無人機(jī)在航測遙感中的應(yīng)用

趙秀邦　張文君

摘要：隨著測量技術(shù)的不斷提高，無人機(jī)在航測遙感測量中的應(yīng)用越來越廣泛，以無人機(jī)為平臺的航測遙感技術(shù)將成為今后發(fā)展的一個重要方向。本文無人機(jī)航測遙感技術(shù)的原理、流程等進(jìn)行了介紹，總結(jié)了無人機(jī)航測遙感技術(shù)存在的普遍性問題，并就無人機(jī)遙感測量技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)航測遙感；趨勢

無人機(jī)是一種自身具有動力，可以通過無線電等多方式進(jìn)行操作，可加裝測量、遙感等設(shè)備，并且可以多次重復(fù)使用的飛行器。通過將各種測量儀器加裝到該平臺上，可以完成各種復(fù)雜的測量任務(wù)。研究者和生產(chǎn)者不斷提高無人機(jī)遙感技術(shù)的高時效、高分辨率的性能，它大大擴(kuò)大了遙感技術(shù)的應(yīng)用范圍和用戶群，具有很廣闊的應(yīng)用前景，這是傳統(tǒng)衛(wèi)星所無法比擬的。

一、無人機(jī)航測原理及系統(tǒng)

研制無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)主要是作為遙感平臺，它所采用的低空攝影測量系統(tǒng)是按照國際上通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計的。在航空立體拍攝成像時，飛機(jī)自身攜帶相機(jī)，需沿預(yù)定的飛行路線或條帶，自行獲取垂直航空像片。像片重疊就意味著拍攝時，相隔一定距離從不同的位置和角度拍攝同一物象。由于實(shí)際應(yīng)用中選用的多是航空像片的立體像對，所以成功的飛行航向重疊應(yīng)為55%-65%之間，最少50%，一般情況下為60%，旁向重疊大致30%。然后通過內(nèi)業(yè)的數(shù)字測圖軟件可以制作高精度的各種地形圖。

二、無人機(jī)航測技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀

1.無人機(jī)使用受外界影響因素較大

無人機(jī)在使用過程中受到風(fēng)速、風(fēng)向等影響較大，特別是在山谷、丘陵等地形、氣候情況比較復(fù)雜的情況，其發(fā)揮作用收的很大影響。而且，隨著無人機(jī)設(shè)備越來越復(fù)雜化，對起降場地的要求也越來越高，特別是一些大型的、需要一定的滑跑、滑降場地的無人機(jī)設(shè)備對場地的要求更為嚴(yán)格。如何克服這些不利因素，是提高無人航測水平的一個重要制約因素。

2.傳感器姿態(tài)控制技術(shù)

傳統(tǒng)的傳感器由于在體積、重量等方面的有限，傳感器的應(yīng)用可供選擇受到限制，因此需要充分利用無人機(jī)的有限載荷，研制開發(fā)適合無人機(jī)搭載的小、輕型傳感器；由于無人機(jī)的載荷非常小，不能攜帶超重的設(shè)備，這種情況下要完成高精度的航攝任務(wù)，就需要高精度的傳感器做保障，為了更好地使遙感傳感器的控制系統(tǒng)發(fā)揮其性能，為飛行控制系統(tǒng)實(shí)時提供的飛行高度、飛行速度等數(shù)據(jù)自動計算；完成預(yù)先設(shè)定的航攝點(diǎn)、攝影比例尺、重迭度等參數(shù)，同時自動控制遙感傳感器的工作，使得到的遙感數(shù)據(jù)滿足遙感的技術(shù)要求，在精度、比例尺、重迭度等方面取得進(jìn)展。還需進(jìn)一步研究。

3.遙感數(shù)據(jù)傳輸與存儲技術(shù)

面陣CCD數(shù)字相機(jī)是搭載在無人駕駛飛行器上的遙感傳感器，目前國內(nèi)市場上的小型專業(yè)級數(shù)字相機(jī)，根本不能達(dá)到量測相機(jī)的要求，所以，要想獲得滿足大比例尺測圖的精度的遙感影像，還需要做相關(guān)的校檢工作，根據(jù)相機(jī)的幾何成像模型，掌握相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，有時需要采用特殊的檢測手段來測定每個像元的畸變量。由于大面陣CCD數(shù)字相機(jī)獲取的影像數(shù)據(jù)量非常大，數(shù)據(jù)傳輸和存儲系統(tǒng)必須專門開發(fā)，還需要通過衛(wèi)星通訊來實(shí)現(xiàn)飛行器的測控數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸。

三、無人機(jī)航測技術(shù)的發(fā)展方向

1.災(zāi)害監(jiān)測與突發(fā)性事件

突發(fā)事件及災(zāi)害的發(fā)生，會引發(fā)環(huán)境發(fā)生改變，于是降低救援人員快速感到現(xiàn)場，從而制定解決方案。如果利用無人機(jī)航測遙感技術(shù)，通過無人機(jī)遙感就可以及時迅速地獲取突發(fā)事件及災(zāi)害的信息，從而為制定方案提供充足的依據(jù)，最大限度地減少因天氣影響而造成的人員傷亡。如2008年，5.12”汶川地震后，由于地震對地球磁場的巨大影響干擾，造成無線電和微波通訊一度中斷，紊亂的電磁波會影響飛機(jī)儀表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，使救援行動無法有效開展。同時加上地形復(fù)雜，天氣不好，靠有人駕駛的飛機(jī)去獲取地面情況十分危險。這時要想獲取航天遙感數(shù)據(jù)就是一種奢望。而無人機(jī)則不受天氣和人員傷亡的影響，把負(fù)面影響降到最低，所以無人機(jī)就發(fā)揮了獨(dú)特的作用。在類似的突發(fā)事件中，如森林火災(zāi)撲火指揮、冰雪災(zāi)害、洪澇、核電站險情救援等，無人機(jī)遙感技術(shù)會發(fā)揮越來越大的作用。

2.資源監(jiān)測的高時效性

由傳統(tǒng)的獲取資源的數(shù)量、位置方面向資源的動態(tài)變化監(jiān)測方向發(fā)展是資源監(jiān)測的發(fā)展趨勢，而無人機(jī)能第一時間獲取資源變化數(shù)據(jù)，具有高時效性，所以必將在林業(yè)資源（如林地面積變化、木材資源變化、野生動物監(jiān)測等）、生態(tài)環(huán)境、森林防火等方面發(fā)揮它的優(yōu)勢，這是其他遙感平臺所不能比擬的。

3.操作更加靈活

城鎮(zhèn)化進(jìn)程的逐步加快必然促進(jìn)現(xiàn)代新型農(nóng)村的建設(shè)。作為無人機(jī)來講，可以在房屋較多、空情復(fù)雜、地形復(fù)雜的地區(qū)應(yīng)用，可以節(jié)省大量的人力、物力、財力，在制定建設(shè)規(guī)劃、路網(wǎng)建設(shè)、地籍測量等多個領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。

四、結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及現(xiàn)代測量技術(shù)的快速提高，航空測量技術(shù)應(yīng)用的范圍越來越廣，受到的重視程度也越來越高。由于該技術(shù)具有限制性因素少、便于操作、靈活性強(qiáng)等有點(diǎn)，成為測量技術(shù)的重要補(bǔ)充。因此，要高度重視此項技術(shù)的發(fā)展，積極開展研發(fā)工作，更多更好的促進(jìn)測量技術(shù)的發(fā)展。

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