無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)在應(yīng)急測(cè)繪中的現(xiàn)狀與展望

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摘 要：隨著科技的飛速發(fā)展，航空數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量成為了當(dāng)下基礎(chǔ)地理信息采集的重要手段之一。其中無人機(jī)低空攝影測(cè)量作為一種新型的測(cè)量方式出現(xiàn)在了人們的面前，此技術(shù)也由之前的理論研究進(jìn)入了如今的應(yīng)用化階段。由于無人機(jī)低空攝影技術(shù)具有全天候，全天時(shí)，清醒度高等一系列特點(diǎn)，使其在預(yù)防與應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。本文簡(jiǎn)介無人機(jī)低空攝影的核心組成，技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，無人機(jī)低空攝影測(cè)量在應(yīng)急測(cè)繪中所具有的重要地位與發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)低空攝影測(cè)量；應(yīng)急測(cè)繪；地質(zhì)災(zāi)害

復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，獨(dú)特的氣候特點(diǎn)，多樣的地形，加之中國(guó)人口的非正常增長(zhǎng)與快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害和地理環(huán)境惡化已日趨嚴(yán)重，已經(jīng)威脅到了我們的生命與財(cái)產(chǎn)安全。而面對(duì)這一系列已然存在的問題，找到如何解決的辦法已成為燃眉之急了。而最有效的辦法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地質(zhì)環(huán)境，就是充分了解地形地質(zhì)結(jié)構(gòu)，做好預(yù)防工作，而在災(zāi)害來臨之時(shí)則是需要快速了解受災(zāi)情況及時(shí)做出施救方案。而根據(jù)這一系列的要求，進(jìn)行測(cè)繪的最佳選擇方案則是選擇無人機(jī)低空攝影系統(tǒng)。無人機(jī)低空攝影系統(tǒng)具有全天候、全天時(shí)工作，可以抵達(dá)人類無法到達(dá)的一些領(lǐng)域并且飛行成本較低等特點(diǎn)。結(jié)合如今的發(fā)達(dá)的數(shù)據(jù)處理，建模等技術(shù)，能夠快速的完成任務(wù)，了解到受災(zāi)情況，制定出最佳的救援方案。

1 無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)

1.1 無人機(jī)低空攝影系統(tǒng)的組成

無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)的組成，顧名思義是由無人機(jī)取代原有的裝載系統(tǒng)裝載相應(yīng)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量作業(yè)。其組成這主要由三個(gè)部分組成：無人機(jī)裝載飛行平臺(tái)系統(tǒng)、地面操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。無人機(jī)裝載飛行平臺(tái)系統(tǒng)包括：無人機(jī)、相關(guān)飛行任務(wù)載荷以及機(jī)載電子設(shè)備。地面操作系統(tǒng)包括：地面站設(shè)備及其軟件。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)則包括：數(shù)據(jù)管理設(shè)備和數(shù)據(jù)處理軟件。以上主要為實(shí)物方面的組成，而在技術(shù)方面所應(yīng)用到的包括：傳感器技術(shù)、傳感器及其姿態(tài)控制技術(shù)、影像數(shù)據(jù)后處理技術(shù)及系統(tǒng)集成技術(shù)四個(gè)方面。

1.2 無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)的特點(diǎn)

無人機(jī)低空攝影測(cè)量相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量及衛(wèi)星測(cè)量具有自己獨(dú)特的特點(diǎn)：

（1）成本低，相對(duì)于傳統(tǒng)的航空航天攝影測(cè)量而言，無人機(jī)的投資是非常的少。（2）安全性能強(qiáng)，能夠到達(dá)許多危險(xiǎn)地區(qū)進(jìn)行作業(yè)，由于無人機(jī)的工作特點(diǎn)，其無需人員緊緊跟隨，所以測(cè)量人員只需在安全的地方操控相關(guān)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，其大大的增加了我們測(cè)繪人員的人生安全，也使我們能夠探測(cè)到許多我們?nèi)祟悷o法到達(dá)的地域。

（3）能夠全天候、全天時(shí)作業(yè)，受外界因素影響較小。

（4）靈活機(jī)動(dòng)、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確的作業(yè)特點(diǎn)。

（5）所得影像數(shù)據(jù)重疊度及其清晰度都很高，易于后期的數(shù)據(jù)處理及其檢驗(yàn)。

2 無人機(jī)低空攝影測(cè)量在應(yīng)急測(cè)繪中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)急測(cè)繪

近年來，隨著各類突發(fā)事件不斷增加，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。各類重大突發(fā)事件的應(yīng)急處置，都需要利用測(cè)繪部門提供的地圖和地理信息，作為了解災(zāi)情和科學(xué)決策的重要載體與依據(jù)，而這些數(shù)據(jù)與信息的獲取就可理解為應(yīng)急測(cè)繪。其過程為：?jiǎn)?dòng)應(yīng)急測(cè)繪預(yù)案、提供已有測(cè)繪成果及其測(cè)繪隊(duì)伍集結(jié)、應(yīng)急數(shù)據(jù)快速獲取、數(shù)據(jù)傳輸、專題圖制作到最終的測(cè)繪地理信息電子地圖服務(wù)于圖件資料提供。

2.2 無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)在應(yīng)急測(cè)繪中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著無人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)的成熟和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，無人機(jī)測(cè)繪已經(jīng)逐漸滲透進(jìn)了許多的領(lǐng)域，澳大利亞所利用SAB進(jìn)行海洋監(jiān)測(cè)研究，而在美國(guó)方面更是通過無人機(jī)低空遙感系統(tǒng)進(jìn)行森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)與農(nóng)業(yè)方面，在我們國(guó)內(nèi)雖然應(yīng)用不及美國(guó)那么廣泛，但也應(yīng)用于許多領(lǐng)域了，在應(yīng)急測(cè)繪中應(yīng)用得比較多。在災(zāi)害突然來臨時(shí)，低空遙感可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，短時(shí)間內(nèi)獲取精確遙感圖件，能夠第一時(shí)間了解受災(zāi)情況，為地面災(zāi)情解譯提供豐富的數(shù)據(jù)資源，輔助分析受災(zāi)程度與其空間分布。

由無人機(jī)低空攝影測(cè)量靈活、快速、受外界因素影響很小、測(cè)量數(shù)據(jù)精度較高等獨(dú)特原因，使其在小區(qū)域地區(qū)獲取高分辨率影像方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

無人機(jī)獨(dú)特的搭載系統(tǒng)，可以從多個(gè)角度獲取比較完整的地表紋理信息，通過搭載激光雷達(dá)和配合拍攝相機(jī)，可以獲取較為優(yōu)越的數(shù)字高程模型（DEM）和數(shù)字表面模型。例如在進(jìn)幾年發(fā)生的各大重大自然災(zāi)害中無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)就發(fā)揮了及其重要的作用，如同在舟曲泥石流災(zāi)害中，通過無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)，及時(shí)采集的當(dāng)時(shí)的受災(zāi)情況，獲取了豐富的數(shù)據(jù)資源，給我們的救援方案的制定與實(shí)施都提供了重要的支持，為救援與災(zāi)后重建提供了很大幫助。

3 無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)在應(yīng)急測(cè)繪中的發(fā)展趨勢(shì)

就目前技術(shù)而言，無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)已經(jīng)具有了小面積、高精度、大比例尺、靈巧方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。雖然最新的衛(wèi)星最高精度可達(dá)大約0.5m，但還是難于滿足1：500 ～ 1：2000的大比例尺成圖，而無人機(jī)測(cè)量系統(tǒng)成為了應(yīng)急測(cè)繪中的首要選擇，也是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量與衛(wèi)星遙感測(cè)量的良好補(bǔ)充。由于自然災(zāi)害具有不可預(yù)見性與破壞力強(qiáng)的特點(diǎn)，在災(zāi)害來臨時(shí)，我們需要第一時(shí)間得到精確的目標(biāo)區(qū)域精確影像數(shù)據(jù)與災(zāi)前進(jìn)行分析參照，而這一任務(wù)正是給無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)充分展現(xiàn)了自己優(yōu)點(diǎn)的舞臺(tái)。在過去發(fā)生的許多自然災(zāi)害中，無人機(jī)測(cè)量系統(tǒng)的精度達(dá)到了0.1m。這對(duì)于衛(wèi)星遙感是無所企及的，而其高機(jī)動(dòng)性卻是傳統(tǒng)測(cè)量所無法達(dá)到的。另外，無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)具有自主開發(fā)1：50000數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品和1：25000數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品修測(cè)的能力。因此，在如今生經(jīng)濟(jì)與科技飛速發(fā)展，態(tài)環(huán)境日益惡化，人口數(shù)量急劇增加，自然災(zāi)害愈發(fā)頻繁的時(shí)代，無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)將會(huì)得到重用。

4 結(jié)語

無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)作為一種新型的測(cè)量手段，在近幾年得到了飛速發(fā)展，雖在國(guó)內(nèi)發(fā)展沒有美國(guó)那么快，應(yīng)用領(lǐng)域沒有美國(guó)那么廣泛（美國(guó)已將其應(yīng)用于森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)。海洋監(jiān)測(cè)等方面）。但是在國(guó)內(nèi)的發(fā)展速度已經(jīng)非常快了，特別是在應(yīng)急測(cè)繪與城市測(cè)繪保障中的得到了廣泛應(yīng)用。這與其具有應(yīng)急響應(yīng)能力強(qiáng)、緊急情況下作業(yè)能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)源增加、高分辨率、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)密切相關(guān)。隨著社會(huì)的發(fā)展，科技能力不斷提高，無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)將會(huì)在應(yīng)急測(cè)繪中占有自己的一席之地，也將會(huì)成為各個(gè)領(lǐng)域的一種非常重用的數(shù)據(jù)獲取的測(cè)量方式。

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作者簡(jiǎn)介

張鏈福，男，苗族，貴州省臺(tái)江縣人，鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院地理信息系統(tǒng)2012級(jí)本科生。

余磊，男，漢族，河南省駐馬店人，鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院地理信息系統(tǒng)2012級(jí)本科生。