无人机低空航拍遥感在应急测绘保障中的应用

嵇沛 胡一凡 王晨

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.24.002

摘 要：无人机低空航拍遥感测量以它独有的特点对卫星遥感与普通航空摄像得到了完美的补充。它不仅清晰度比较高、操作方便，而且在预防和应对自然灾害方面有较明显的优势。文章介绍了无人机低空航拍遥感测量的组成、测量的特点和优势、应用前景以及在地质灾害中的应用。

关键词：无人机 低空航拍遥感测量 应急救援 地质灾害监测

中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）08（c）-0002-02

随着我国社会的发展，人们的经济水平越来越好，然而好的经济条件付出的代价便是自然环境的恶化。最近几年，由于生态环境的逐渐恶化，各种各样的地质灾害频繁发生。无人机低空航拍遥感系统的研发补充了卫星遥感和载人航空遥感的不足，它具有运行成本低、机动灵活、操作方便、分辨率高等许多优点。利用其飞行较低，能快速获取数据的优点，辅助与一系列的技术方法，能有效地对地质灾害完成检测，实施救援和最后的灾情评估等一系列的任务。下面阐述了无人机低空航拍遥感测量的组成、优势和特点，应用前景以及在地质灾害的应用。

1 无人机低空航拍遥感系统的组成

1.1 飞行平台

一般无人机的机身是由多种材料制作的，包括玻璃钢、碳纤维、木材、金属等。它的机身有电池舱、任务舱、降落伞舱，而这3种舱都是独立存在的。在它的机身前端安置着发动机，机翼旁边连接着碳纤维圆管插接，外型构成了接进式后三点布局。无人机起落装置具有重量轻、强度大、减振好、拆卸便捷等诸多特点，而这些特点决定了它更适合飞行于山区野外生态环境。

1.2 飞行控制系统

无人机的飞行控制系统是由3部分构成的，它们分别是：机载飞控、地面站、通讯设备。这样的飞行系统使用时方便简单、控制精度高、GPS导航功能强，加之有各种各样的任务接口使其可以游刃有余地控制各种布局的无人驾驶飞机。

1.3 遥感系统

高分辨率数码单反相机具有其重量轻、体积小、可代替性强、可直接在计算机中进行处理的特点，这样的特点使它作为无人机遥感摄影的传感器再合适不过了。

1.4 软件系统

软件系统分为监控软件、航线规划软件、影像处理软件。监控软件使无人机飞行过程中飞行区域的电子地图、飞行航迹、飞行参数、飞机航向参数、GPS定位状态、航拍影像的数量和关键参数的交互捕获的显示得以实现。航线规划软件具备了设置飞控和传感器参数，使其可以控制固定翼、动力伞、旋翼机等飞行器。影像处理软件可获取竖直摄影影像、交向摄影影像、复杂航线多基线摄影影像。

1.5 无线电遥控系统

无线电遥控系统可以是无线机按照地面人员的想法进行飞行，而地面人也可以通过无线电遥控系统掌握无人机和遥感设备的有关信息。

1.6 保障系统

设备维修系统和故障判别系统组成了无人机飞行的保障系统。

2 无人机低空航拍遥感测量的特点和优势

无人机低空航拍遥感测量具有以下的特点和优势[1]。

（1）无人机受空中管制和气候的影响较小，使它具有机动灵活的特点，而这种特点使其能够不论处于怎样的环境下都可以直接获取影像，而且具有很高的安全性，这种安全性体现在在设备出现故障的情况下，人员的生命也可以得以保障。

（2）低空飞行使无人机不受云层的遮挡而获取影像，它这一优点与卫星光学遥感和普通航空摄影得以补充。同时克服城市高层建筑物遮挡问题，可以有效地获取建筑物多面高分辨率纹理影像。

（3）低空飞行使无人机可以近景航空摄影测量，测图的精度比较高，满足了测绘精细的要求。

（4）无人机低空航拍遥感系统无需机场起降，操作员培养时间较短，以至于其成本相对较低，而且系统的保养和维修都比较简单。在轻雾弥漫的天气中可以拍到合格的影像，这样的优势减少了野外工作的量度，一方面使得野外工作的劳动量变少，另一方面也改善了野外工作的效率和精度。

3 无人机低空航拍遥感系统的应用前景

3.1 应用背景

为了使经济更快发展，一系列的措施应运而生。可就是实施这些为了发展经济的措施导致了一系列地质灾害的发生。而传统的地面获取信息数据的方法已经不能及时、有效地反映出这些巨大的变化。商用遥感卫星和传统的载人飞机在拍摄的过程中需要采用地面人工测量的方式来制作大比例尺地图，耗时耗力。而无人机低空遥感系统的出现，使这样那样的问题得到了充分的解决[2]。

3.2 应用前景

天气的变幻无人知晓，可是一旦出现阴雨连绵、轻雾笼罩这样的天气，人们难以通过载人航拍及时获得高精度的遥感图片。伴随着载人航拍的限制性、天气的不确定性这些问题的出现，无人机低空航拍遥感系统应运而生。在这样的情况下，无人机低空航拍遥感系统因其特有的技术特点在市场上占据一定的优势。目前各种各样的情况对大比例尺数据的要求日益迫切而且相对较高，在空间分辨率和时间分辨率上都有很高的要求，而无人机航空遥感系统技术都可以很大程度上解决这样的问题。

4 地质灾害中无人机低空航拍遥感技术的应用

为了帮助地质灾害分布的详细调查和判别，无人机航拍遥感技术通过校正多光谱数据然后形成数字高程模型和正射影像图[3]。通过对数据一遍又一遍的检测，然后把这些数字进行分析和对比，最后发现什么地方又存在着地质灾害。有些地方地形险峻，不利于运用人的力量调查时，无人机就会通过它灵活性高，飞行低来给地质灾害监测工作带来很大的帮助。一手重要的资料能给救援的人们带来最有利的帮助，而这一手资料就是当地质灾害刚发生时所调查的数据。地质灾害在救援的过程中，对于时效有着很高的要求，而无人机可以满足这样的要求。

把地质灾害航拍遥感数据进行拼接和校正，最后形成了DOM、DEM、微波遥感与热红外这样的数据，而这些数据即是地面灾情得以解译的数据来源[4]。根据这一系列数据、影像解译会发现地质灾害造成各种各样的损害，通过对这些损害的判别，进一步形成与灾害对应的解译结果图和初步统计的数据。

5 结语

无人机低空航拍遥感技术以其灵活性强、速度快、效率高、经济小巧等其他技术没有的特点，成为了一种新兴的测绘方式，而且这种新兴测绘方式通过国内外的研究开发，慢慢应用到了各个领域。文章贯穿了无人机低空航拍遥感技术的特点，然后分别介绍了其组成、优势、应用前景以及在地质灾害中的应用。生态环境的逐渐恶化，各种各样的地质灾害频频发生，面对灾害的侵袭，有些系统会显得束手无措，无人机低空航拍遥感技术应运而生，希望在以后的研发中，让其技术得以改进，越发精湛，使得无人机低空航拍遥感技术应用越来越广泛。

参考文献

[1] 刘刚，许宏健，马海涛，等.无人机航测系统在应急服务保障中的应用与前景[J].测绘与空间地理信息，2011（34）：177-179.

[2] 田建宏，高生飞，张萍，等.无人机低空航拍遥感在应急测绘保障中的应用[J].甘肃科技，2015（4）：49-51.

[3] 邹长慧，谢晓尧，周忠发.无人机低空航拍遥感系统在贵州高原山区的应用前景探讨[J].贵州师范大学学报：自然科学版，2011（2）：24-28.

[4] 周晓敏，赵力彬，张新利.低空无人机影像处理技术及方法探讨[J].测绘与空间地理信息，2012（35）：182-184.