無人機航測技術的發展與應用探討

朱顯國

陜西國信地測科技有限公司，陜西西安 710000

我國測繪技術經過多年發展，已取得豐碩發展成果，尤其以航空遙感為代表的一系列大飛機、衛星、無人機遙感技術在社會生產生活中有著廣泛應用，極大地推動了工程建設、應急測繪等工作順利進行。其中，無人機航測技術比其它航測技術具有高精度、成本低、操作簡單等優勢，但同時還存在一些影像畸變、影像傾斜角等問題，所以在應用時需要測繪人員結合測繪對象，在充分把握各項航測技術優缺點基礎上，從中選擇最優航測技術，提高工作質量和效率。

1 無人機航測技術與發展研究

無人機航測技術有良好的發展前景，進行測繪工作時依托無人機以及影像傳感器（小型）、衛星導航技術等裝置和技術，在飛行過程低空狀態下對測繪對象進行航攝來獲取影像數據。同時，工作時有良好抗干擾作用，影像數據具有極高分辨率，航攝時間較短，可以對規定范圍內地形、地質信息進行全面拍攝，并且無人機航測技術的發展進步能夠對我國現有航攝技術加以改進，最終得到極高分辨率的影像，逐步改善和提高了我國航測能力。無人機航測技術研究始于20世紀80年代，一經提出便引起全世界航測技術研究專家的重視，之后現代化通訊技術、無線網絡技術以及計算機技術，為無人機航測技術進一步研究提供了技術保證，研究人員對無人機航測技術集中在應用領域、范圍研究中，并且初步開始進行無人機測繪系統的研究。我國現階段在測繪行業中重點研究內容是制作DOM、DEM，對于DIG大比例尺研究、應用較少。

1.1 無人機航測技術結構組織

主要包括兩個方面：首先是硬件部分，該部分由5個構件組成，分別為無人機飛行平臺和控制系統、傳感器、地面運輸與保障系統及監控系統，所有系統互相聯合，在無人機飛行時即可共同發揮航測作用，獲得相應測繪數據。目前在各個領域中應用較多的主要為倒桅尾型無人機，此無人機平臺上搭載拍攝系統屬于單反數碼相機，為高端攝影系統，拍攝到的影像圖質量較好，可以清晰直觀展現拍攝區域的詳細數據。飛行控制系統包括氣壓計、自動駕駛儀、高度儀、導航儀等裝置，用于飛行期間對無人機飛行范圍的控制；地面監控系統中包含監控、通訊等系統，對測繪過程進行監督管理，防止無人機發生故障。

其次是軟件部分，由于航測期間數據測量、處理流程較為復雜，而且對影像數據質量要求也較高，所以在技術應用時需要在無人機平臺設置軟件系統，通過軟件對航測做出合理規劃，確保航攝工作有效進行。配備的精確航攝任務規劃軟件，主要是用來規劃航線自動敷設、拍攝成果統計、航線間距調整、曝光點間距調整、航線架構、統計航線長度與距離等任務。同時配備的有航攝質量快速檢查軟件，在航拍期間可以對快速拍攝獲得的影像質量進行實時瀏覽與檢測，并可以自動批量對影像進行編號，對拍攝圖像質量檢查后的表單進行輸出工作，還能對無人機飛行數據進行檢查，確定是否存在數據覆蓋情況，如果存在這種情況工作人員可以及時采取補飛方式再次進行航測，確保獲得的所有數據均有良好質量；對飛行過程中重疊度、旋偏角進行檢查，如果這兩個角度偏離航測技術應用標準，工作人員要及時進行調整；航拍獲得的圖像相鄰時，需要對航片寬度參數進行調查，結合數據對兩處角度值進行計算，確定是否在合理范圍內，若拍攝的原始航片有固定像素，對其重疊度同樣可以使用航片寬度數據進行計算。

此外配備的有影像快速與處理軟件，作用在于無人機航測技術應用時有極高的風險發生影像畸變差問題，借助該軟件可以對出現問題進行改善與解決，使畸變情況得到合理糾正，拍攝系統拍攝的影像質量能夠獲得有效提高，方便工作人員對高精度影像直接進行處理與應用。

1.2 無人機航測系統的優點與缺點

無人機航測系統具有以下幾個方面優缺點，首先在優點方面，航測技術成本低，無人機進行相關區域地理信息的測定時，全部測定工作由無人機來進行，無需駕駛人員駕駛即可直接快捷地開展各項工作，不用額外花費資金在飛行器上安裝安全裝備和駕駛儀，無人機整體生產使用資金少，搭載裝備少，整個機型也比較小，占地面積不大。無人機也可以直接進行拆卸與折疊，此類飛行器大量運輸時按照機型說明直接進行折疊運輸，運輸花費也相對較少。無人機航測技術具有靈活迅速的優點，在應用期間如果需要測繪數據對象為自然災害事件時，可以及時獲取災害發生地點最新遙感數據信息。發生災害后事故現場情況通常較為復雜，大部分情況下有人機或者搜救人員無法及時進入相應區域，導致災后信息獲取延遲，事故處理小組無法及時且科學部署救災計劃。但是通過無人機可以在較小干擾影響下直接飛入災區獲得事故發生后第一手信息，航測飛機飛行準備時間短，勘測時反應非常靈敏，上升速度很快，非常適合用于災后救援。無人機航測技術還具有飛行高度較低的優勢，航測時飛行高度越高，獲得數據誤差越大，會和實際數據產生差異，所以無人機可以有效改善常規航測影像精度差的問題，通過低高度飛行可以得到高精度比例尺的影像圖，尤其對局部信息獲取有極高成功率。無人機低空航測時大部分測繪飛行都是在云層之下，所以多云天氣不會對測繪結果產生不良影響。

在缺點方面，無人機航測存在安全問題，即航測時無人機缺乏安全防護措施，容易出現故障問題影響測繪工作質量，并且故障發生后沒有相配套的應急對策，如果一直在故障狀態下測繪，數據質量難以保證。同時還具有穩定性差等問題，無人機由于不需要駕駛員來駕駛，所以設備整體結構非常簡單，質量較輕，外形小巧，在飛行航測時遇到強氣流，容易發生機身偏離既定軌道問題，由此獲得的數據質量也會受到嚴重影響。目前用于航測的很多類型無人機具備航線自動調整功能，但是飛機部分角度偏移屬于無規律可循的問題，自動調整功能在一些情況下無法進行合理調整。

2 無人機航測技術應用分析

2.1 應用于輸電線路

目前電力資源在人們日常生活中有非常廣泛的應用，需要供電系統修建大量輸電工程供人們用電，其中輸電線接線和改線工程施工建設數量最多，此類工程施工量小，但是施工時間非常短，長時間施工易對用戶用電質量造成影響，所以對施工區域工程進行測繪時如果使用常規測繪技術容易發生工期延誤、數據精度差等問題，因此在輸電線路改造工程中積極采用無人機航測技術進行線路敷設相關數據調查，從而更簡單快捷、高質量、高效率獲得高精度影像資料，推動電力系統智能化的發展。

2.2 應用于地震災害應急處理

我國部分省市位于地震帶上，發生地震災害風險較大，一旦發生災害救援人員無法及時趕到事發地點，引發人員嚴重傷亡問題，通過無人機航測技術對震區進行地理數據測繪，無人機可以不受災害影響深入到災區拍攝影像資料，以便救援團隊把握地震災情，及時找到道路進入災區進行受傷人員的搶救工作。

2.3 應用于土地利用

在應用常規技術進行土地利用數據勘測時，不僅對當前土地利用情況進行測量，分析情況時還需要結合以往地圖資料進行綜合分析，不同時期以及不同勘測技術下獲得的影像資料存在差異，前后對比分析會出現誤差。所以利用航測技術可以在以往測繪影像基礎上，再次對當前土地情況進行測繪，在同一技術、比例尺下分析利用情況，所得信息更加客觀與直觀，按照航測時間排列即可對不同時間的土地利用情況實現有效把握。

3 結語

無人機航測技術經過多年發展，在遙感測繪中異軍突起，具有非常理想的應用價值。雖然有許多優點，但也存在難以克服的問題，所以需要測繪行業多加研究，不斷改善缺點問題，從而使這技術可以在更多領域內發揮作用。