无人机航测技术的发展与应用探讨

2018-02-04朱显国

智能城市 2018年13期

朱显国

陕西国信地测科技有限公司，陕西西安 710000

我国测绘技术经过多年发展，已取得丰硕发展成果，尤其以航空遥感为代表的一系列大飞机、卫星、无人机遥感技术在社会生产生活中有着广泛应用，极大地推动了工程建设、应急测绘等工作顺利进行。其中，无人机航测技术比其它航测技术具有高精度、成本低、操作简单等优势，但同时还存在一些影像畸变、影像倾斜角等问题，所以在应用时需要测绘人员结合测绘对象，在充分把握各项航测技术优缺点基础上，从中选择最优航测技术，提高工作质量和效率。

1 无人机航测技术与发展研究

无人机航测技术有良好的发展前景，进行测绘工作时依托无人机以及影像传感器（小型）、卫星导航技术等装置和技术，在飞行过程低空状态下对测绘对象进行航摄来获取影像数据。同时，工作时有良好抗干扰作用，影像数据具有极高分辨率，航摄时间较短，可以对规定范围内地形、地质信息进行全面拍摄，并且无人机航测技术的发展进步能够对我国现有航摄技术加以改进，最终得到极高分辨率的影像，逐步改善和提高了我国航测能力。无人机航测技术研究始于20世纪80年代，一经提出便引起全世界航测技术研究专家的重视，之后现代化通讯技术、无线网络技术以及计算机技术，为无人机航测技术进一步研究提供了技术保证，研究人员对无人机航测技术集中在应用领域、范围研究中，并且初步开始进行无人机测绘系统的研究。我国现阶段在测绘行业中重点研究内容是制作DOM、DEM，对于DIG大比例尺研究、应用较少。

1.1 无人机航测技术结构组织

主要包括两个方面：首先是硬件部分，该部分由5个构件组成，分别为无人机飞行平台和控制系统、传感器、地面运输与保障系统及监控系统，所有系统互相联合，在无人机飞行时即可共同发挥航测作用，获得相应测绘数据。目前在各个领域中应用较多的主要为倒桅尾型无人机，此无人机平台上搭载拍摄系统属于单反数码相机，为高端摄影系统，拍摄到的影像图质量较好，可以清晰直观展现拍摄区域的详细数据。飞行控制系统包括气压计、自动驾驶仪、高度仪、导航仪等装置，用于飞行期间对无人机飞行范围的控制；地面监控系统中包含监控、通讯等系统，对测绘过程进行监督管理，防止无人机发生故障。

其次是软件部分，由于航测期间数据测量、处理流程较为复杂，而且对影像数据质量要求也较高，所以在技术应用时需要在无人机平台设置软件系统，通过软件对航测做出合理规划，确保航摄工作有效进行。配备的精确航摄任务规划软件，主要是用来规划航线自动敷设、拍摄成果统计、航线间距调整、曝光点间距调整、航线架构、统计航线长度与距离等任务。同时配备的有航摄质量快速检查软件，在航拍期间可以对快速拍摄获得的影像质量进行实时浏览与检测，并可以自动批量对影像进行编号，对拍摄图像质量检查后的表单进行输出工作，还能对无人机飞行数据进行检查，确定是否存在数据覆盖情况，如果存在这种情况工作人员可以及时采取补飞方式再次进行航测，确保获得的所有数据均有良好质量；对飞行过程中重叠度、旋偏角进行检查，如果这两个角度偏离航测技术应用标准，工作人员要及时进行调整；航拍获得的图像相邻时，需要对航片宽度参数进行调查，结合数据对两处角度值进行计算，确定是否在合理范围内，若拍摄的原始航片有固定像素，对其重叠度同样可以使用航片宽度数据进行计算。

此外配备的有影像快速与处理软件，作用在于无人机航测技术应用时有极高的风险发生影像畸变差问题，借助该软件可以对出现问题进行改善与解决，使畸变情况得到合理纠正，拍摄系统拍摄的影像质量能够获得有效提高，方便工作人员对高精度影像直接进行处理与应用。

1.2 无人机航测系统的优点与缺点

无人机航测系统具有以下几个方面优缺点，首先在优点方面，航测技术成本低，无人机进行相关区域地理信息的测定时，全部测定工作由无人机来进行，无需驾驶人员驾驶即可直接快捷地开展各项工作，不用额外花费资金在飞行器上安装安全装备和驾驶仪，无人机整体生产使用资金少，搭载装备少，整个机型也比较小，占地面积不大。无人机也可以直接进行拆卸与折叠，此类飞行器大量运输时按照机型说明直接进行折叠运输，运输花费也相对较少。无人机航测技术具有灵活迅速的优点，在应用期间如果需要测绘数据对象为自然灾害事件时，可以及时获取灾害发生地点最新遥感数据信息。发生灾害后事故现场情况通常较为复杂，大部分情况下有人机或者搜救人员无法及时进入相应区域，导致灾后信息获取延迟，事故处理小组无法及时且科学部署救灾计划。但是通过无人机可以在较小干扰影响下直接飞入灾区获得事故发生后第一手信息，航测飞机飞行准备时间短，勘测时反应非常灵敏，上升速度很快，非常适合用于灾后救援。无人机航测技术还具有飞行高度较低的优势，航测时飞行高度越高，获得数据误差越大，会和实际数据产生差异，所以无人机可以有效改善常规航测影像精度差的问题，通过低高度飞行可以得到高精度比例尺的影像图，尤其对局部信息获取有极高成功率。无人机低空航测时大部分测绘飞行都是在云层之下，所以多云天气不会对测绘结果产生不良影响。

在缺点方面，无人机航测存在安全问题，即航测时无人机缺乏安全防护措施，容易出现故障问题影响测绘工作质量，并且故障发生后没有相配套的应急对策，如果一直在故障状态下测绘，数据质量难以保证。同时还具有稳定性差等问题，无人机由于不需要驾驶员来驾驶，所以设备整体结构非常简单，质量较轻，外形小巧，在飞行航测时遇到强气流，容易发生机身偏离既定轨道问题，由此获得的数据质量也会受到严重影响。目前用于航测的很多类型无人机具备航线自动调整功能，但是飞机部分角度偏移属于无规律可循的问题，自动调整功能在一些情况下无法进行合理调整。

2 无人机航测技术应用分析

2.1 应用于输电线路

目前电力资源在人们日常生活中有非常广泛的应用，需要供电系统修建大量输电工程供人们用电，其中输电线接线和改线工程施工建设数量最多，此类工程施工量小，但是施工时间非常短，长时间施工易对用户用电质量造成影响，所以对施工区域工程进行测绘时如果使用常规测绘技术容易发生工期延误、数据精度差等问题，因此在输电线路改造工程中积极采用无人机航测技术进行线路敷设相关数据调查，从而更简单快捷、高质量、高效率获得高精度影像资料，推动电力系统智能化的发展。

2.2 应用于地震灾害应急处理

我国部分省市位于地震带上，发生地震灾害风险较大，一旦发生灾害救援人员无法及时赶到事发地点，引发人员严重伤亡问题，通过无人机航测技术对震区进行地理数据测绘，无人机可以不受灾害影响深入到灾区拍摄影像资料，以便救援团队把握地震灾情，及时找到道路进入灾区进行受伤人员的抢救工作。

2.3 应用于土地利用

在应用常规技术进行土地利用数据勘测时，不仅对当前土地利用情况进行测量，分析情况时还需要结合以往地图资料进行综合分析，不同时期以及不同勘测技术下获得的影像资料存在差异，前后对比分析会出现误差。所以利用航测技术可以在以往测绘影像基础上，再次对当前土地情况进行测绘，在同一技术、比例尺下分析利用情况，所得信息更加客观与直观，按照航测时间排列即可对不同时间的土地利用情况实现有效把握。