大學(xué)生研發(fā)無人機實時測繪系統(tǒng),已用于地震救災(zāi)
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無人機在天上飛,地面人員平板電腦上就可實時接收三維測繪地圖。這是武漢大學(xué)學(xué)生團隊研發(fā)的“及時圖——高精度實時無人機測繪系統(tǒng)”,今年9月四川瀘定6.8級地震發(fā)生后,該項目為災(zāi)區(qū)提供了核心震區(qū)的數(shù)字正射影像地圖和震后首個高精度實景三維模型。日前,這個項目獲得了第八屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽金獎。部分參賽師生合影(右二為肖雄武)測繪效率提升十倍以上隨著技術(shù)的發(fā)展,測繪行業(yè)越來越多地運用無人機來代替地面人工測繪。但“非實時傳輸、非實時處理、依賴控制點”三大問題,仍制約著無人機測繪的效率。“及時圖”項目負責(zé)老師、武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點實驗室副研究員肖雄武介紹,以往無人機測繪需要由外業(yè)人員先在地面設(shè)置一些控制點,無人機飛完后拷貝出影像文件,再由內(nèi)業(yè)人員通過專業(yè)的電腦和軟件來處理生產(chǎn)出測繪地圖?!凹皶r圖”實時測繪生成的武漢大學(xué)局部地圖“及時圖”系統(tǒng)實現(xiàn)了“邊飛行-邊獲取-邊處理-邊傳輸-邊成圖”,不用再區(qū)分內(nèi)外作業(yè)人員,不用再提前設(shè)置地面控制點,無人機在飛行過程中,機載處理設(shè)備就同步處理生成地形圖,飛手的平板電腦上同步接收地圖,可以節(jié)省大量的人力和時間成本?!拔覀冎饕峭ㄟ^研發(fā)軟件和算法來實現(xiàn)‘五個邊’,聽起來簡單,實際上要攻克的重大難點至少有20項?!毙ば畚湔f,項目創(chuàng)新性提出了免像控高精度實時位姿重建方法、三角網(wǎng)頂點實時動態(tài)更新策略和動態(tài)三維構(gòu)網(wǎng)方法、結(jié)構(gòu)感知高清晰三維紋理重建方法,大幅提升了測繪效率、降低了測繪成本、改善了實時地圖的非平面場景扭曲現(xiàn)象。團隊成員在研討項目改進肖雄武舉例說,如果用傳統(tǒng)無人機測繪方式對武漢全域進行測繪,大概需要上百人的團隊工作一個月,而采用“及時圖”系統(tǒng),只需要十幾個人,工作一兩個星期,“可以說效率提高十倍以上。”據(jù)了解,“及時圖”系統(tǒng)已在武漢、北京等地進行了應(yīng)用示范。今年9月5日,四川省甘孜州瀘定縣發(fā)生6.8級地震,團隊成員主動作為,9月8日趕到當?shù)兀?日便為災(zāi)區(qū)提供了近20平方公里的核心震區(qū)的數(shù)字正射影像地圖和震后首個高精度實景三維模型,并在四川省應(yīng)急指揮中心平臺展示和應(yīng)用,基于此完成的震后綜合風(fēng)險分析報告及時報送至國家應(yīng)急管理部。團隊成員大多是本科生肖雄武今年34歲,早在2017年留學(xué)美國期間,他和導(dǎo)師就率先提出了“無人機實時測繪”構(gòu)想。來到武大任教后,他于2019年研發(fā)出了首個原型機。這次“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽的金獎項目,正是他和李德仁院士指導(dǎo)的學(xué)生團隊在此基礎(chǔ)上,通過創(chuàng)新、拔高和完善取得的成果?!凹皶r圖”項目學(xué)生負責(zé)人、遙感信息工程學(xué)院大三學(xué)生唐可正介紹,團隊成員15人中絕大部分是本科生,主要來自武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點實驗室、遙感信息工程學(xué)院、計算機學(xué)院、測繪學(xué)院。肖雄武(左一)指導(dǎo)學(xué)生(右二為唐可正)“大家為了這次參賽前前后后忙碌了8個月,為此我和一些同學(xué)今年暑假都沒回家。”唐可正說,一方面要忙技術(shù)攻關(guān),一方面還要準備校賽、省賽、國賽、總決賽的事務(wù),所以這8個月除了上課之外,幾乎所有的課余時間全部都投入到了項目中。備賽過程中,讓唐可正最難忘的詞是“熬夜”,“我們記不得熬過多少次夜了,比賽前基本每天只睡四五個小時,有一次比賽前,我們弄得太晚了,為了不打擾宿管阿姨,干脆忙到天亮才回去?!薄斑@個項目可能研究生做起來會相對輕松一些,但我認為對本科生的鍛煉價值更高。”肖雄武介紹,一開始是幾名本科生主動提出的要參賽,但項目難度超出了他們的預(yù)期,備賽過程中,也有一些學(xué)生因為壓力太大而退出。唐可正說:“肖老師真的挺難,他一天天陪著我們熬夜、加班,又要做技術(shù)指導(dǎo),還要給大家做心理建設(shè)?!碧瓶烧f,參賽很辛苦,但回想起來很值得,“不僅學(xué)習(xí)了很多之前沒接觸的知識,鍛煉了動手和實踐能力,更重要是磨煉了意志,也對未來做科研累積了信心?!眻F隊部分成員合影最終,師生們的付出獲得了超過預(yù)期的回報。在第八屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽中,“及時圖——高精度實時無人機測繪系統(tǒng)”項目一路領(lǐng)先,最終以小組第1名獲得金獎,他們還代表武漢大學(xué)取得本科生創(chuàng)意組全國第5名的歷史最好成績。據(jù)了解,本次大賽共有全球111個國家和地區(qū)的1450萬余人報名參賽,參賽項目340萬余個,1128個項目入圍線上總決賽。武漢大學(xué)“及時圖”項目,是湖北省今年唯一晉級全國四強排位賽的本科生創(chuàng)意組項目。該校另一項金獎項目“AntiE安急易-遙感智慧應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)先行者”,同樣屬于遙感測繪領(lǐng)域,充分說明了武漢大學(xué)在該領(lǐng)域的雄厚實力。吉林龍航無人機科技服務(wù)有限公司,成立于2016年2月,是長春市AOPA授權(quán)的專業(yè)無人機培訓(xùn)機構(gòu),歷經(jīng)六年的開拓創(chuàng)新,現(xiàn)已成為無人機培訓(xùn)行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè),是東北規(guī)模大、培訓(xùn)機型全、服務(wù)人次多的無人機全產(chǎn)業(yè)鏈培訓(xùn)服務(wù)機構(gòu)?,F(xiàn)擁有超過100萬平米專用無人機飛行空域、2000平米無人機實訓(xùn)教室、支持百人同時進行外場實操飛行訓(xùn)練,超過100架的各類型無人機,可滿足各行業(yè)的無人機培訓(xùn)及應(yīng)用需求。