淺析測繪無人機應用標準化體系構(gòu)建

摘 要：隨著無人機在測繪領(lǐng)域的應用規(guī)模不斷擴大，如何在測繪應用中更加規(guī)范、有序和高效地使用無人機成為當前亟須探索的課題。文章對全國無人機測繪相關(guān)標準和技術(shù)規(guī)程進行了總結(jié)和分析，結(jié)合其缺陷和市場需求，探討了測繪無人機應用標準體系建設(shè)，提出了急需制修訂相關(guān)標準的方向和內(nèi)容，從加強前期技術(shù)論證、完善法規(guī)體系和考慮技術(shù)創(chuàng)新等方面提出建議，為后續(xù)相關(guān)標準的研制提供指引和參考。

關(guān)鍵詞：測繪無人機，標準建設(shè)，標準體系

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.08.009

0 引 言

無人機以其機動性、立體式、智能化的應用優(yōu)勢，已成為引領(lǐng)現(xiàn)代化測繪地理信息的新驅(qū)動，“無人機＋”測繪應用模式在基礎(chǔ)測繪、土地資源調(diào)查與監(jiān)測、土地利用動態(tài)監(jiān)測、數(shù)字城市建設(shè)和應急救災測繪數(shù)據(jù)獲取、重大工程建設(shè)、國土監(jiān)察、資源開發(fā)、新農(nóng)村和小城鎮(zhèn)建設(shè)等領(lǐng)域有了廣泛應用[1]。當前，測繪無人機使用存在管理不明確、操作規(guī)程未定等問題，制約著測繪無人機的良性發(fā)展。張斌等人[2]對國內(nèi)民用無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展和標準體系建設(shè)的現(xiàn)狀進行了總結(jié)分析，指出了當下存在的短板。顧偉等人[3]收集分析了國內(nèi)外航空植保技術(shù)、民用和植保無人飛機的現(xiàn)行法規(guī)政策與標準，指出了現(xiàn)階段植保無人飛機標準制定需要考慮的因素。吳立志等人[4]在現(xiàn)有警用無人駕駛航空器相關(guān)標準和規(guī)范的基礎(chǔ)上，提出了警用無人駕駛航空器標準體系構(gòu)建的目的和原則。目前，缺乏針對測繪無人機標準規(guī)范體系的研究，為實現(xiàn)無人機測繪應用規(guī)范化、有序化、高效化，需要依據(jù)當前科技水平、相關(guān)法律法規(guī)、實際應用需求，需要對測繪無人機應用標準體系進行研究，研制無人機技術(shù)性能、管理制度等方面標準。

1 無人機測繪現(xiàn)行標準制定情況

1.1 現(xiàn)行無人機測繪標準和規(guī)程

為更好地使無人機能服務(wù)于測繪事業(yè)，國家有關(guān)部門、各地政府分別根據(jù)自身情況出臺了一系列相關(guān)技術(shù)規(guī)程、地方標準和管理辦法。截至2023年12月底，已發(fā)布國家標準2項，GB/T 39610—2020《傾斜數(shù)字航空攝影技術(shù)規(guī)程》、GB/ T 23236—2009《數(shù)字航空攝影測量 空中三角測量規(guī)范》；正在制定的有20191889-T-466《無人機遙感測繪 無人機遙感網(wǎng)絡(luò)運行管理信息規(guī)范》、20191888-T-466《無人機遙感測繪 無人機遙感系統(tǒng)資源注冊規(guī)范》；已發(fā)布行業(yè)標準4項，CH/ T 1050 —2021《傾斜數(shù)字航空攝影成果質(zhì)量檢驗技術(shù)規(guī)程》、CH/ T3021—2018《傾斜數(shù)字航空攝影技術(shù)規(guī)程》、CH/T1039—2018《空中三角測量成果檢驗技術(shù)規(guī)程》、CH/Z 3002—2010《無人機航攝系統(tǒng)技術(shù)要求》；已發(fā)布地方標準5項，DB42/T 2099—2023《基于傾斜攝影測量的城市級實景三維地理場景模型生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》、DB64/T 1940.1—2023《寧夏露天礦山動態(tài)監(jiān)測技術(shù)規(guī)程 第1部分：無人機傾斜攝影測量動態(tài)監(jiān)測》、DB43/T 1769—2020《機載傾斜攝影三維地理信息模型數(shù)據(jù)成果質(zhì)量檢驗技術(shù)規(guī)程》、DB34/T 3713—2020《公路工程無人機傾斜攝影測量技術(shù)規(guī)程》、DB5101/T 79.3—2020《無人機服務(wù)規(guī)范 第3部分：測繪》。

1.2 無人機測繪問題及相關(guān)標準分析

對現(xiàn)行地方標準和技術(shù)規(guī)程進行調(diào)研，對其內(nèi)容和實施情況進行統(tǒng)計和分析，可發(fā)現(xiàn)目前測繪無人機相關(guān)標準主要存在不成體系和完整性欠缺等不足。據(jù)統(tǒng)計，已出臺大部分標準多數(shù)屬于生產(chǎn)作業(yè)、成果檢驗這兩部分。缺乏對無人機及其荷載設(shè)備、無人機操作人員的管理規(guī)范。相關(guān)法規(guī)規(guī)定不具備可操作性，國家民航部門為了規(guī)范管理民用無人機，規(guī)定了民用無人機的空域、使用限制等內(nèi)容，但缺乏有效實施的細則，在設(shè)計、生產(chǎn)、銷售等環(huán)節(jié)上標準滯后、條文不明確。在實踐操作中，無人機的監(jiān)管主體無法明確，權(quán)責不清，國家民航部門也無法對種類繁多的民用無人機統(tǒng)一進行管理。《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)安全要求》對微型、輕型和小型無人機的機體結(jié)構(gòu)、動力系統(tǒng)和抗風性等物理性能進行了強制的安全標準，但不涉及設(shè)計標準。隨著無人機智能化提升和自主性增強，無人機內(nèi)置算法對無人機的控制力不斷強化，設(shè)計期的飛控系統(tǒng)愈發(fā)成為影像無人機飛行安全的重要因素，如無人機在執(zhí)行任務(wù)過程中遭受網(wǎng)絡(luò)安全攻擊而導致無人機被控制、危害公眾安全、國家保密數(shù)據(jù)和個人信息泄露的情形發(fā)生，此時會出現(xiàn)無人機產(chǎn)品責任認定困難，第三人風險的責任主體無法確定等難題。

1.3 無人機測繪應用標準體系

目前，與測繪無人機標準體系有三個相關(guān)的標準體系，分別是由自然資源部發(fā)布的《測繪標準體系》、國家標準化管理委員會、工業(yè)和信息化部、自然資源部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家能源局和中國民用航空局六部門聯(lián)合發(fā)布的《無人駕駛航空器系統(tǒng)標準體系建設(shè)指南（2021年版）》，中國民用航空局結(jié)合特定類UAS試運行成果及市場需求也正在統(tǒng)籌制定的《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)標準體系》。測繪無人機標準體系應在這三者的基礎(chǔ)上，針對測繪無人機的專業(yè)性、特殊性有針對性地進行相關(guān)標準建設(shè)，包含基礎(chǔ)標準、設(shè)備標準、作業(yè)標準、管理標準四大類。

基礎(chǔ)標準主要包括測繪無人機常用術(shù)語及定義、分類及分級要求、標識代碼的編制原則及方法、分級分類和風險警示等標識、身份識別要求、安全性要求、安全性設(shè)計分析準則、安全性評價方法等標準；設(shè)備標準主要參考《無人駕駛航空器系統(tǒng)標準體系建設(shè)指南（2017—2018年版）》，對測繪無人機的設(shè)計、制造、性能要求、飛行控制、數(shù)據(jù)傳輸、航攝系統(tǒng)等進行規(guī)范；作業(yè)標準主要是針對無人機在測繪地理信息行業(yè)不同場景和類型、不同精度等級數(shù)據(jù)獲取和處理過程中涉及的技術(shù)方法進行詳細規(guī)定。

測繪無人機管理與使用標準的制定應參照《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例（征求意見稿）》，對其使用和管理全過程進行細化規(guī)范；在測繪無人機平時的使用和管理中，規(guī)范部門職責任務(wù)、使用存放登記制度、無人機和使用人員信息管理、荷載設(shè)備的維修改裝、儀器檢查與制度等內(nèi)容；結(jié)合《中華人民共和國飛行基本規(guī)則》，專門制定針對測繪無人機的通用法規(guī)條例。測繪無人機的實際使用全流程均應標準進行規(guī)范，嚴格規(guī)定測繪無人機動用審批權(quán)限，空域劃設(shè)，飛行計劃內(nèi)容和申請、使用的組織實施，飛行動態(tài)監(jiān)控和故障處置，安全執(zhí)飛要素，駕駛員責任監(jiān)管等全流程環(huán)節(jié)。重點規(guī)范測繪無人機使用條件、規(guī)范測繪無人機行為、明確相關(guān)人員責任。通過對不同應用場景下的無人機應用需求和風險評估，進一步規(guī)范不同類型測繪無人機的適用場景和禁用場景；按照不同任務(wù)場景和環(huán)境情況規(guī)定測繪無人機的規(guī)格型號、飛行高度等；明確測繪無人機不當使用會產(chǎn)生的危害后果，對危害程度進行評估和等級劃分，劃分違法責任，旨在提高所有人員的重視，從而引導整個測繪無人機行業(yè)健康有序發(fā)展。

2 無人機測繪應用標準化體系構(gòu)建的主要途徑

2.1 注重實際需求，保障規(guī)范應用

無人機測繪應用標準化體系構(gòu)建要從各地測繪單位實際業(yè)務(wù)需求出發(fā)，按照“提出實際功能需求—量化技術(shù)指標—論證科學性與可行性—設(shè)計定型—試用—生產(chǎn)定型—列裝”的程序加強焐熱及前期技術(shù)論證工作，完善荷載裝備配備標準體系，為測繪無人機應用標準體系奠定堅實的裝備和技術(shù)基礎(chǔ)。針對目前無人機生產(chǎn)和各類載荷設(shè)備生產(chǎn)環(huán)節(jié)分離，導致市面上無人機和任務(wù)載荷設(shè)備型號種類多樣，規(guī)格標準各不相同的情況，應明確無人機端裝備接口和載荷任務(wù)設(shè)備具體的性能、尺寸、結(jié)構(gòu)、重量、接口等技術(shù)標準，使無人機與荷載設(shè)備能夠快速有效地匹配和替換。技術(shù)標準論證要考慮到無人機應用的地域適應性，概因氣候環(huán)境對無人機性能影響較大，如無人機在北方高寒地區(qū)要提高續(xù)航能力，在高海拔空氣稀薄地區(qū)對無人機升空動力要求比較高，在有較多高大建筑物或者山區(qū)對無人機的升高要求高等。目前，無人機在電力、水利、交通、環(huán)保和軍用等各行業(yè)均有應用，各行業(yè)無人機應有和行業(yè)特殊標識、印記和顏色，并應基于不同功能用途、起降高度基礎(chǔ)技術(shù)指標等對無人機進行劃分，更有效地對無人機測繪應用進行分類管理指導。同時，測繪地理信息數(shù)據(jù)屬于國家保密數(shù)據(jù)，無人機采集傳輸數(shù)據(jù)應采用加密技術(shù)處理并采用專用頻段傳輸。大力推動測繪及相關(guān)行業(yè)科研院所、生產(chǎn)單位結(jié)合實際情況研究制定有針對性的技術(shù)理論和方法，為無人機測繪應用標準化體系的進一步健全提供有力補充。

2.2 深挖高新技術(shù)，標準面向未來

無人機集電力、能源、空氣動力、通訊、GPS、材料結(jié)構(gòu)等多種技術(shù)于一體，是高新技術(shù)的綜合體現(xiàn)，相關(guān)標準規(guī)范制定需考慮到未來高新技術(shù)的發(fā)展趨勢，規(guī)范引導行業(yè)有序健康發(fā)展。如目前正在創(chuàng)建的智慧空中無人機和智慧自動機場，無人機群依托新一代通信技術(shù)和地面用戶端進行實時組網(wǎng)，將獲取的高清畫面、定位信息與地面配套移動測繪終端的數(shù)據(jù)信息實時交互共享，實時多元化信息聯(lián)動[5]；依托新一代AI飛控算法及應用模塊，無人機可根據(jù)任務(wù)場景、地形環(huán)境、巡檢要求精細度，自主規(guī)劃風險最低、速度最快的飛行路徑，使測繪無人機在執(zhí)行數(shù)據(jù)采集任務(wù)的同時可以對突發(fā)事件進行快速響應，并對接自然資源大數(shù)據(jù)信息平臺實現(xiàn)智能化數(shù)據(jù)傳輸和處理，提供不同類型的數(shù)據(jù)成果[6]；智慧無人機AUTO機場將實現(xiàn)無人機自動存放－自動充電－自動起降－自動更換任務(wù)載荷設(shè)備及電池，應對無人機型號、數(shù)據(jù)接口、電池荷載接口等進行提前規(guī)范，從而構(gòu)建一系列基于無人機平臺的智能化測繪標準體系。

3 結(jié) 語

無人機在基層測繪作業(yè)中得到廣泛探索和推廣，以無人機測繪應用標準化理念為切入點，對目前相關(guān)標準規(guī)范的發(fā)布和使用情況進行了統(tǒng)計和分析，針對當前無人機測繪應用中存在的問題，從完善標準體系、加大裝備標準建設(shè)、制定使用和管理規(guī)范等方面進行了建議，并結(jié)合高新技術(shù)的未來發(fā)展趨勢指出了未來標準制定需要注意和應銜接的問題。據(jù)此，在未來無人機測繪應用實踐和標準修訂制定中，應注重強化頂層設(shè)計和進行整體規(guī)劃，結(jié)合實際應用需求，緊貼科技前沿，通過打基礎(chǔ)、建機制，將測繪無人機引入正確、規(guī)范的發(fā)展軌道，為切實發(fā)揮無人機在為現(xiàn)代化測繪賦能創(chuàng)效中的重要作用奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]郭慶華，胡天宇，劉瑾，等.輕小型無人機遙感及其行業(yè)應用進展[J].地理科學進展，2021，40（9）：1550-1569.

[2]張斌，林斌，楊彥彰，等.國內(nèi)民用無人機系統(tǒng)標準體系構(gòu)建現(xiàn)狀[J].中國標準化，2019（S1）：122-125.

[3]顧偉，薛新宇，孫竹.植保無人飛機標準現(xiàn)狀與制定建議[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2018，38（9）：55-58.

[4]吳立志，朱紅偉，朱祥.警用無人駕駛航空器標準體系建設(shè)研究[J].標準科學，2023（10）：88-92.

[5]賈高偉，王建峰.無人機集群任務(wù)規(guī)劃方法研究綜述[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2021，43（1）：99-111.

[6]晏磊，廖小罕，周成虎，等.中國無人機遙感技術(shù)突破與發(fā)展綜述[J].地球信息科學學報，2019，21（4）：476-495.

作者簡介

武興隆，本科，工程師，主要從事工程測量、無人機測繪等工作。

（責任編輯：張瑞洋）