無人機(jī)低空航攝技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用分析

周永波+李帥+張敏

摘要：科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步在人民生活、工作以及國防軍事等方面有著諸多應(yīng)用，已經(jīng)越來越多的應(yīng)用到生活中的各個(gè)領(lǐng)域，科技的普及帶來了生活的極大便利。本文主要探究的是低空無人機(jī)航攝技術(shù)在地形測繪等領(lǐng)域的應(yīng)用普及，以及對關(guān)于無人機(jī)技術(shù)對測繪的應(yīng)用問題的相關(guān)探討分析，因?yàn)闊o人機(jī)測繪技術(shù)擁有廣大的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力，將對我國地形測繪的數(shù)據(jù)處理和圖像獲取產(chǎn)生重要影響。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；航攝；地形測繪

1引言

由于無人機(jī)的高安全性和在航攝數(shù)據(jù)采集方面杰出的性能，與傳統(tǒng)拍攝技術(shù)相比，無人機(jī)航攝對時(shí)間空間沒有限制，在應(yīng)急處理和小面積采集數(shù)據(jù)有著先天優(yōu)勢。此外無人機(jī)成本也比較低，更加安全高效，覆蓋范圍較大，精準(zhǔn)作業(yè)能力強(qiáng)，因此越來越多的地形測繪任務(wù)中出現(xiàn)了無人機(jī)的身影。

2無人機(jī)低空航攝技術(shù)簡介和應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

無人機(jī)低空航攝技術(shù)利用遙感技術(shù)操控運(yùn)行，可以通過搭載不同分辨率的數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等數(shù)字設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程拍攝采集任務(wù)，并且與地面控制人員進(jìn)行遠(yuǎn)程同步遙感傳輸，后期人員將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和修正編輯，最終呈現(xiàn)的信息將用于地理信息數(shù)據(jù)記錄和應(yīng)急調(diào)查監(jiān)測。

我國無人機(jī)發(fā)展起步較慢，在世界范圍內(nèi)既有全球鷹搭載SAR進(jìn)行遙感航攝，也有低空無人機(jī)加載高精度POS，但在國內(nèi)范圍而言，由于POS高昂的造價(jià)限制，目前加載高精度POS的無人機(jī)尚不多見。但是我國無人機(jī)技術(shù)發(fā)展勢頭猛，經(jīng)過四十幾年的不斷鉆研，我國的科研人員已經(jīng)研制出具有民用商用價(jià)值的無人機(jī)測繪系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理平臺，從二零零九年開始，國家測繪局遙感院制定戰(zhàn)略計(jì)劃，將發(fā)展無人機(jī)作為我國地理測繪事業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展對象，聯(lián)合國內(nèi)具有杰出遙感技術(shù)專業(yè)的著名學(xué)府和研究機(jī)構(gòu)共同技術(shù)鉆研無人機(jī)技術(shù)，取得了重大進(jìn)展。如今我國測繪相關(guān)機(jī)構(gòu)普遍應(yīng)用的UAVR S-10B等不同型號的無人機(jī)都是基于國內(nèi)機(jī)構(gòu)測試研發(fā)并進(jìn)行應(yīng)用的，國產(chǎn)無人機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)擁有了全球領(lǐng)先是全球領(lǐng)先的無人飛行器控制系統(tǒng)及無人機(jī)解決方案的研發(fā)和生產(chǎn)商，中國生產(chǎn)的無人機(jī)也已經(jīng)遍布全球100多個(gè)國家。

在我國地理測繪領(lǐng)域，衛(wèi)星遙感技術(shù)一直是獲得國家地理大面積圖像的首選技術(shù)，衛(wèi)星在大比例數(shù)字化測量地理信息的地位無人能出其右，但是在小比例方面的測量就難以進(jìn)行突破，因?yàn)楦呔鹊臏y量成本高，如果人為拍攝周期長，沒有安全保障。無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展填補(bǔ)了這一空白，在1：500至1：2000的高清測繪中，無人機(jī)的表現(xiàn)堪稱完美。超低空飛行，除了極端天氣外，無人機(jī)可以使用大多數(shù)天氣場景，且由于無人機(jī)不需要人為駕駛，體積小，飛行靈活，不需要專用機(jī)場，起降簡單，操作容易，有機(jī)動(dòng)快速的響應(yīng)能力，獲取地面影像的速度非?？?。

無人機(jī)航攝系統(tǒng)大體可分為兩部分，空中部分和地面部分?？罩胁糠种饕菬o人機(jī)系統(tǒng)，包括無人機(jī)設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)、攝錄機(jī)器、GPS裝置、通訊天線設(shè)備：地面部分主要是手持控制設(shè)備、計(jì)算機(jī)、地面GPS、通訊設(shè)備。無人機(jī)工作流程為，先進(jìn)行測區(qū)的勘探技術(shù)設(shè)計(jì)，然后對低空無人機(jī)航攝進(jìn)行航線的規(guī)劃和被測區(qū)域劃分，接著進(jìn)行航空拍攝和像控布設(shè)與量測，然后進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)空加密，數(shù)字工作站采集測圖，然后進(jìn)行測繪及補(bǔ)測，后期人員運(yùn)用計(jì)算機(jī)編輯成圖并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查和質(zhì)檢，最后形成成果提交。

3低空無人機(jī)航攝技術(shù)的優(yōu)勢和特點(diǎn)

3.1靈活高效、方便快捷。

在無人機(jī)低空航攝具有高效快速、機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，在安全性上能夠確保，因?yàn)椴恍枰斯ゑ{駛所以安全系數(shù)高，而且在遇到一些突發(fā)天氣的時(shí)候能夠繼續(xù)作業(yè)，除了少數(shù)極端天氣之外，無人機(jī)都能夠輕松應(yīng)付，限制性小。在遇到突發(fā)情況的是i后，無人機(jī)的應(yīng)急處理能力就能夠體現(xiàn)出來，無論是在普通的地理測繪收集數(shù)據(jù)還是在突發(fā)事件需要進(jìn)行偵測情況，在惡劣的自然地理?xiàng)l件下無人機(jī)都能夠處理。突發(fā)事件的要求就是時(shí)間緊任務(wù)急，無人機(jī)的應(yīng)用正好可以滿足需要，在一些刑偵和軍事領(lǐng)域，無人機(jī)更是有著不俗的表現(xiàn)。無人機(jī)能夠在發(fā)生自然災(zāi)害的時(shí)候立即啟動(dòng)，拍攝現(xiàn)場畫面?zhèn)骰乜刂剖遥怨┲笓]人員進(jìn)行處理。無人機(jī)體積小操作簡單，控制人員經(jīng)過一定時(shí)間的培訓(xùn)就能夠熟練操控?zé)o人機(jī)，培養(yǎng)成本小，培養(yǎng)周期短。因?yàn)轶w積小、重量輕，所以在起降過程中對于地形要求很小，機(jī)器的組成比起一般設(shè)備也比較簡單，方便技術(shù)人員進(jìn)行及時(shí)的檢修和排錯(cuò)。

3.2經(jīng)濟(jì)環(huán)保、低空作業(yè)。

無人機(jī)能夠進(jìn)行超低空巡航拍攝，且不會對測區(qū)周圍環(huán)境造成損害，因?yàn)闄C(jī)器全部為電控，不會產(chǎn)生對環(huán)境影響的物質(zhì)。低空作業(yè)好處是能夠進(jìn)行近距離拍攝，對于地理高精度地形測繪是非常重要的，云層的遮擋也不會有影響，借助技術(shù)手段，圖像的清晰度可以通過搭載不同類型的拍攝機(jī)器采集完成，在現(xiàn)代通訊的發(fā)展條件下，無人機(jī)拍攝的圖像等數(shù)據(jù)能夠即使傳送到地面控制人員的計(jì)算機(jī)中，便于技術(shù)人員及時(shí)處理圖像信息，以防拍攝失誤需要補(bǔ)測的情況，因此可以大大降低運(yùn)行成本，補(bǔ)測情況少，地形測繪的周期大大縮短。

4無人機(jī)低空航攝技術(shù)前景展望

中國無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過幾十年的積累，已經(jīng)具有一定規(guī)模，并且?guī)?dòng)了許多機(jī)構(gòu)的配套研發(fā)，無人機(jī)研究機(jī)構(gòu)逐漸增多，行業(yè)規(guī)范逐漸形成，規(guī)模逐漸增大，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)越來越高，政府相關(guān)部門的扶持和應(yīng)用使得無人機(jī)在公共保障和應(yīng)急處置上的作用舉足輕重，尤其是在地震、泥石流等自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，無人機(jī)航攝技術(shù)的強(qiáng)機(jī)動(dòng)性和小地理限制性能夠在短時(shí)間內(nèi)幫助救援人員制定處置方案，對人民的生命財(cái)產(chǎn)安全提供了一條綠色通道。我們可以看到無人機(jī)抵抗航攝技術(shù)在地理測繪方面的應(yīng)用將進(jìn)一步發(fā)展，不斷為國家建設(shè)提供實(shí)時(shí)的地理信息采集，幫助制定更合理科學(xué)的決策。