近年來,隨著輕型復合材料的廣泛應用,衛星定位系統的成熟,電子與無線電控制技術的改進,尤其是多旋翼無人機結構的出現,全球無人機行業進入快速發展階段。去年年底據IDC預測稱,2019年全球無人機市場規模將達123億美元。
最初,無人機主要應用于軍事。但近年來,無人機產業逐漸從軍用領域延伸到了民用領域,并且民用無人機市場呈現出迅猛增長的態勢。而就其應用層面來說,當前我國諸多領域已顯現出“無人機+行業應用”的蓬勃發展勢頭,在農林植保、電力巡檢、測繪、安防、物流等領域都能看到無人機活躍的身影。
然而,知名地理信息系統(GIS)技術與服務提供商Esri中國無人機解決方案專家白旭陽認為,在無人機應用遍地開花的熱鬧景象背后,存在著應用模式不夠多樣化和靈活化,脫離行業需求,可操作性不強等現實問題。
白旭陽認為,就地理信息行業來說,其實“無人機+地理信息”遠不等于航測。“無人機+地理信息”應以GIS行業應用為出發點,無人機的作用不局限于航測,而是作為信息采集平臺。無人機航測強調的是成果精度,而面向GIS的無人機應用強調的是合理的成本、靈活的采集方法、恰當的空間精度、貼近行業工作流及良好的可操作性。具體特點在于充分考慮實施的可落地性;成果精度在可接受范圍內即可,不應為了追求所謂高精度過多增加作業難度和成本;無人機選最適合業務需要的,而非最逼近預算的;重視業務工作流中無人機、飛控軟件、GIS平臺的良好集成,為信息采集、提取及使用提供快速而實用的解決方案。據了解,即將于5月21-22日召開的“2019年Esri空間信息技術開發者大會”上,將有無人機應用模式的專題探討。
白旭陽首先以利用無人機可見光波段提取植被應用方案為例,該方案強調用變通的VDVI算法,依靠無人機可見光低成本獲取綠色植被的大致分布,優勢是無需依賴近紅外波段,成本低,可實時性強,結果比較準確。
植被分布信息常用于植被變化、生態環境研究、水土保持、氣候變化等領域,具有非常重要的參考價值。以往業內人士往往會使用NDVI算法從多波段的衛星影像中提取植被分布信息。近年來輕小型無人機迅速普及,但其使用的攝像頭無法獲取NDVI算法所需的近紅外波段,因此可以使用借鑒了NDVI算法的VDVI算法,通過可見光波段提取綠色植被分布。VDVI算法在軟件中的實現至關重要,該算法僅依賴RGB三個可見光波段。
解決這個問題可以分為兩個步驟:生產正射影像成果和使用VDVI算法提取綠色植被分布。首先,通過使用Esri桌面應用程序ArcGIS Pro中提供的OrthoMapping影像工作空間向導,可以實現正射影像生產工作。OrthoMapping支持無人機、衛星、數碼航片和掃描航片四種類型的影像。它內置了多種相機參數,包括佳能、卡西歐、大疆等諸多主流品牌。設置完成后開始執行正射影像拼接,經過若干分鐘即可得到正射影像成果。
第二步操作中,ArcGIS提供了13類共134種柵格函數,并支持自定義的影像計算流程。通過自定義的影像計算流程,可以在幾秒內計算出某區域的綠色植被分布。使用同樣的方法,從5個月前的正射影像中提取出綠色植被分布,成果設置為紅色。接著可以在本地對比這5個月的植被覆蓋變化,也可以將成果發布到ArcGIS Enterprise中。通過濾鏡功能不難發現,這5個月內,1號區域由于沒有再種植農作物而閑置,2號區域由于施工需要,由農田變為建筑用地。
白旭陽繼續以應急快速成圖為例,通過無人機+OrthoMaker,可以在應急場景中快速生成無人機相關影像成果,并可一鍵轉發。他指出,在應急應用場景中,需要迅速掌握特定區域的相關情況。這時只需要飛手運用無人機在高空快速獲取該區域的數張影像,然后通過使用ArcGIS OrthoMaker的新建工程,將這些原始的無人機影像拖動到瀏覽器端,即可完成OrthoMaker的影像上傳設置。然后輸入一定的相機參數,點擊下一步,影像就能自動上傳到服務器端。影像一旦上傳完畢,后續所有工作都可在OrthoMaker的服務器端完成,整個計算過程無需客戶端的等待和繼續聯網。OrthoMaker可以生成影像集合、DSM、DTM以及鑲嵌正射影像四種成果。一般情況下,只需幾分鐘就能生成相關影像成果并以服務的形式對外共享。在這些成果基礎上,可以進行后續操作,如通過卷簾形式快速查看現在與歷史影像之間的區別,量算面積和距離、坐標,甚至量取特定區域的挖填方信息等。
Esri在今年3月底剛剛發布了其最新版產品ArcGIS 10.7,不僅在影像方面增強了眾多重要功能,而且還將平臺的關鍵影像能力“搬上”云端,一舉實現了云端影像管理與發布、云端影像地圖生產、云端影像分析工作流、云端影像可視化與探索等應用需求,為用戶帶來全新的體驗。
5月21-22日,“2019年Esri空間信息技術開發者大會”將在北京的中國科技會堂舉行。屆時,Esri的技術團隊將在現場詳細演示ArcGIS強大的影像處理能力以及“無人機+地理信息”帶來的無限應用可能。