無人機低空航拍遙感在應急測繪保障中的應用

嵇沛 胡一凡 王晨

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.24.002

摘 要：無人機低空航拍遙感測量以它獨有的特點對衛(wèi)星遙感與普通航空攝像得到了完美的補充。它不僅清晰度比較高、操作方便，而且在預防和應對自然災害方面有較明顯的優(yōu)勢。文章介紹了無人機低空航拍遙感測量的組成、測量的特點和優(yōu)勢、應用前景以及在地質災害中的應用。

關鍵詞：無人機 低空航拍遙感測量 應急救援 地質災害監(jiān)測

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）08（c）-0002-02

隨著我國社會的發(fā)展，人們的經濟水平越來越好，然而好的經濟條件付出的代價便是自然環(huán)境的惡化。最近幾年，由于生態(tài)環(huán)境的逐漸惡化，各種各樣的地質災害頻繁發(fā)生。無人機低空航拍遙感系統(tǒng)的研發(fā)補充了衛(wèi)星遙感和載人航空遙感的不足，它具有運行成本低、機動靈活、操作方便、分辨率高等許多優(yōu)點。利用其飛行較低，能快速獲取數據的優(yōu)點，輔助與一系列的技術方法，能有效地對地質災害完成檢測，實施救援和最后的災情評估等一系列的任務。下面闡述了無人機低空航拍遙感測量的組成、優(yōu)勢和特點，應用前景以及在地質災害的應用。

1 無人機低空航拍遙感系統(tǒng)的組成

1.1 飛行平臺

一般無人機的機身是由多種材料制作的，包括玻璃鋼、碳纖維、木材、金屬等。它的機身有電池艙、任務艙、降落傘艙，而這3種艙都是獨立存在的。在它的機身前端安置著發(fā)動機，機翼旁邊連接著碳纖維圓管插接，外型構成了接進式后三點布局。無人機起落裝置具有重量輕、強度大、減振好、拆卸便捷等諸多特點，而這些特點決定了它更適合飛行于山區(qū)野外生態(tài)環(huán)境。

1.2 飛行控制系統(tǒng)

無人機的飛行控制系統(tǒng)是由3部分構成的，它們分別是：機載飛控、地面站、通訊設備。這樣的飛行系統(tǒng)使用時方便簡單、控制精度高、GPS導航功能強，加之有各種各樣的任務接口使其可以游刃有余地控制各種布局的無人駕駛飛機。

1.3 遙感系統(tǒng)

高分辨率數碼單反相機具有其重量輕、體積小、可代替性強、可直接在計算機中進行處理的特點，這樣的特點使它作為無人機遙感攝影的傳感器再合適不過了。

1.4 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)分為監(jiān)控軟件、航線規(guī)劃軟件、影像處理軟件。監(jiān)控軟件使無人機飛行過程中飛行區(qū)域的電子地圖、飛行航跡、飛行參數、飛機航向參數、GPS定位狀態(tài)、航拍影像的數量和關鍵參數的交互捕獲的顯示得以實現。航線規(guī)劃軟件具備了設置飛控和傳感器參數，使其可以控制固定翼、動力傘、旋翼機等飛行器。影像處理軟件可獲取豎直攝影影像、交向攝影影像、復雜航線多基線攝影影像。

1.5 無線電遙控系統(tǒng)

無線電遙控系統(tǒng)可以是無線機按照地面人員的想法進行飛行，而地面人也可以通過無線電遙控系統(tǒng)掌握無人機和遙感設備的有關信息。

1.6 保障系統(tǒng)

設備維修系統(tǒng)和故障判別系統(tǒng)組成了無人機飛行的保障系統(tǒng)。

2 無人機低空航拍遙感測量的特點和優(yōu)勢

無人機低空航拍遙感測量具有以下的特點和優(yōu)勢[1]。

（1）無人機受空中管制和氣候的影響較小，使它具有機動靈活的特點，而這種特點使其能夠不論處于怎樣的環(huán)境下都可以直接獲取影像，而且具有很高的安全性，這種安全性體現在在設備出現故障的情況下，人員的生命也可以得以保障。

（2）低空飛行使無人機不受云層的遮擋而獲取影像，它這一優(yōu)點與衛(wèi)星光學遙感和普通航空攝影得以補充。同時克服城市高層建筑物遮擋問題，可以有效地獲取建筑物多面高分辨率紋理影像。

（3）低空飛行使無人機可以近景航空攝影測量，測圖的精度比較高，滿足了測繪精細的要求。

（4）無人機低空航拍遙感系統(tǒng)無需機場起降，操作員培養(yǎng)時間較短，以至于其成本相對較低，而且系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修都比較簡單。在輕霧彌漫的天氣中可以拍到合格的影像，這樣的優(yōu)勢減少了野外工作的量度，一方面使得野外工作的勞動量變少，另一方面也改善了野外工作的效率和精度。

3 無人機低空航拍遙感系統(tǒng)的應用前景

3.1 應用背景

為了使經濟更快發(fā)展，一系列的措施應運而生。可就是實施這些為了發(fā)展經濟的措施導致了一系列地質災害的發(fā)生。而傳統(tǒng)的地面獲取信息數據的方法已經不能及時、有效地反映出這些巨大的變化。商用遙感衛(wèi)星和傳統(tǒng)的載人飛機在拍攝的過程中需要采用地面人工測量的方式來制作大比例尺地圖，耗時耗力。而無人機低空遙感系統(tǒng)的出現，使這樣那樣的問題得到了充分的解決[2]。

3.2 應用前景

天氣的變幻無人知曉，可是一旦出現陰雨連綿、輕霧籠罩這樣的天氣，人們難以通過載人航拍及時獲得高精度的遙感圖片。伴隨著載人航拍的限制性、天氣的不確定性這些問題的出現，無人機低空航拍遙感系統(tǒng)應運而生。在這樣的情況下，無人機低空航拍遙感系統(tǒng)因其特有的技術特點在市場上占據一定的優(yōu)勢。目前各種各樣的情況對大比例尺數據的要求日益迫切而且相對較高，在空間分辨率和時間分辨率上都有很高的要求，而無人機航空遙感系統(tǒng)技術都可以很大程度上解決這樣的問題。

4 地質災害中無人機低空航拍遙感技術的應用

為了幫助地質災害分布的詳細調查和判別，無人機航拍遙感技術通過校正多光譜數據然后形成數字高程模型和正射影像圖[3]。通過對數據一遍又一遍的檢測，然后把這些數字進行分析和對比，最后發(fā)現什么地方又存在著地質災害。有些地方地形險峻，不利于運用人的力量調查時，無人機就會通過它靈活性高，飛行低來給地質災害監(jiān)測工作帶來很大的幫助。一手重要的資料能給救援的人們帶來最有利的幫助，而這一手資料就是當地質災害剛發(fā)生時所調查的數據。地質災害在救援的過程中，對于時效有著很高的要求，而無人機可以滿足這樣的要求。

把地質災害航拍遙感數據進行拼接和校正，最后形成了DOM、DEM、微波遙感與熱紅外這樣的數據，而這些數據即是地面災情得以解譯的數據來源[4]。根據這一系列數據、影像解譯會發(fā)現地質災害造成各種各樣的損害，通過對這些損害的判別，進一步形成與災害對應的解譯結果圖和初步統(tǒng)計的數據。

5 結語

無人機低空航拍遙感技術以其靈活性強、速度快、效率高、經濟小巧等其他技術沒有的特點，成為了一種新興的測繪方式，而且這種新興測繪方式通過國內外的研究開發(fā)，慢慢應用到了各個領域。文章貫穿了無人機低空航拍遙感技術的特點，然后分別介紹了其組成、優(yōu)勢、應用前景以及在地質災害中的應用。生態(tài)環(huán)境的逐漸惡化，各種各樣的地質災害頻頻發(fā)生，面對災害的侵襲，有些系統(tǒng)會顯得束手無措，無人機低空航拍遙感技術應運而生，希望在以后的研發(fā)中，讓其技術得以改進，越發(fā)精湛，使得無人機低空航拍遙感技術應用越來越廣泛。

參考文獻

[1] 劉剛，許宏健，馬海濤，等.無人機航測系統(tǒng)在應急服務保障中的應用與前景[J].測繪與空間地理信息，2011（34）：177-179.

[2] 田建宏，高生飛，張萍，等.無人機低空航拍遙感在應急測繪保障中的應用[J].甘肅科技，2015（4）：49-51.

[3] 鄒長慧，謝曉堯，周忠發(fā).無人機低空航拍遙感系統(tǒng)在貴州高原山區(qū)的應用前景探討[J].貴州師范大學學報：自然科學版，2011（2）：24-28.

[4] 周曉敏，趙力彬，張新利.低空無人機影像處理技術及方法探討[J].測繪與空間地理信息，2012（35）：182-184.