無人機航拍在體育賽事中的應用

周 鑫

（南京交通職業技術學院，江蘇 南京 211188）

0 引言

在當今數字化時代，科技正以前所未有的速度改變著各行各業，體育賽事也不例外。其中，無人機航拍技術的崛起，為體育賽事領域帶來了一場視覺與創新的革命。隨著無人機技術的日益成熟和創新[1]，無人機作為一種高效、靈活且多功能的工具，憑借其高空俯瞰的視角、極致穩定的飛行能力以及多維角度拍攝等獨特優勢，正日益成為體育賽事領域的一顆璀璨之星。從大型國際比賽到地方性賽事，無人機航拍技術正以其卓越的性能為觀眾提供更加震撼的視覺體驗，為賽事組織者、運動員和教練員帶來了全新的數據收集、分析和戰術優化等手段，賦予了體育賽事全新的維度與表現力。本文將深入探討無人機在體育賽事中的多重應用，展現其在推動體育產業發展、提升比賽水平以及創造更豐富觀賽體驗方面所發揮的重要作用。

1 無人機航拍技術概述

1.1 無人機

無人機是由自身程序控制裝置或無線電遙控設備控制的無人駕駛飛行器[2]。無人機通過搭載各種傳感器、通信設備和自動控制系統，能夠執行多種任務，從簡單的空中攝影到復雜的科研和軍事任務。根據不同的用途和設計，無人機分為多種類型，包括多旋翼無人機、固定翼無人機以及垂直起降無人機等。多旋翼無人機通過調整多個旋翼的轉速，產生不同大小的扭矩，從而精確控制飛行器的運動軌跡，實現各種飛行動作。并且，其體積相對較小，輕便靈活，起降方便，有良好的抗風能力，能在空中進行懸停，可以更加靈活、準確地拍攝。因此，無人機具有安全穩定、結構簡單、操控簡單的特點?，F在大部分航拍領域使用的無人機設備多為多旋翼無人機，如圖1 所示。

圖1 多旋翼無人機

1.2 無人機航拍

無人機航拍是利用無人機進行空中攝影或錄像的過程。以無人機作為空中平臺，通過搭載高分辨率的相機、攝像機或其他傳感器，無人機可以從空中俯瞰地面或其他目標，捕捉到獨特的視角和畫面。

無人機航拍技術的發展歷程可以追溯到早期的航空攝影和遙感技術。隨著科技的進步和創新，無人機航拍逐漸從軍事應用延伸到民用領域。20世紀80 年代，一些研究機構和企業開始嘗試將無人機航拍應用于地理測繪、環境監測等領域。21 世紀初期，無人機航拍技術取得了一系列重大突破，如自動化飛行控制、全球定位系統（Global Positioning System，GPS）導航、穩定性控制等，這些技術使得無人機航拍更加穩定、精準，逐漸走向普及。同時，民用領域對空中數據采集和影像需求增加，推動了無人機航拍的商業化應用，許多企業開始提供無人機航拍服務。

如今，無人機的航空系統越來越優化，由飛控系統、傳感器系統、通信系統及載荷系統等多個系統組成，各個子系統相互協作，使無人機能夠實現全自主飛行、任務執行等功能。無人機技術的不斷進步給航拍領域迎來質的飛躍。高分辨率的相機、穩定的飛行控制系統以及智能化的飛行路徑規劃等創新不僅使得航拍更加精準、流暢，也為影像創作者帶來了更大的創作自由和創意空間。在無人機的俯瞰下，美麗的風景、壯觀的建筑和精彩的運動瞬間，正描繪出一幅引人入勝的精彩圖景，以前所未有的方式展現在人們面前。

2 體育賽事航拍中的無人機航拍技術要點

2.1 安全和法規意識

進行無人機航拍之前，務必獲取合法的飛行許可。首先要了解無人機相關的法律法規，遵守法律法規的規定和限制，遵守當地民航局和相關機構的規定，確保了解飛行限制區域、禁飛區域以及最大飛行高度等規定，以免觸犯法律。

國家于2023 年公布了《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》。新規按照分類管理的思路，根據無人機重量、飛行速度等性能指標，將無人機分為微型無人機、輕型無人機、小型無人機、中型無人機和大型無人機5 個類別。操控小型、中型、大型民用無人駕駛航空器進行飛行活動，操作員必須考取操控員執照。

不同天氣條件下都可以進行體育賽事的航拍，但不同的天氣條件可能會影響航拍的可行性和畫面效果。選擇天氣條件進行體育賽事航拍時，需要根據具體情況權衡飛行安全、畫面效果以及對設備的保護。不同的天氣條件可以為航拍作品帶來不同的氛圍和效果，但也需要注意保證航拍操作的安全性和設備的穩定性。

2.2 航拍操控技巧

航拍操控技巧包括合理規劃航線和熟練無人機操控技術兩個方面。

第一，合理規劃航線。飛行前，必須對航拍區域進行綜合了解，熟悉區域的地貌、氣候、植被、人流和建筑等情況，檢查該區域是否屬于禁飛區，是否有飛行高度限制，從而謹慎規劃飛行路線，明確拍攝角度、高度以及所需拍攝方向。體育賽事通常會在賽場周圍設置觀眾席，四周的流動人口較多。因此，操作員務必特別注意無人機航拍的飛行高度，以確保不會危及觀眾的安全，保障飛行與拍攝安全。

第二，熟練無人機操控技術。無人機航拍需要具備較高的飛行技巧，操作員需要通過控制搖桿對無人機的飛行速度進行變速及平穩飛行；利用搖桿控制飛行高度，避免高度變化過大或過快；適應風力，調整搖桿維持穩定高度；使用遙控器搖桿和云臺按鈕同時平穩操作，培養手眼協調能力，精確控制飛行姿態和方向；實現無人機環繞、升降、跟蹤、平移、俯仰、低空飛行及運動跟蹤拍攝。最后，操作員需要具有應對緊急情況的靈活性，遇到問題時，可以將無人機緊急剎停或安全返航。

2.3 航拍攝影手法的藝術性

航拍攝影手法涉及無人機的飛行路徑、角度、高度等操作技巧，這些手法決定了航拍畫面的藝術構圖。藝術構圖需要考慮畫面元素的擺放、比例及平衡等。航拍攝影通過不同的手法，如環繞拍攝展示出全景的壯觀，升降拍攝營造出高度感，跟蹤拍攝手法展現主體的移動軌跡，而選擇俯瞰拍攝手法則需要考慮如何平衡畫面中的各個元素。通過掌握不同的航拍手法，攝影師可以在構圖時更加靈活地運用元素，通過適當的擺放和元素的組合來強調或突出主題，創造出更具創意的視覺效果來增強藝術表現。

3 無人機航拍技術在體育賽事中的應用優勢

3.1 拍攝視角更加多元

早期的體育賽事通常通過傳統的地面攝影設備進行拍攝，在賽事場地的關鍵位置設置固定的攝像機，以捕捉比賽的主要動態。盡管這些攝像機可以捕捉到特定區域的畫面，也可以呈現穩定的畫面，但是由于視角相對有限，通常只能捕捉到地面上的畫面。地面攝影設備受到場地限制，可能難以捕捉到賽場的整體情況，或者無法捕捉到高空的視角。

無人機具有高度的機動性，可以快速在不同位置之間移動，改變飛行高度和方向，具有空中鳥瞰視角，從空中俯瞰，捕捉到更廣闊的畫面。環繞拍攝可以全局呈現整個賽場，捕捉到多種角度和視角的畫面，營造出宏大的視覺效果，帶來更全面的觀賞體驗。

3.2 拍攝機位更加靈活

采用地面攝影方式，攝像師使用手持或固定在搖臂上的攝像機，通過移動攝像機跟隨比賽的進行，捕捉運動員的動態。整個操作過程需要攝像師手動變換攝像機的角度或位置，關注比賽的局部情況，一邊跟隨運動員的運動，一邊控制攝像機的鏡頭切換和局部變焦，難度系數較大。同時，地面攝影受到運動員和攝影設備的位置限制，可能無法捕捉到高速運動的特寫鏡頭，限制動感。

無人機可以在比賽場地內自由移動，升降飛行，捕捉到不同高度的畫面，呈現出比賽場地的立體感。無人機可以動態跟蹤、實時跟蹤運動員或比賽，捕捉到高速運動的精彩瞬間，也能捕捉到比賽的緊張氛圍和情感。通過不同的角度和飛行路徑，無人機可以拍攝出多樣化的畫面，拍攝機位更加靈活。

3.3 拍攝成本更加節約

體育賽事應用無人機拍攝，能夠有效地節約拍攝成本[3]。傳統的體育賽事拍攝可能需要使用大型、昂貴的專業攝像設備和團隊，包括攝像機、云臺、穩定器、直升機和操作人員等。相比之下，無人機攝影設備通常更經濟實惠，操作也更簡單，不需要大規模的人力投入，有效地降低了設備和人力成本。

使用無人機進行賽事拍攝，可以提供多個視角，減少了需要多次攝制和編輯的次數。這樣可以減少后期制作成本。并且，無人機可以輕松地捕捉到多個角度的畫面，到達地面攝影方式難以到達的區域，如高空或障礙物附近，減少必須搬動攝像設備的次數，從而提高了效率。

3.4 數據采集更加快速

在體育比賽中，數據的收集和分析起著至關重要的作用。這些數據可以提供有關運動員表現、比賽策略、戰術決策和賽事管理的關鍵見解，有助于改善運動員的訓練、提高競技水平，并且提供更好的觀賞體驗和賽事規劃。利用圖像識別和傳感器等技術，無人機可以高度精確地采集有關運動員和賽場的數據。這些數據被實時傳送給裁判員和發布員，以實現更有效的比賽管理和統計。這種數據采集方式的準確性非常高，有助于提高比賽的公平性和準確性。

4 無人機航拍在體育賽事中的應用

4.1 體育賽事宣傳

為了提高體育賽事的知名度，吸引觀眾和支持者，吸引贊助商和合作伙伴，賽事組織者一般會在賽前進行一系列宣傳和推廣活動，通過電視、廣播、印刷媒體、互聯網及社交媒體等各種媒體渠道發布廣告和宣傳材料，吸引觀眾的關注。無人機在體育賽事宣傳片中的應用已經成為提高宣傳片視覺吸引力的重要因素。2018 年，俄羅斯世界杯宣傳片使用無人機捕捉世界杯足球賽的精彩瞬間，包括球場、球員、球迷和賽事氛圍的壯觀空中畫面，使觀眾能夠欣賞到比賽場地的壯觀，增加了觀眾的興趣和賽事的吸引力。2022 年北京冬奧會宣傳片中，無人機捕捉了滑雪、冰壺、雪車等冰雪項目的畫面，為冬奧會提供了極寒氣候下的特殊視角，突出了冰雪運動的美麗和挑戰性。

4.2 體育運動攝影

傳播學家麥克盧漢曾提出一個觀點——媒介是人的延伸[4]。無人機可被視為擴展的人類視覺能力，通過提供多個視角為體育運動攝影帶來了更多可能性，從而豐富了體育運動攝影的表現方式，拓寬了其視野。2022 年3 月，Daniel Koszela 拍攝的《下降的滑雪者》展示了在斯克拉斯卡波倫巴舉行的年度滑雪活動的參賽者。攝影師Maxseigal拍攝的《莫阿布攀巖》展示了攀登探險運動之美及攀巖的環境風險，獲得第三屆國際無人機攝影大賽體育組一等獎。

4.3 體育賽事訓練

搭載傳感器的無人機可以實時監測運動員的生理參數和運動狀態，包括心率、呼吸頻率和步頻等。教練員可以更全面地了解運動員的訓練狀況，及時調整和改進訓練計劃，以提高訓練的效果和科學性。這種方式使得訓練過程更加精細化和個性化。

搭載高清攝像頭的無人機更可以從不同高度多角度地全程捕捉運動員的體育動作。教練員和運動員可以通過無人機記錄下的影像資料，查看運動員的表現狀態及動作的精細細節，比較和分析訓練與比賽中的長處和短處，根據這些分析及時調整、改進訓練方式和戰術策略，有效地提升了訓練課程的安全性和合理性。

4.4 體育賽事直播

無人機在體育賽事直播中具有極大的視角多樣性。無人機突破傳統體育賽事依靠固定攝像機的空間限制，可以在比賽場地實現高空、低空、快速、多角度等特殊拍攝效果，可以在體育比賽進行中通過空中的俯瞰鏡頭或是變焦追蹤鏡頭，將運動員和比賽場地的動態一覽無余地展現給觀眾。尤其是一些中大型戶外體育賽事（如馬拉松賽事、滑雪賽事、賽艇賽事、自行車賽事等）的直播，許多戶外賽事在自然場地上進行，場地的地形和環境多種多樣，開放空間較大，觀眾可能無法長時間或近距離觀看運動員的比賽狀況[5]，引入無人機航拍，可以更廣泛地覆蓋比賽場地，記錄比賽進程、運動員們的比賽場景，更好地展現戶外場地的自然景觀。無人機航拍從各個角度、全方位地為觀眾提供觀賽體驗，增強觀眾的沉浸感，使他們更好地融入比賽并親身體驗其中。無人機航拍的2023 年蘇州太湖馬拉松比賽如圖2 所示。

圖2 2023 年蘇州太湖馬拉松

4.5 體育賽事表演

隨著無人機技術水平的不斷進步與發展，無人機編隊表演作為一種新的藝術表現形式，其壯觀的科技視覺效果給人留下深刻的印象，越來越受到市場的青睞。

無人機表演為體育賽事注入了獨特的視覺魅力，吸引了更多觀眾和粉絲。在成都大學生運動會期間，千架無人機閃爍著燈光，以天空為布、機身為筆，在天空中組合成“大運會徽”“大運會火炬”“大運會吉祥物”“大運會比賽項目”等各種造型，在夜空中展現出一副精妙絕倫、別具一格、充滿科技韻味的壯麗景觀。無人機編隊飛行可以創作出各種圖案、文字和標志，呈現令人震撼的視覺效果，為賽事提供了強大的宣傳工具。

5 結語

無人機航拍在體育賽事中的應用展示了現代技術在體育領域的巨大潛力。通過提供多角度、高清晰度的視圖，無人機航拍提升了體育賽事的觀賞性，為觀眾提供了前所未有的身臨其境感受，使觀眾更加深入地了解運動的精彩和運動員的精湛技藝；為教練員和運動員提供了寶貴的工具，以便更好地分析和改進訓練方法。無人機還在體育賽事的宣傳推廣中發揮了關鍵作用，為賽事吸引更多觀眾和贊助商，促進了體育產業的發展。未來，期待無人機在體育領域的廣泛應用為體育產業帶來更多創新和機會。