無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的研究

摘 ? ?要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在無(wú)人機(jī)的開發(fā)研制方面已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，在進(jìn)行整個(gè)無(wú)人機(jī)航空攝影的測(cè)量系統(tǒng)的復(fù)雜研究過(guò)程中，研究者必須不斷結(jié)合近些年來(lái)的真實(shí)工作經(jīng)驗(yàn)和生活中日常研究的結(jié)果，對(duì)我國(guó)無(wú)人機(jī)在航空中的攝影測(cè)量系統(tǒng)在本文中進(jìn)行進(jìn)一步研究，闡明這一系統(tǒng)在發(fā)生災(zāi)害時(shí)的應(yīng)急以及其他應(yīng)用，這對(duì)于進(jìn)一步推動(dòng)無(wú)人機(jī)在航空中進(jìn)行攝影測(cè)量的操作系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用提供了巨大的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);航空攝影;測(cè)量系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：P231 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1004-7344（2019）03-0154-01

引 言

在人類不斷發(fā)展的進(jìn)程中，人們開始逐步關(guān)注如何有效而快速地規(guī)避自然環(huán)境造成的災(zāi)害，特別是在飛速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，防災(zāi)和減災(zāi)的重要性就開始逐步突出。我們國(guó)家也是頻頻面臨自然災(zāi)害的發(fā)生，所以這也成為了我們的共同挑戰(zhàn)。在面對(duì)逐漸嚴(yán)峻的自然災(zāi)害的情形，如何正確選擇更加科學(xué)、準(zhǔn)確、平穩(wěn)的測(cè)量技術(shù)手段和成果來(lái)當(dāng)成準(zhǔn)確掌握突發(fā)的自然災(zāi)情和險(xiǎn)情的特殊手段，這是當(dāng)前的首要任務(wù)之一。新時(shí)期，在我國(guó)科技不斷發(fā)展的環(huán)境下，使用的測(cè)繪技術(shù)和裝備也隨之發(fā)展，逐步融合了無(wú)人機(jī)技術(shù)、航空影像測(cè)量技術(shù)、移動(dòng)測(cè)繪技術(shù)、數(shù)字通信操作技術(shù)等多種技術(shù)形態(tài)的無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，已經(jīng)成為了我國(guó)防災(zāi)減災(zāi)的重要手段之一，它逐步建立起了完整而有效的綜合應(yīng)急測(cè)繪保障服務(wù)的體系和制度。

1 ?無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的基本概述

我國(guó)研發(fā)的無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)融合了很多國(guó)際上先進(jìn)的技術(shù)類型，所以在應(yīng)用方面表現(xiàn)出很多優(yōu)勢(shì)，其中，尤為突出的是體積較小、重量小、精度高、反應(yīng)速度快，以及飛機(jī)的飛行條件低等。在進(jìn)行航空攝影測(cè)量系統(tǒng)操作時(shí)，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)上搭載了世界最先進(jìn)的攝影技術(shù)，可以及時(shí)滿足精度上對(duì)地理測(cè)量的要求。

無(wú)人機(jī)的航空攝影測(cè)量系統(tǒng)已經(jīng)逐步成為衛(wèi)星遙感技術(shù)和傳統(tǒng)航空遙感的有效補(bǔ)充途徑，提升了遙感技術(shù)在小范圍和一些零星區(qū)域獲取全部數(shù)據(jù)的能力和水平。這一系統(tǒng)已經(jīng)初步形成了一套完善的、可以適時(shí)快速的工作機(jī)制，同時(shí)，無(wú)人機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)的配合度也逐漸增高。特別是這一系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)是利用燃油裝置或者電動(dòng)裝置進(jìn)行的。航空攝影測(cè)量系統(tǒng)是整個(gè)無(wú)人機(jī)上的系統(tǒng)的重要組成部分之一，已經(jīng)成為了規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求的技術(shù)指標(biāo)，并成為了實(shí)現(xiàn)全球完整覆蓋的關(guān)鍵性要素。在整個(gè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的飛行發(fā)射方面，有很多不同類型的輔助結(jié)構(gòu)，而在降落時(shí)主要采取的是傘降或者滑降這兩種方式，不同的機(jī)器類型有著不同的要求和規(guī)定。與此同時(shí)，在無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量中，不僅要完成測(cè)量、航拍以及相關(guān)數(shù)據(jù)的采樣工作，還要進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理操作，這一操作的過(guò)程與原本的航空攝影測(cè)量中對(duì)數(shù)據(jù)的處理基本類似，但是，還需要人為地制定多種不同的處理方案，從而使其更具有深入研究的價(jià)值。

2 ?無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)是通過(guò)電腦設(shè)置的軟件和硬件系統(tǒng)共同組成的。其中的硬件系統(tǒng)主要涵蓋了無(wú)人機(jī)承載系統(tǒng)和地面監(jiān)控視頻系統(tǒng);軟件系統(tǒng)則是由無(wú)人機(jī)航線的設(shè)計(jì)、飛行控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控和操控、航攝檢查處理、數(shù)據(jù)提前處理等系統(tǒng)共同組成。

2.1 ?主要硬件系統(tǒng)

2.1.1 ?無(wú)人機(jī)的機(jī)載系統(tǒng)

在無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的整體構(gòu)成中，無(wú)人機(jī)是主要的系統(tǒng)平臺(tái)，已成為了整個(gè)系統(tǒng)集成的重要基礎(chǔ)平臺(tái)。這一硬件系統(tǒng)主要是通過(guò)無(wú)人機(jī)、數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)、位置導(dǎo)航和飛行控制系統(tǒng)以及無(wú)線通信等幾部分組成。

在整個(gè)系統(tǒng)的工作運(yùn)行過(guò)程中，這一系統(tǒng)就會(huì)依照先前預(yù)訂的航線進(jìn)行相應(yīng)的自主控制飛行，并且自主地完成預(yù)先確定的航空攝影測(cè)量的任務(wù)。除此之外，還會(huì)實(shí)時(shí)地把無(wú)人機(jī)的速度、離地距離、飛行狀態(tài)以及天氣等多種參數(shù)依照先前預(yù)定傳輸?shù)降孛嫔系目刂葡到y(tǒng)中，從而進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋。

2.1.2 ?地面飛行監(jiān)控系統(tǒng)

這一無(wú)人機(jī)的分支系統(tǒng)主要影響的是無(wú)人機(jī)的飛行平臺(tái)的運(yùn)行。在無(wú)人機(jī)平臺(tái)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，地面上的飛行控制系統(tǒng)裝置會(huì)及時(shí)依據(jù)無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)反饋的各種參數(shù)信息，實(shí)時(shí)在地圖上對(duì)無(wú)人機(jī)的各種情況進(jìn)行標(biāo)定，使得地面上的操控人員更加容易把握無(wú)人機(jī)的真實(shí)飛行狀態(tài)。

2.2 ?主要軟件系統(tǒng)

2.2.1 ?無(wú)人機(jī)航線的設(shè)計(jì)軟件

在無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)中，不可缺少的一個(gè)角色就是航線的設(shè)計(jì)問題，這一問題直接決定了整個(gè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的工作方向和精確度。這一系統(tǒng)作為無(wú)人機(jī)的分支系統(tǒng)，主要成為了信息數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵步驟，必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)過(guò)的作業(yè)范圍面積、地形地貌特征、精度要求、攝影測(cè)量參數(shù)和各種攝影測(cè)量的最后結(jié)果進(jìn)行多重的綜合設(shè)定。航線設(shè)計(jì)軟件在進(jìn)行工作時(shí)，應(yīng)該對(duì)各種工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，從而及時(shí)獲取無(wú)人機(jī)飛行時(shí)所需的曝光點(diǎn)的地理位置、基線長(zhǎng)度等多種類型的參數(shù)。除此之外，航線設(shè)計(jì)軟件還具有非常重要的作用，就是二次檢查已經(jīng)設(shè)計(jì)好的完整航線的參數(shù)，如航線基本走向、行高和地面的分辨率等。

2.2.2 ?數(shù)據(jù)信息接收和預(yù)處理系統(tǒng)

這是整個(gè)系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的軟件系統(tǒng)，也是整個(gè)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)在進(jìn)行室外作業(yè)時(shí)的最后一步，這一軟件直接影響到了后續(xù)對(duì)于無(wú)人機(jī)攝影的圖像處理質(zhì)量的好壞。通常來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)在處理的具體過(guò)程中，可能會(huì)受到外界因素的影響，就會(huì)使原始圖像的質(zhì)量下降。為了盡量避免出現(xiàn)原始圖像后續(xù)的處理問題，一定要對(duì)相關(guān)的影像進(jìn)行預(yù)處理操作。

3 ?結(jié)束語(yǔ)

綜上，無(wú)人機(jī)在航空攝影測(cè)量上的操作系統(tǒng)是一個(gè)集中了多種不同類型的測(cè)繪測(cè)量技術(shù)手段的系統(tǒng)平臺(tái)，它的設(shè)立基礎(chǔ)是在無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái)上，可以及時(shí)實(shí)現(xiàn)空間和時(shí)間的高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)的一種極其先進(jìn)的測(cè)量科技手段。隨著這一測(cè)量技術(shù)系統(tǒng)在不同的領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用，在進(jìn)行測(cè)繪測(cè)量、預(yù)防災(zāi)害、應(yīng)急救援以及進(jìn)行災(zāi)后重建等多個(gè)不同領(lǐng)域中有著非常重要的作用。同時(shí)，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)還存在著很多其他地球遙感技術(shù)手段根本不具備的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，逐漸成為了我國(guó)地球遙感實(shí)踐操作中的重要補(bǔ)充點(diǎn)之一，特別是這一系統(tǒng)具有的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、低成本作業(yè)以及快速獲得影像和及時(shí)傳輸?shù)榷喾N特征，使其優(yōu)勢(shì)之處更加明顯。

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收稿日期：2018-12-8

作者簡(jiǎn)介：趙東升（1992-），男，漢族，河南固始人，助理工程師，本科，研究方向?yàn)闊o(wú)人機(jī)方向及在軍事上的應(yīng)用。