大学生研发无人机实时测绘系统,已用于地震救灾
发布时间:2022-11-18     来源:极目新闻     浏览:714

无人机在天上飞,地面人员平板电脑上就可实时接收三维测绘地图。这是武汉大学学生团队研发的“及时图——高精度实时无人机测绘系统”,今年9月四川泸定6.8级地震发生后,该项目为灾区提供了核心震区的数字正射影像地图和震后首个高精度实景三维模型。日前,这个项目获得了第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛金奖。

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部分参赛师生合影(右二为肖雄武)

测绘效率提升十倍以上

随着技术的发展,测绘行业越来越多地运用无人机来代替地面人工测绘。但“非实时传输、非实时处理、依赖控制点”三大问题,仍制约着无人机测绘的效率。

“及时图”项目负责老师、武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室副研究员肖雄武介绍,以往无人机测绘需要由外业人员先在地面设置一些控制点,无人机飞完后拷贝出影像文件,再由内业人员通过专业的电脑和软件来处理生产出测绘地图。

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“及时图”实时测绘生成的武汉大学局部地图

“及时图”系统实现了“边飞行-边获取-边处理-边传输-边成图”,不用再区分内外作业人员,不用再提前设置地面控制点,无人机在飞行过程中,机载处理设备就同步处理生成地形图,飞手的平板电脑上同步接收地图,可以节省大量的人力和时间成本。

“我们主要是通过研发软件和算法来实现‘五个边’,听起来简单,实际上要攻克的重大难点至少有20项。”肖雄武说,项目创新性提出了免像控高精度实时位姿重建方法、三角网顶点实时动态更新策略和动态三维构网方法、结构感知高清晰三维纹理重建方法,大幅提升了测绘效率、降低了测绘成本、改善了实时地图的非平面场景扭曲现象。

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团队成员在研讨项目改进

肖雄武举例说,如果用传统无人机测绘方式对武汉全域进行测绘,大概需要上百人的团队工作一个月,而采用“及时图”系统,只需要十几个人,工作一两个星期,“可以说效率提高十倍以上。”

据了解,“及时图”系统已在武汉、北京等地进行了应用示范。今年9月5日,四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震,团队成员主动作为,9月8日赶到当地,9日便为灾区提供了近20平方公里的核心震区的数字正射影像地图和震后首个高精度实景三维模型,并在四川省应急指挥中心平台展示和应用,基于此完成的震后综合风险分析报告及时报送至国家应急管理部。

团队成员大多是本科生

肖雄武今年34岁,早在2017年留学美国期间,他和导师就率先提出了“无人机实时测绘”构想。来到武大任教后,他于2019年研发出了首个原型机。这次“互联网+”大赛的金奖项目,正是他和李德仁院士指导的学生团队在此基础上,通过创新、拔高和完善取得的成果。

“及时图”项目学生负责人、遥感信息工程学院大三学生唐可正介绍,团队成员15人中绝大部分是本科生,主要来自武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室、遥感信息工程学院、计算机学院、测绘学院。

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肖雄武(左一)指导学生(右二为唐可正)

“大家为了这次参赛前前后后忙碌了8个月,为此我和一些同学今年暑假都没回家。”唐可正说,一方面要忙技术攻关,一方面还要准备校赛、省赛、国赛、总决赛的事务,所以这8个月除了上课之外,几乎所有的课余时间全部都投入到了项目中。

备赛过程中,让唐可正最难忘的词是“熬夜”,“我们记不得熬过多少次夜了,比赛前基本每天只睡四五个小时,有一次比赛前,我们弄得太晚了,为了不打扰宿管阿姨,干脆忙到天亮才回去。”

“这个项目可能研究生做起来会相对轻松一些,但我认为对本科生的锻炼价值更高。”肖雄武介绍,一开始是几名本科生主动提出的要参赛,但项目难度超出了他们的预期,备赛过程中,也有一些学生因为压力太大而退出。唐可正说:“肖老师真的挺难,他一天天陪着我们熬夜、加班,又要做技术指导,还要给大家做心理建设。”

唐可正说,参赛很辛苦,但回想起来很值得,“不仅学习了很多之前没接触的知识,锻炼了动手和实践能力,更重要是磨炼了意志,也对未来做科研累积了信心。”

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团队部分成员合影

最终,师生们的付出获得了超过预期的回报。在第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛中,“及时图——高精度实时无人机测绘系统”项目一路领先,最终以小组第1名获得金奖,他们还代表武汉大学取得本科生创意组全国第5名的历史最好成绩。

据了解,本次大赛共有全球111个国家和地区的1450万余人报名参赛,参赛项目340万余个,1128个项目入围线上总决赛。武汉大学“及时图”项目,是湖北省今年唯一晋级全国四强排位赛的本科生创意组项目。该校另一项金奖项目“AntiE安急易-遥感智慧应急监测技术先行者”,同样属于遥感测绘领域,充分说明了武汉大学在该领域的雄厚实力。



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