红鹏：创新中国无人机微型倾斜摄影技术

李雪敏

2018年11月21日，时值中国创新方法大赛开启，一场创新成果展同步举行，国内众多企业带来创新成果产品。这些创新成果引来了参展观众的驻足。其中，一架新型多旋翼无人机及一款外形新颖的微型倾斜相机引来了众多观众的围观。这一系列产品出自于广州市红鹏直升机遥感科技有限公司。

近年来，我国无人机发展迅速，各行各业都可见到无人机的身影。以前，无人机多用于军工方面;现在，无人机在民用方面发挥着巨大的作用。

红鹏公司于2002年在广州创建，是集倾斜相机和无人机研发、生产、服务于一身，以军工品质打造专业的产品。2013年率先在业内研发出了基于电动旋翼无人机的微型倾斜摄影产品，带动了国内低空倾斜航空摄影技术的迅速发展。

研发新型多旋翼无人机测图系统

随着无人机应用进入我国航天、军工、民用各个领域，我国无人机的潜在市场在迅速扩展。20世纪70年代，我国开始自主研制无人侦察机。改革开放以后，在民用领域中探索可行性。据了解，我国从事无人机行业的单位有300多家，形成了配套齐全的研发、制造、销售和服务体系的有160家左右。红鹏在创建之初便秉承着使命、战斗、信义、创新的精神，致力于成为中国倾斜航空摄影服务的领导品牌。

据项目研发负责人邓立龙介绍，红鹏自主研发的第二代多旋翼无人机测图系统主要是由六旋翼无人机、微型倾斜相机、自动三维建模软件三部分组成。该机具有高精度和高效率的特性，可独立完成从航空摄影、自动三维建模到地形图快速提取的功能，每架次（30分钟）可完成0.5平方公里1：500航测任务，每天可作业8～10架次，全套装备不超过20公斤，机动灵活。此系统具有体积小、重量轻的特点，全套设备封装在两个便携式运输箱中，2个人即可便携运输，5分钟准备，即可进行飞行作业。

第二代多旋翼无人机测图系统主要采用倾斜摄影为主要摄影方式。倾斜摄影是通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、侧视等不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼視觉的真实直观世界，有效弥补了传统正射影像只能从垂直角度拍摄地物的局限。

“红鹏采用六轴无人机AC1200。它是专门为微型倾斜相机定制的电动无人机，适于100米至300米高度层的飞行作业。它在搭载倾斜相机后可高效灵活执行高分辨率航摄任务，内置的降落伞保护装置可确保无人机安全作业，”邓立龙说。

众所周知，相机是测图系统中最重要的一环。但是倾斜摄影技术的发展一直受限于其云台技术的开发进度。红鹏依靠不懈的坚持和努力，凭着前瞻性的战略眼光和强大的技术研发实力，历时5年，专注于自主研发轻型航空器外挂摄影吊舱，成功研制出系列化的倾斜相机。在一系列的倾斜相机中，小金牛AP3400R倾斜相机备受关注。

小金牛AP3400R，全球首款毫米级分辨率倾斜相机，是一款三相机协同旋转拍摄的数据获取设备，一个曝光周期可获取近3亿像素影像，且飞行及建模效率与传统五镜头相比均有成倍提升，特别适用于地籍测量等高精度三维地理数据表获取任务，实现了从5个角度到12个角度的创新突破，从5个镜头到3镜头扫摆相机的技术突破。

邓立龙说：“这款倾斜相机外观类似于飞机，采用流线型工业设计，最大程度减少飞行风阻，保持平稳性。通过三台相机旋转拍摄，可获取多角度影像，获取效率比传统五相机提高一倍以上。并且通过独特的相机设计，可极大地减少传统五相机的冗余数据，从而使同等数据量下降一半以上。搭载独立曝光模块，支持机上供电与电池独立供电两种方案，可自主执行拍摄，适合多类型无人机挂载。它采用超轻型产品设计，单相机2430万像素传感器，整机重量仅1.6kg，极大地延长了无人机的续航时间。”

红鹏在广州设有测绘技术中心，专业为客户提供快速便捷的数据服务。微型倾斜相机采用多台相机统一存储读取的方式，一卡式插拔操作即可完成数据的拷贝。并且将获取的影像数据导入到自动建模软件，即可无需人工干预快速生成三维模型。截至目前，已经在广州市、深圳市等多个地区提供倾斜摄影三维自动建模服务。倾斜相机技术的解决将无人机的发展带向更高层次，也是中国人对国际测绘界的一大巨献。

提供全方位产品应用服务

目前从用途来看，无人机主要分为工业级无人机及消费级无人机。在工业级无人机方面，主要应用于农用植保、地图测绘、军警救援、电力巡航、物流配送等领域。在消费级无人机方面，以穿越无人机比赛玩家级别，其航拍功能使用最广。近年来，我国民用无人家的市场也进入了白热化的状态中，市场需求规模达到了50%以上，这也标志着无人机的使用越来越广泛。

红鹏自主研发的第二代多旋翼无人机测图系统在产品应用方面也是非常丰富的。在应急测绘方面，即自然灾害，突发事件等灾害事故现场，无人机可以进入到救援人员无法到达的危险地点，并从空中视角拍摄到人力所不能及的范围。如果在普通的无人机的摄像系统中加装倾斜摄影相机，可以将拍摄到的影像在第一时间生成灾害现场的三维模型，为救援指挥工作提供有效帮助。

在公共安全行业方面，倾斜摄影给公安带来的优势就是快速建模和分析。可用于重点建筑物所布控，重大危险污染源监控、消防通道测量与评估等多项公共安全服务。尤其是城市公共安全，倾斜摄影可以在很短时间内建立起某个区域的三角场景模型，给预案和安保部署、警力分配甚至狙击手位置的安全等提供基础。据邓立龙介绍，近年来，红鹏已为部分公安局及军方提供红鹏直升机摄影设备，为公共安全保驾护航。

正是由于红鹏倾斜摄影技术的先进性，红鹏无人机及其他产品走向南极。我国第32次和33次南极科考均采用红鹏产品。在第32次南极科考期间，考察队员首次采用黑龙江省测绘科学研究所和红鹏公司共同打造的“冰川”号倾斜摄影测量无人机系统，共执行8个架次飞行，利用获取的南极长城站战区周边5000余张厘米级高分辨率航空影像，制成首张南极科考站区三维实景地图。在第33次南极科考期间，红鹏无人机倾斜摄影系统继续跟随科考队深入南极圈。克服地磁严重干扰、气象、交通、空域等多种不利因素，先后执行32架次，获取厘米级倾斜影像22000张，成功获取南极中山站区倾斜航摄影像，为我国新的南极科考站选址做出贡献。

除此之外，倾斜摄影在文物保护、城市管理、水利应用、智慧旅游、管线运维等方面发挥着巨大作用。

在文物保护方面，倾斜摄影应用于了解文物现状，制定模拟修复方案，计算修复所需土石方量，全面、形象、逼真地恢复文物面貌。在城市管理方面，可应用于违法用地管理、重点工程管理、空中执法监测服务特别是城市变化动态检测。对于水利行业，倾斜摄影提供的真实、准确、及时的三维模型，可实现水利设施与地形无缝结合，并将各类动态信息、复杂关系及时准确地表达出来。对于旅游行业来说，倾斜摄影技术是必不可少的，可应用于基础设施可视化管理、“沉浸式”虚拟旅游体验、3600真实景点浏览、合理规划旅游线路、精准位置定位及导航、游客迷路救援、制定逃生路线等。管线作为关系国计民生的城市重要的基础设施，具有规模大、范围广、种类繁多、分布复杂、变化迅速等特点、运用倾斜摄影可快速搭建管线的真实模型、管线数据更新与维护、建立管线二三维数据库、实现各类专业管线、管孔、井盖等的信息探测等。

邓立龙说：“无人机作为国家新兴的行业，市场广阔。但是传统的手工操控还是存在的，所以无人机的推广活动还需要慢慢进行。未来，红鹏将一如既往，继续攻克难题，让操作方式越来越简单化。”

通过红鹏人的不懈努力，早在2014年无人机倾斜摄影被鉴定为达到国际先进水平，2015被评为地理信息科技进步奖三等奖。2017年入选第三届军民融合高新技术装备成果展，获得“庆祝中国人民解放军建军90周年阅兵信息保障贡献突出奖”。2018年高精度多视角相机被评定为国际先进水平，荣获中国地理信息科技进步奖二等奖。多次参加国内和平使命等大型军事演习，并先后参与了鲁甸地震、天津港爆炸、深圳滑坡和山东寿光水灾应急救援等重大事件，为我国无人机行业的发展作出了巨大贡献。