的OrthoMapping影像工作空间向导,可以实现正射影像生产工作。OrthoMapping支持无人机、卫星、数码航片和扫描航片四种类型的影像。它内置了多种相机参数,包括佳能、卡西欧、大疆等诸多主流品牌。设置完成后开始执行正射影像拼接,经过若干分钟即可得到正射影像成果。

Esri探索“无人机+地理信息”应用新模式-BIMBANK

第二步操作中,ArcGIS提供了13类共134种栅格函数,并支持自定义的影像计算流程。通过自定义的影像计算流程,可以在几秒内计算出某区域的绿色植被分布。使用同样的方法,从5个月前的正射影像中提取出绿色植被分布,成果设置为红色。接着可以在本地对比这5个月的植被覆盖变化,也可以将成果发布到ArcGIS Enterprise中。通过滤镜功能不难发现,这5个月内,1号区域由于没有再种植农作物而闲置,2号区域由于施工需要,由农田变为建筑用地。

Esri探索“无人机+地理信息”应用新模式-BIMBANK

白旭阳继续以应急快速成图为例,通过无人机+OrthoMaker,可以在应急场景中快速生成无人机相关影像成果,并可一键转发。他指出,在应急应用场景中,需要迅速掌握特定区域的相关情况。这时只需要飞手运用无人机在高空快速获取该区域的数张影像,然后通过使用ArcGIS OrthoMaker的新建工程,将这些原始的无人机影像拖动到浏览器端,即可完成OrthoMaker的影像上传设置。然后输入一定的相机参数,点击下一步,影像就能自动上传到服务器端。影像一旦上传完毕,后续所有工作都可在OrthoMaker的服务器端完成,整个计算过程无需客户端的等待和继续联网。OrthoMaker可以生成影像集合、DSM、DTM以及镶嵌正射影像四种成果。一般情况下,只需几分钟就能生成相关影像成果并以服务的形式对外共享。在这些成果基础上,可以进行后续操作,如通过卷帘形式快速查看现在与历史影像之间的区别,量算面积和距离、坐标,甚至量取特定区域的挖填方信息等。

Esri探索“无人机+地理信息”应用新模式-BIMBANK

Esri在今年3月底刚刚发布了最新版产品ArcGIS 10.7,不仅在影像方面增强了众多重要功能,而且还将平台的关键影像能力“搬上”云端,一举实现了云端影像管理与发布、云端影像地图生产、云端影像分析工作流、云端影像可视化与探索等应用需求,为用户带来全新的体验。

5月21-22日,“2019年Esri空间信息技术开发者大会”将在北京的中国科技会堂举行。届时,Esri的技术团队将在现场详细演示ArcGIS强大的影像处理能力以及“无人机+地理信息”带来的无限应用可能。

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