基于奧維互動地圖的無人機起降場選擇與勘察

劉長亮，林冬生，何中柱，蘇興

1.陸軍工程大學軍械士官學校，湖北省 武漢市 430075

2.中國人民解放軍32151部隊，河北省 邢臺市 054001

針對中大型無人機起降場選定與勘察效率不高的問題，介紹了奧維互動地圖軟件(OvitalMap)分辨率高、對地物變化敏感、信息量大、功能齊全等優(yōu)點，通過具體任務的實施詳細說明了基于奧維軟件進行無人機起降場選擇與勘察的具體方法，提出了應遵守的基本原則，為無人機的高效執(zhí)行任務奠定了基礎。

隨著無人機應用領域的不斷拓展，大型無人機的應用也逐漸增多。此類無人機對起降場地的要求相對較高，需要考慮的項目至少有地形、海拔、水文氣象資料、植被以及運輸工具可達性等要素。在無人機任務準備階段，無人機部隊往往會投入較多的人力、物力對起降場地進行考察，難度較大。

利用傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖選擇無人機起降場的弊端

在以往的勘察工作中，先遣人員首先依據(jù)上級單位提供的小比例尺地圖對起降場進行概略確定，然后申請涵蓋備選起降場的若干大比例尺地圖進行詳細確認，剔除掉不具備起降條件的場地，最后再進行實地勘察。

由于紙質(zhì)地圖對地形地貌的描繪精度有限，時效性差，導致勘察工作較為困難，經(jīng)常遇到圖上分析極其理想，但實地考察卻面目全非的情況，嚴重影響任務執(zhí)行的進度。并且傳統(tǒng)GPS導航也存在路線不清，選路困難等問題。

隨著科技的不斷發(fā)展，尤其是智能手機時代的來臨，電子地圖被越來越多的應用到工程實踐中，本文中重點介紹奧維互動地圖在作戰(zhàn)實踐中的應用，其強大的地圖編輯功能配合智能手機的定位功能，很大程度地提高無人機起降場選擇與勘察的效率，為打贏戰(zhàn)爭提供了保證。

奧維互動地圖在起降場選擇中的優(yōu)勢

奧維地圖瀏覽器是由北京元生華網(wǎng)公司開發(fā)的集coogu地圖、Google衛(wèi)星圖、百度地圖、搜狗地圖、5D地圖等多種地圖于一體且各種地圖模式之間可以自由切換的跨平臺地圖瀏覽器，目前分為手機版和電腦版。奧維地圖瀏覽器具有六個主要特征，即多元化平臺服務，多源數(shù)據(jù)整合，數(shù)據(jù)云服務，功能集成一體化，大數(shù)據(jù)支持、高精度、高質(zhì)量，AutoCAD無縫對接。目前，已較多的應用于野外探險、森林資源調(diào)查、控制網(wǎng)布置及控制點選擇、高速公路、鐵路等線性工程輔助選線等諸多領域。

可以對地形地物進行高精度勘察

利用奧維地圖瀏覽器的衛(wèi)星地圖能夠比較直觀的看出地勢的起伏變化情況，有利于下一步實地踏勘工作的部署。奧維互動地圖更新速度快，對地物地貌變化敏感，使得現(xiàn)場勘測工作更加便捷、高效。能直觀采集到相對較新的空中衛(wèi)星影像圖，增加對地形勘選的準確性。

支持位置共享實現(xiàn)團隊協(xié)作

奧維互動地圖具備跟隨好友功能，可作為智能指揮系統(tǒng)進行團隊協(xié)作。具體方法是：

首先設置好友跟隨：依次點擊【用戶】＞【好友】＞【位置跟隨】，若本機發(fā)起則選擇【我的位置】，若本機為團隊成員，則點擊【自動更新位置的好友】，選擇正確的好友。該功能可以實時顯示多個好友移動軌跡并用不同的線條顏色區(qū)分。還有一種變通的使用方法就是將手機放置于無人機內(nèi)部，可以在任何時候監(jiān)測其準確位置，不足之處是若有靜電屏蔽則GPS反應速度慢，存在滯后現(xiàn)象。

自定義標注方便數(shù)據(jù)采集測量

(1)勘測過程的輔助記錄。

利用奧維互動地圖還可以疊加高程，讀取海拔、坡向、坡度等因子，高程差值為10m。奧維互動地圖的標簽定位功能還可以插入拍照圖片和錄音，可用于記錄勘測點位置的相應重要信息。GPS軌跡記錄功能可以記錄行進路線，可用來記錄路徑、測量距離、標記重要地物等。

(2)點、線、面的記錄與測量

奧維互動地圖提供了兩點之間的測距及方位角測量，還可以多邊形測量面積和周長，直接可以在地圖上判斷兩點之間的直線距離，也可以讀取多邊形面積和周長。該功能可以使我們方便的測量無人機航程、活動區(qū)域以及起降場面積縱深，判斷是否達到起降要求。

運用奧維互動地圖選擇起降場的具體方法

現(xiàn)通過具體任務的實施過程詳細介紹奧維互動地圖選擇起降場的具體方法。

（5）地震剖面上，扇體大都呈兩端尖滅的“透鏡狀”或“扁楔形”，反射低頻強振幅，連續(xù)性差，且與北部水下扇主體脫開，多表現(xiàn)為“無根”扇（圖2）。扇體充填沉積在湖底低部位。

任務詳情：利用一架停放在武漢市區(qū)的無人機系統(tǒng)對湖北省英山縣境內(nèi)的白蓮湖水庫進行空中偵察。該無人機系統(tǒng)的作用距離為100km，空中續(xù)航時間為5h，最大水平飛行速度150km/h，請為該無人機系統(tǒng)選擇一個較優(yōu)的起降場地。

起降場概略位置的確定

從地圖我們可以看到，無人機系統(tǒng)初始位置距離目標地域的直線距離為97.795km，接近無人機系統(tǒng)的極限作用距離，為可靠起見，我們?yōu)槠淞舫?0%的余量，選擇距離目標區(qū)域80km處為起降場。具體選擇的方法是：在奧維數(shù)字地圖中，以目標區(qū)域為圓心，以80km為半徑畫一個圓，起降場位于圓周附近即可達到我們的目的。

但是考慮到無人機系統(tǒng)要由初始位置武漢市區(qū)機動到該處，根據(jù)直線最短原則，我們畫一條從初始位置到目標區(qū)域的直線，其與圓周相交的點即為空間上的最優(yōu)點。

圖1 以目標點為圓心畫圓

圖2 畫從出發(fā)點至目標點的連線

起降場自然條件的確定

起降場不僅要滿足空間需求，更重要的是要滿足起降條件，一般的有海拔、地形、地物、水文氣象以及運輸工具可達性等。在奧維數(shù)字地圖中，點擊右上角的層疊圖標，首先選擇“OpenCycle等高線地圖”，查看此處等高線分布情況，如果較大范圍內(nèi)無線條表明此處較為平坦，適合起降，若線條分布密集則表明此處高低起伏較大，不適合用來實施無人機起降，需在圓周上移動圖幅以選擇更加合適的地點。

圖3 確定空間最優(yōu)點

圖4 利用衛(wèi)星圖確定地貌

地形滿足要求后，確定地貌。再次點擊右上角的層疊圖標，選擇“谷歌衛(wèi)星圖”或“谷歌衛(wèi)星混合圖”，載入谷歌高清衛(wèi)星圖來查看待選地域的地物情況，平整的田地或荒草地為最佳，不可為密林、居民地，更不可為水域。密林在衛(wèi)星圖上的特征為凹凸不平的綠色，水域的特征為平整的黑色、深藍色、藍色、墨綠色等，或者為有規(guī)律的白色波紋塊狀，也可結合“谷歌地圖”查看，為藍色標識的即為水域。很顯然，交點處為“葛店正街”的縱向主干道，顯然是不符合條件的。因此，應在交點附近沿著圓周繼續(xù)尋找符合條件的地點。

從交點出發(fā)，沿圓周向上我們可以找到如圖5所示的備選起降場一。沿圓周向下可以找到如圖6所示的備選起降場二，二者在起降點的地形地貌均符合要求。

圖5 沿圓周向上的備選起降場一

圖6 沿圓周向下的備選起降場二

圖7 備選起降場三

圖8 備選起降場四

圖9 為備選起降場三的進入路線

圖10 備選起降場三道路不通

為確保安全，起降點的地形地貌滿足要求后，還要查看附近特別是起落航線上的地形地物是否滿足條件，起飛方向應無阻隔。首先不應有高山，其次不應有居民地，特別是大面積的城鎮(zhèn)，否則無人機意外故障造成人員傷亡的概率便會急劇增大。從此方面考慮，圖4所示的備選起降場一便不符合要求，其右側的居民地為南北分布，很難避開，且從衛(wèi)星圖上可以看出，中部偏下的淺色位置為工程施工的痕跡，因此我們判斷此處可能已經(jīng)由荒地變?yōu)榱斯こ逃玫?，更可能的是已?jīng)建成了有相當高度的建筑物。因此應放棄該起降場一。再看圖5所示的備選起降場二相對平坦，利用地圖中的“編輯”-“測繪”-“測量面積與周長”工具可以得到該區(qū)域長約1km，寬約0.8km，共計約4平方公里，滿足無人機起降要求，但是我們注意到該場地周圍，特別是向東的起降航線上有大面積的水域，初步判斷應為魚塘及水田，這就對無人機造成了極大的隱患，萬一落點有偏差將會造成無法彌補的損失。所以我們也不應選擇起降場二。

為此我們應繼續(xù)以地形平整、人員較少為原則在附近尋找備選起降場，由此再次確定了圖7、圖8所示的備選起降場三和備選起降場四。

現(xiàn)場勘查

現(xiàn)場勘察主要是進行以下圖上作業(yè)難以確定的項目。首先是進出道路是否通暢，無人機系統(tǒng)方艙車輛大多超高超寬，行動路線上不應有限寬限高等障礙。圖9為備選起降場三的進入路線，我們發(fā)現(xiàn)需要穿過鐵路，經(jīng)實地勘測，在普通公路與鐵路的交叉點處有一涵洞，高僅為兩米，且前后道路曲折嚴重，并有較大坡度，無人機系統(tǒng)車輛無法通行，具體位置如圖9所示。若由另一側繞行，則存在圖10所示的道路不通問題，因此備選起降場不可用。

其次是排除電磁環(huán)境影響，要避開高壓線、變電站等強電磁設施。圖11為備選起降場四起飛方向上存在的高壓電塔及其線路。因此，起降場四不可使用。

最后，附近要無敵情或敵情顧慮少，起降場到任務區(qū)域要無防空威脅，盡量避開城市和禁飛區(qū)。備選起降場五的進入路線相對順暢，場地相對平整，如圖12所示。周圍無高壓電塔及變電站等設施，起飛方向5km處有一小山坡，8公里處有一個小區(qū)，基本能夠滿足無人機的起降。圖13為現(xiàn)場勘察實景圖，經(jīng)綜合權衡，選定起降場五為最終起降場地。

存在的不足及應對措施

安全保密不能保證

圖11 備選起降場四的現(xiàn)場勘察實景圖片

圖12 備選起降場五

圖13 備選起降場五的現(xiàn)場勘測照片

特別是軍隊單位，信息安全是第一位的，行軍路徑直接聯(lián)網(wǎng)容易泄密，依托GPS定位更是存在戰(zhàn)時受制于人的巨大威脅。應對措施是開發(fā)軍用版奧維互動地圖軟件，并配置北斗相關硬件，利用國產(chǎn)導航定位系統(tǒng)，建立地圖實時更新制度，及時反映地物變化。利用相關選點原則建立起降場勘選評估系統(tǒng)，開發(fā)相關計算機模擬系統(tǒng)用于人員的訓練，提高無人機系統(tǒng)執(zhí)行任務的可靠性。

軟件更新易造成數(shù)據(jù)丟失

奧維互動地圖軟件更新會造成數(shù)據(jù)丟失體現(xiàn)在兩個方面，一是原來下載的地圖需要重新下載；二是原來在存放在收藏夾中的數(shù)據(jù)丟失。建議不要輕易更新軟件，如要更新也要及時將收藏夾中的數(shù)據(jù)導出備份，待成功更新后再導入。

結語

通過奧維互動地圖在具體任務中的應用，其便捷性與實用性得到了充分體現(xiàn)。雖然在實際運用中仍然存在著對手機電量損耗大、定位精度不穩(wěn)定等問題，但總體來看，奧維地圖操作簡單便捷、畫面信息豐富精準、功能強大方便使用的特點使無人機使用單位的起降場選擇與勘察工作變得省時省力，極大提高了作戰(zhàn)能力。 ■