浙江省無人機(jī)測(cè)繪應(yīng)用現(xiàn)狀分析

來麗芳,郭偉,徐攻博

(1.浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江杭州311231；2.浙江省第二測(cè)繪院,浙江杭州310012)

0 引言

無人機(jī)在起降場(chǎng)地、天氣等方面的靈活性與適應(yīng)性使其引入測(cè)繪領(lǐng)域以來，在應(yīng)急、小面積、特殊地區(qū)航攝等方面獲得越來越廣泛的應(yīng)用，汶川、舟曲等地的抗災(zāi)救災(zāi)，都可以看到其身影。國家測(cè)繪局于2010年初發(fā)布了《關(guān)于在全國測(cè)繪系統(tǒng)開展固定翼輕型無人飛機(jī)航攝系統(tǒng)配備和推廣應(yīng)用的通知》（國測(cè)國發(fā)［2010］1號(hào)），無人機(jī)技術(shù)開始全面進(jìn)入我國測(cè)繪系統(tǒng)，成為測(cè)繪信息化服務(wù)中的重要組成部分。

針對(duì)浙江省地形復(fù)雜、局部地區(qū)地物更新變化快、臺(tái)風(fēng)、滑坡等自然災(zāi)害發(fā)生較為頻繁等特點(diǎn)，自2009年以來，浙江省測(cè)繪與地理信息局利用無人機(jī)快速、機(jī)動(dòng)、安全的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)進(jìn)行了一系列有針對(duì)性的試驗(yàn)，從多個(gè)方面對(duì)無人機(jī)航測(cè)的能力進(jìn)行了評(píng)估，獲得了良好的效果，為在省內(nèi)全方位推進(jìn)該技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

1 浙江省幾次主要的無人機(jī)測(cè)繪應(yīng)用試驗(yàn)

2009～2010年，浙江省測(cè)繪與地理信息局分別在溫州、舟山、杭州進(jìn)行了航測(cè)試驗(yàn)。從應(yīng)急、小城鎮(zhèn)規(guī)劃、特殊地區(qū)測(cè)繪、國土應(yīng)用等方面對(duì)無人機(jī)的應(yīng)用做了評(píng)價(jià)和技術(shù)儲(chǔ)備，并提出了改進(jìn)方向。

（1）溫州新農(nóng)村及應(yīng)急測(cè)繪試驗(yàn)

2009年5～7月，浙江省測(cè)繪與地理信息局在溫州泰順、文成兩縣進(jìn)行了無人機(jī)應(yīng)急響應(yīng)及新農(nóng)村測(cè)繪的試驗(yàn)。

測(cè)區(qū)地處山區(qū)，航測(cè)面積總共約10 km2，分三個(gè)攝區(qū)、兩次航飛，一次為陰天，一次為多云。試驗(yàn)區(qū)的控制采用了區(qū)域網(wǎng)布控的方法，利用DPGrid軟件對(duì)航攝影像進(jìn)行匹配與空三加密的處理，JX4進(jìn)行立體采集。最后獲得結(jié)果除極小部分植被高覆蓋、嚴(yán)重缺乏同名點(diǎn)的地區(qū)之外，其余地區(qū)三個(gè)攝區(qū)高程中誤差分別為0.51 m、0.28 m、0.79 m。

這次試驗(yàn)是浙江省第一次無人機(jī)航測(cè)試驗(yàn)，為無人機(jī)在浙江省應(yīng)急救災(zāi)、新農(nóng)村建設(shè)等方面后續(xù)工作的展開提供了重要參考。

（2）舟山某海島測(cè)量試驗(yàn)

2010年8月，浙江省測(cè)繪局協(xié)同相關(guān)部門在舟山某島開展了海島礁的測(cè)量試驗(yàn)項(xiàng)目。

海島地理環(huán)境與氣候條件都比較特殊，主要面臨以下困難：

①?zèng)]有起飛和降落場(chǎng)地，因此采用了借助彈射架起飛和撞網(wǎng)式回收。

②天氣變化比較快，短時(shí)間內(nèi)可能出現(xiàn)陣雨和晴天交替的情況。為抓住航飛時(shí)機(jī)，需要在起飛地點(diǎn)隨時(shí)準(zhǔn)備起飛，降落后迅速檢查相片，根據(jù)情況進(jìn)行補(bǔ)飛。

③海島上空風(fēng)速較大，需要加大旁向和航向重疊度，避免出現(xiàn)航攝漏洞。

試驗(yàn)過程中無人機(jī)飛行了3個(gè)架次，前兩次飛行進(jìn)云。設(shè)定絕對(duì)航高400 m，旁向、航向重疊度分別為60%和80%，飛行時(shí)間80 min，獲取航片1218張。

此次航飛為浙江省應(yīng)急測(cè)繪提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。浙江省主要的地質(zhì)災(zāi)害是臺(tái)風(fēng)和泥石流，無人機(jī)如何在沒有起降場(chǎng)地和天氣狀況惡劣的條件下順利完成應(yīng)急測(cè)繪任務(wù)，這是應(yīng)急測(cè)繪的意義所在。

（3）杭州雙浦鎮(zhèn)土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)

2010年9月，為配合杭州市國土局的土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，浙江省測(cè)繪局在雙浦鎮(zhèn)何家埠、蘭溪口、袁家浦三個(gè)村進(jìn)行了試點(diǎn)航飛。

攝區(qū)實(shí)地面積8 km2，飛行2個(gè)架次，第一次飛行進(jìn)云。設(shè)定絕對(duì)航高385 m，旁向、航向重疊度分別為50%和75%，飛行時(shí)間56 min，獲取航片648張。

此次成果正射影像地面分辨率0.15 m，與前一時(shí)期正射影像比對(duì)發(fā)現(xiàn)各種地類的變化情況。本次試點(diǎn)成果表明，無人機(jī)快速、機(jī)動(dòng)、高分辨率的特點(diǎn)能夠在國土部門的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作中發(fā)揮快速高效的作用，大大提高了國土部門動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的工作效率。

2 應(yīng)用試驗(yàn)的分析

以上幾次試驗(yàn)中，無人機(jī)航攝系統(tǒng)都體現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性和高度的靈活性，隨著航測(cè)理論和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，航攝影像的后處理技術(shù)已經(jīng)大大提高，如DPGrid、Inpho等高自動(dòng)化的匹配與空三加密軟件，能為非常規(guī)航攝的無人機(jī)相片提供良好的解決方案。但是，通過這些試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在航攝系統(tǒng)方面，作業(yè)中還有以下幾點(diǎn)需要注意或改進(jìn)。

（1）低空飛行安全保障

與傳統(tǒng)航攝相同，低空飛行的安全問題是各項(xiàng)工作的首位，安全保障工作務(wù)必要做到全面、細(xì)致、萬無一失。每次作業(yè)前，應(yīng)向有關(guān)部門遞交空運(yùn)申請(qǐng)，隨著國家低空領(lǐng)域的開放，更需要相關(guān)部門的統(tǒng)籌安排來保障低空飛行的安全。對(duì)無人機(jī)各種設(shè)備要做到日常保養(yǎng)，飛行前調(diào)試與檢查，飛行后檢修，零件設(shè)備臨近使用期限后及時(shí)更換。雷電、大雨、大風(fēng)等危險(xiǎn)天氣時(shí)避免飛行作業(yè)。避免在人口密集的城市上空作業(yè)。在困難作業(yè)區(qū)域，需要聘請(qǐng)有豐富的無人機(jī)飛行經(jīng)驗(yàn)的操控手指導(dǎo)和輔助作業(yè)。

（2）規(guī)范化作業(yè)

根據(jù)測(cè)區(qū)當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r選擇合適的作業(yè)時(shí)間，到測(cè)區(qū)后要實(shí)地踏勘選擇起降場(chǎng)地。航線設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮作業(yè)區(qū)域的地理環(huán)境和氣候特征，制定合理高效的飛行路線、航高、重疊度，避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)失誤而造成的補(bǔ)飛重飛。每次飛行完畢后要認(rèn)真做好各項(xiàng)飛行記錄表的整理工作，為后續(xù)的故障分析和飛機(jī)維護(hù)提供重要參考資料。

（3）系統(tǒng)升級(jí)

現(xiàn)階段作業(yè)中，浙江省測(cè)繪與地理信息局采用的是佳能5DMarkⅡ數(shù)碼相機(jī)，在低空航攝技術(shù)不斷改進(jìn)和完善后，可改用更高檔的數(shù)碼相機(jī)來提高影像質(zhì)量?？蓴U(kuò)展差分DPS裝置提高GPS定位精度，精度可提高到1 m以內(nèi)。通過升級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)駕駛儀等硬件設(shè)備，能提升飛機(jī)的穩(wěn)定性與安全性。

3 結(jié)語

快速、機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)使無人機(jī)在信息獲取方面相對(duì)傳統(tǒng)測(cè)繪有著巨大的優(yōu)勢(shì)，面對(duì)浙江省經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)測(cè)繪服務(wù)現(xiàn)勢(shì)性和多樣化越來越強(qiáng)勁的需求，無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)也將在應(yīng)急響應(yīng)、規(guī)劃、特殊地區(qū)測(cè)繪、國土應(yīng)用等方面獲得廣泛的應(yīng)用。在這個(gè)過程中，需要不斷總結(jié)，不斷改進(jìn)，充分完善和發(fā)揮這種測(cè)繪新興技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。■