小型無人機(jī)遙感平臺(tái)在攝影測(cè)量中的應(yīng)用

王鵬飛　刁世倫

【摘要】 近年來，小型無人機(jī)遙感平臺(tái)在相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在攝影測(cè)量領(lǐng)域中，更是受到了諸多業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。作者在本文中對(duì)小型無人機(jī)遙感平臺(tái)在攝影測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了深入細(xì)致的剖析，同時(shí)對(duì)于小型無人機(jī)遙感平臺(tái)的系統(tǒng)構(gòu)成也做了詳盡分析。

【關(guān)鍵詞】 小型無人機(jī) 攝影測(cè)量 遙感平臺(tái)

通常情況下，衛(wèi)星遙感平臺(tái)受到來自軌道的一些因素的限制，每天都有固定的過頂時(shí)間，給應(yīng)急觀測(cè)的實(shí)現(xiàn)帶來了一定的難度。同時(shí)，在天氣條件不好時(shí)，出于安全考慮，載人飛機(jī)不能升空作業(yè)，這是航空遙感的一大弊端。而微波遙感等技術(shù)手段雖受天氣影響的程度較小，但其探測(cè)原理與航空遙感存在一定程度的差異，因此，微波遙感在實(shí)際應(yīng)用中也存在很大的局限。就目前來看，微波遙感想替代可見光和紅外遙感是不現(xiàn)實(shí)的。除此之外，就傳統(tǒng)航空航天遙感而言，想獲取影像資料，成本也非常高。這種現(xiàn)象使遙感在各應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛發(fā)展受到限制。在這種情況下，低空遙感平臺(tái)就顯現(xiàn)出自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：天氣等自然因素對(duì)其影響較小；作業(yè)成本低；便于獲取局部信息；無需申請(qǐng)空域；后續(xù)處理的可靠性較強(qiáng)。以上是小型無人機(jī)遙感平臺(tái)所具備的顯著優(yōu)勢(shì)，此外，小型無人機(jī)遙感平臺(tái)在攜帶和轉(zhuǎn)移上也具備一定優(yōu)勢(shì)。凡此種種，使小型無人機(jī)遙感平臺(tái)在攝影測(cè)量中的應(yīng)用成為世界各國關(guān)注的重點(diǎn)課題。

一、小型無人機(jī)平臺(tái)攝影測(cè)量系統(tǒng)基本構(gòu)成

由小型無人機(jī)遙感平臺(tái)所構(gòu)建的攝影測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成并不復(fù)雜，其主要包含以下幾部分：小型無人機(jī)飛行平臺(tái)以及飛行控制系統(tǒng)、 影像獲取設(shè)備、通信及遙控設(shè)備，還包括地面信息接收與處理設(shè)備。小型無人機(jī)平臺(tái)攝影測(cè)量系統(tǒng)中的飛行控制系統(tǒng)主要有以下幾項(xiàng)：保證飛行姿態(tài)平穩(wěn)的垂直陀螺；GPS 接收天線和微處理器。就地面配套設(shè)備而言，它主要包括數(shù)據(jù)接收終端以及地面高清影像的數(shù)據(jù)處理終端和相關(guān)遙控設(shè)備。在具體的作業(yè)中，垂直陀螺的作用不容小覷，它可以測(cè)量飛機(jī)的俯仰姿態(tài)角和翻滾姿態(tài)角，此外，將垂直陀螺和微處理技術(shù)結(jié)合在一起，對(duì)于飛機(jī)在自主飛行過程中保持近乎“水平”狀態(tài)非常重要。機(jī)載通信設(shè)備也非常重要，它可以將攝像頭獲取的實(shí)時(shí)影像以及GPS 位置數(shù)據(jù)等有效傳回，從而保證了地面控制中心對(duì)飛機(jī)飛行、拍攝等情況的有效監(jiān)控，使航向和飛行姿態(tài)得到及時(shí)糾正。

二、小型無人機(jī)遙感平臺(tái)在攝影測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 重視飛行平臺(tái)技術(shù)指標(biāo)

目前階段，小型無人機(jī)的攝影測(cè)量遙感平臺(tái)尚未形成完善的作業(yè)規(guī)范，在很多方面還有提升的空間。目前航測(cè)規(guī)范的制定依據(jù)主要來自測(cè)繪單位當(dāng)下的技術(shù)條件等。就小型無人機(jī)而言，其是一種低空對(duì)地觀測(cè)平臺(tái)，最適宜的航拍高度為 1000m 以下，且它所采用的高分辨率的數(shù)碼相機(jī)成像設(shè)備相比傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量，也存在很大的不同。在這種情況下，使得現(xiàn)有的攝影測(cè)量規(guī)范的應(yīng)用具備相當(dāng)?shù)碾y度。從傳統(tǒng)的航測(cè)作業(yè)準(zhǔn)則來看，以下幾點(diǎn)參考指標(biāo)需要相關(guān)操作人員明確：1、飛行速度應(yīng)保持在 50～100km/h 以內(nèi)。2、為免受到湍流阻礙，發(fā)動(dòng)機(jī)不要在飛機(jī)前進(jìn)方向的前部。3、一定要確保發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)，飛機(jī)能夠安全滑翔降落。 4、相對(duì)于地面的飛行高度變化應(yīng)在 5%以下； 5、對(duì)于相鄰攝站飛行高度的變化也有一定標(biāo)準(zhǔn)，以不超過 5%為宜； 6、航攝平臺(tái)在作業(yè)過程中也應(yīng)引起重視，以水平誤差小于 3°為宜。 7、測(cè)量飛行速度的誤差要盡可能精確，以小于5%為宜。8、偏離航線的絕對(duì)誤差也有一定標(biāo)準(zhǔn)，其一定要小于相片旁向覆。9、由于發(fā)動(dòng)機(jī)所引發(fā)的相機(jī)諧振，振幅的偏擺角在曝光時(shí)間內(nèi)應(yīng)低于8.6″。

根據(jù)當(dāng)下的硬件設(shè)備，想要實(shí)現(xiàn)以上幾點(diǎn)，并非難事，甚至可以說沒有任何問題或阻礙。

2.2重視數(shù)碼相機(jī)的性能指標(biāo)

這里所說的數(shù)碼相機(jī)主要是指非量測(cè)相機(jī)。自從1991年第一款真正意義上的數(shù)碼相機(jī) DCS100 問世以來，各類相機(jī)紛紛問世，分辨率以及重量、體積等都有很大的不同，價(jià)格也不一。目前，一些比較高端的相機(jī)的分辨率與傳統(tǒng)的膠片影像差不多。近幾年，普通數(shù)碼相機(jī)的性能不斷提升，分辨率得到了很大程度的提高，同時(shí)得到提升的還有其幾何性能和輻射性能，點(diǎn)位精度和CCD 芯片的不平度也日臻完善。同時(shí)，CCD 芯片的引用，有效避免了底片變形的情況。

但在具體的攝影測(cè)量中，相關(guān)人員還應(yīng)引起注意，為了最大限度的降低影像的畸變差，一定要做好驗(yàn)校工作。

三、結(jié)束語

綜上所述，在攝影測(cè)量中，小型無人機(jī)遙感平臺(tái)具有很大的優(yōu)勢(shì)，在未來一定會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。根據(jù)目前的技術(shù)水平，小型無人機(jī)遙感平臺(tái)大體上已經(jīng)達(dá)到了攝影測(cè)量作業(yè)的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，且有一定的提升空間，在不久的將來，其一定會(huì)更加完善，從而更好地服務(wù)于攝影測(cè)量作業(yè)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 買瑩.小型無人機(jī)大傾角飛行狀態(tài)的穩(wěn)像技術(shù)研究[D].北京大學(xué)，2012.

[2] 王峰，吳云東.無人機(jī)遙感平臺(tái)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].遙感信息，2010（2）.

[3] 李建.無人機(jī)遙感平臺(tái)在攝影測(cè)量中的應(yīng)用[J].江西建材，2014（1）.

[4] 聶愛香，何軍利.淺談無人機(jī)攝影測(cè)量[J].華北國土資源，2013（6）.