看你想看 | 无人机ar技术在自然资源调查监测中的应用探索-5657威尼斯
随着无线电遥控技术、光电显示技术、传感器技术和计算机图形与多媒体技术的普及和发展，无人机技术广泛应用于不动产测量、自然资源调查、卫片执法检查、矿山资源监测及执法巡查等工作中。无人机作业具备灵活高效、数据成果丰富等特性，极大地提升了自然资源调查监测的效率。但与此同时，无人机实际作业中也遇到了一些技术难点和待解决的问题：
虚实空间相互独立，
无法快速定位目标图斑；
相关范围相互分离，
手动来回切换耗时费力；
关键信息相互割裂，
无法比对影响作业效率；
……
针对上述技术难点及应用盲点，武大吉奥基于多年自然资源调查监测、综合管理等相关经验，创新提出无人机ar应用方案：以无人机云台为视角，结合ar技术和gis技术，大幅度降低了外业作业难度，让核查过程动态可视、核查结果一目了然，实现自然资源开发保护“空、天、地”一体化管控新模式。
ar技术是什么？
增强现实技术（augmented reality，简称ar），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术。这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动，将原本在现实世界中难以体验的实体信息，通过模拟仿真处理、三维建模及场景融合等方式，让虚拟信息与真实世界相互补充和动态叠加，从而实现超越现实的感官体验。
武大吉奥无人机ar方案
武大吉奥在湖北、广东、江苏等十余省、市、县的实践经验上，创新提出无人机“ar gis”解决思路，开启无人机高效智能作业新模式。通过实时采集到的无人机空间数据和云台数据，调整三维gis场景参数（视场角、相机位置、姿态、视口范围等），将三维gis视口的空间坐标匹配到无人机视频的坐标。通过视口叠加，将三维地理信息融合到视频当中，实现虚拟信息显示到现实场景中，达到地理增强现实的目的和效果。
1.空间解算，两个视角同步范围
空间解算是对云台相机参数及无人机空间位置姿态进行解析，是计算相机的y方向视场角和相机视频实际视野地理范围的能力。
通过无人机云台相机基础（焦距、ccd尺寸、视场角等）参数，得出垂直方向视场角；然后结合无人机的实时空间位置数据（x、y、z）、云台姿态数据（相机俯仰角、航向角），计算出相机视频实际视野的地理范围。
2.场景匹配，虚实空间同步坐标
为实现虚实空间坐标同步，我们将三维gis的空间坐标匹配转换到无人机云台相机的空间坐标里，把三维gis的场景相机视野匹配到无人机云台相机的视野中，通过视场角设置、视口地理范围设置、相机姿态调整等手段完成空间匹配，实现三维gis和无人机云台相机的可视区域匹配。
3.视频融合，三维场景同步叠加
通过空间坐标变换，将三维地理信息渲染效果融合到无人机视频中，实现三维场景的视野匹配。同时，在无人机实时视频中同步动态融合叠加三维场景，达到增强现实的效果。基本原理类似于图像的透视变换，此处通过采用三维gis的中视口相机实现相同效果。
4.动态跟踪，目标信息同步匹配
传统无人机视频拍摄过程中，无人机位置和云台相机姿态及倍焦是动态变化的。通过时空上的同步，我们将三维gis动态同步匹配无人机位置(x、y、z)、姿态偏航角、俯仰角以及相机的倍焦，使三维gis场景视口和相机视野一致，确保了融合到现实视频中地理信息显示效果的准确性和正确性。在无人机实际操作过程中，视频实录过程中，达到动态地理信息增强效果。
无人机ar技术在自然资源调查监测中的应用优势
随着生态文明建设的不断推进，无人机在自然资源管理中有着极为广泛的应用前景。在进行自然资源调查监测时，无人机具有覆盖范围大、精度高、成本低等特点，不受地形地貌、路况、人为等因素影响。作为一种关键技术，“ar gis”在虚拟现实和实体现实当中起着重要衔接作用。将ar技术运用于自然资源调查监测工作，与传统无人机技术相比，优秀的视觉效果、丰富的信息展示、虚实空间的叠加融合，可进一步提升调查工作的高效性、准确性，能有效提升自然资源管理的针对性、时效性和科学性。
1.自动推送关键信息，大幅提高工作效率
ar的lbs服务可以结合无人机云台的摄像头，将用户关注的关键信息如图斑的占地面积、土地用途、权利人等，推送到无人机视窗，实现智能信息动态融合的效果，让自然资源调查及监测的内容更丰富、效果更直观、操作更简单。
2.目标图斑快速定位，大幅提升核查效能
通过ar技术，实现虚拟地理信息空间和真实世界的智能融合。作业人员可以在真实世界中实时查看虚拟地理信息空间的信息，快速查找和定位目标图斑，对目标进行核查和分析。同时，可以对比分析虚实空间差异，辅助判别目标地物的状态。例如矿产执法中的越界开采，通过直观而真实的智能对比，提高判别和查处的效能，同时降低误判的风险。
未来展望
后续，武大吉奥将进一步深化应用，充分利用无人机灵活多样、机动高效、视野开阔、全局覆盖等特点，提供多源、立体、全数字化的数据成果，实现“空、天、地、海”全方位立体观测模式，为自然资源信息化管理、自然资源动态监测提供有力支持和服务，助力自然资源监测监管水平再上新台阶。