無人機低空遙感技術范文

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關鍵詞：低空無人機 航攝遙感 應用

中圖分類號：V2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0046-01

低空無人機航攝遙感是以低速無人駕駛飛機為空中遙感操作平臺，用彩色、黑白、紅外、攝像等技術從空中拍攝地表地物、地貌影像數據，并用計算機對影像數據信息進行加工處理。匯集了遙感、通訊、GPS差分定位、遙控等技術與計算機軟件處理技術的新型應用技術。

隨著經濟建設的迅速發展，我國諸多部門都已擁有了大量的衛星遙感影像和傳統航空攝影數據，但對局部地區急需的實時性、機動性、高分辨率遙感數據的需求趨勢也明顯增加。相對于傳統的以衛星、大飛機為搭載平臺的遙感數據和影像資料獲取大范圍的地理國情信息，低空無人機航攝遙感更具有機動、靈活等優點，使得該系統在小區域測繪和應急數據獲取等方面具有獨特的優勢。

1 廣闊的應用領域

隨著我國科技的不斷進步，信息化建設的快速發展以及政策的正確引導，低空無人機航攝的研究發展在設計、飛行控制、數據傳輸、信息獲取、生產制造及廣泛應用等技術領域都取得了很大的進步，滿足了實際應用需要。

最近幾年，隨著國家遙感、測繪技術的大力推動，低空無人機航攝遙感技術逐漸應用于國家基礎測繪、數字城市建設、生態環境監測、國土資源治理，礦產資源合理開發利用、土地利用調查、海洋環境監測，水利資源開發利用、農作物監測與評估、自然災害預防、城市規劃與市政建設、森林防火保護、公共安全、國防事業、數字地球等領域。

2 特殊的優勢特點

低空無人機航攝遙感具有以下幾點。

2.1 快速 高效

針對應急測繪的項目，由于時間緊、任務急、情況特殊等，如：山體滑坡、洪水泛濫、森林救火、海上污染等自然災害的發生，特別是2008年5月12日四川汶川、北川和2010年4月14日青海玉樹發生大地震后，急需災區實時影像資料用于災情分析和救援工作的開展，這種緊急情況下，利用低空無人機航攝遙感技術就起到非常重要的作用，能夠在最短時間內獲取高清晰影像數據，以利于救災指揮、災情評估及災區重建的規劃和設計需要。

去年，安徽省測繪局利用低空無人機遙感技術對合肥市周邊地區進行秸稈焚燒監察活動。通過獲取的正射影像處理和分析，準確評估秸稈焚燒的地點、面積、危害程度等，對合肥市政府有效治理秸稈焚燒對空氣、航班的影響起到非常重要的作用。

2.2 機動 靈活

在測繪工作中，低空無人機快速出擊的響應能力是應急遙感測繪有力的保障，低空無人機因為機身設備輕便、運輸靈活、越野能力強、對起降場地要求低、起降方式多種多樣，而且安裝、調試、起飛作業快捷等優點，得到廣大用戶的滿意和廣泛應用。特別是在山高、地形復雜、客觀起降條件差的情況下，使用大飛機航空攝影較為困難的地區，應用低空無人機就可以快速獲取高精度、高清新影像數據資料，極大提高測繪成果的實效性，提高了測繪應急保障服務能力。

2.3 分辨率高、處理速度快

低空無人機航攝遙感數據分辨率可達到0.1～0.5 m，相對衛星影像數據具有很大的優越性。數據采集處理速度快，目前可達到一個工作日單機3架次航空攝影100 km2，及時為政府和用戶單位提供地理信息數據。去年上半年，我院利用低空無人機航攝遙感技術順利完成了金寨縣天堂寨鎮40 km2和金寨縣產業園60 km2范圍1∶1000比例尺地形圖測繪工作。特別是天堂寨鎮屬于大別山區，測區內地形復雜多樣，最高海拔800多米，相對高差200多米，利用常規航空攝影方法在30個工作日內完成測繪任務，顯然不可能。因此，我院利用無人機技術在一個工作日內就獲取了天堂寨鎮40 km2的全部影像數據，再經過數據處理、像控測量、加密、采集、調繪、編輯等工序，最終在預定工期內，將合格的地形圖資料提供給天堂寨鎮，得到了鎮領導的高度評價，為我們測繪行業也贏得了榮譽。

2.4 運行成本低

低空無人機航攝遙感數據不僅具有衛星影像數據的價值，而且具有大飛機航空攝影的快速采集優勢。低空無人機不需要大飛機那樣的專業停機場和專業的駕駛員班組，儲存、運輸、飛行作業均方便快捷。而且根據高性能自動處理技術，在短時間內完成航攝數據的預處理，精加工以及數據快速輸出等，不僅縮短工期，而且整體費用得以極大的降低。

3 先進的技術水平

低空無人機航攝遙感得到國土資源部、國家測繪地理信息局的大力支持，在全國各省測繪局系統進行全面推廣，同時研究單位加大研發力度，逐步建立起了低空無人機服務體系，真正解決運行維護、專業培訓、技術更新、售后服務等工作，建立了更加完善的低空無人機系統，整體技術水平和影像數據處理能力都得到很大的提高。

目前，我國低空無人機已廣泛應用于工業、農業、交通、水利、國防、土地等行業，特別是低空無人機航攝遙感系統已實現了雪域高原上的航空攝影測量，開創了像青藏高原等特殊地區無人機測繪遙感技術應用的先河。另外，我國低空無人機航攝遙感系統基于GPS導航控制的定點曝光攝影和飛控系統控制的自動旋偏修正技術，采用了高精度幾何檢校標定的小型數碼相機或掃描儀，作為機栽遙感設備，再通過影像自動識別、快速拼接、鑲嵌軟件，實現影像數據的快速處理，完成的航攝影像數據基本滿足1∶500～1∶2000大比例尺測繪需求。當今，我國低空無人機航攝遙感技術已達到國際領先水平。

4 良好的發展前景

目前，我國正處于快速發展時期，各行各業對測繪的需求與日俱增，各領域規劃、建設都離不開先進的測繪技術支持，大力開展低空無人機航攝遙感技術推廣應用，是更好更快為國民經濟建設提供實時地理信息數據的重要手段，為領導決策提供支持和信息服務。另外，以低空無人機航攝遙感為載體，以權威、精準數據為基礎，為政府和公眾積極參與我國各行各業建設和管理，提供了新穎、直觀、可視化的服務平臺，對于我國其他行業的發展提供有力的測繪保障。

總之，開展低空無人機航攝遙感技術推廣應用，是推進我國測繪科技自主創新的重要舉措。隨著我國經濟建設的發展需求，特別是國土資源部提出國土資源信息化“十二五”規劃，建立全國國土資源遙感監測和地理國情監測以及加快推進經濟社會各領域信息化建設等要求，今后低空無人機航攝遙感技術的應用空間將更加廣闊。

參考文獻

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【關鍵詞】無人機遙感技術 水土保持監測

無人機遙感（ Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing ） ，是通過無線電遙控設備或機載計算機程控系統進行操控的不載人飛行器。無人機作為空中遙感平臺的微型遙感技術，其特點是： 以無人機為空中平臺， 遙感傳感器獲取信息，用計算機對圖像信息進行處理， 并按照一定精度要求制作成圖像。無人機系統結構簡單、使用成本低， 不但能完成有人駕駛飛機執行的任務， 更適用于有人飛機不宜執行的任務， 如危險區域的地質災害調查、空中救援指揮和環境遙感監測。正由于無人機低空遙感技術的這些特點， 彌補了傳統衛星遙感技術的不足， 為水土保持監測領域的技術發展帶來了新的契機。

1無人機遙感技術的概況及應用特點

無人機遙感（ Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing） ， 是利用先進的無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術、通訊技術、GPS 差分定位技術和遙感應用技術將無人機作為空中遙感平臺的微型遙感技術，其特點是： 以無人機為空中平臺， 遙感傳感器獲取信息，用計算機對圖像信息進行處理， 并按照一定精度要求制作成圖像。無人機系統結構簡單、使用成本低， 不但能完成有人駕駛飛機執行的任務。無人機遙感系統由于具有機動、快速、經濟等優勢，彌補了傳統衛星遙感技術的不足。

無人機遙感技術指空中遙感平臺的微型遙感技術，此技術以無人機為空中平臺，通過

遙感傳感器獲取信息，用計算機對圖像信息進行處理，并按照一定精度要求制作成圖像。無人駕駛飛機為航空遙感提供了操作方便， 易于轉場的遙感平臺。可根據不同的需要選擇不同類型的平臺。起飛降落受場地限制較小， 在操場、公路或其它較開闊的地面均可起降， 其穩定性、安全性好， 轉場等非常容易。無人機系統由行高度低， 獲取的遙感影像擁有較高的圖像分辨率。高分辨率航片影像的出現使得在較小空間尺度上觀察地表的細節變化、進行大比例尺遙感制圖以及監測人為活動對環境的影響成為現實。同時高分辨率航片影像還解決了衛星數據的拍攝盲區、編程時間長、以及在南方地區由于受天氣影響， 云量大， 無法獲取數據等諸多困難。不但能完成有人駕駛飛機執行的任務，更適用于有人飛機不宜執行的任務，目前，無人機遙感技術涉及土地利用監測、水利、電力、突發事件調查等多領域的應用。

2 水土保持監測問題

我國是世界上水土流失最為嚴重的國家之一， 由于特殊的自然地理和社會經濟條件， 使水土流失成為我國主要的環境問題。水土保持監測工作存在著很多問題，阻礙監測工作的順利進行。對管轄區域的調查方式目前已經普遍被運用，但是這種方法只能針對小范圍的地區進行，監測的精確度不夠，容易受到人為等因素的影響，不能準確的進行監測工作。在面對大范圍的監測目標的時候，人力資源無法進行合理分配，產生人力不足的現象，或者有一些區域是人無法踏足的區域，造成監測困難，無法獲得相關區域的數據信息。而衛星遙感技術很容易受到衛星軌道的影響，很難得到及時的補救，再加上經常性的自然因素影響衛星的作業，由于云層的遮擋，造成很多漏洞，嚴重影響監測的準確性。

3 無人機遙感技術在水土保持監測中的應用

3.1水土流失情況調查

根據《水土保持監測技術規程》（SL277-2002）要求，對區域水土流失情況調查，無人機遙感可以發揮重要作用， 其宏觀、快速、動態和經濟的特點， 成為土壤侵蝕調查的重要信息源。土壤侵蝕過程極其復雜， 受多種自然和人為因素的綜合影響。不同的土壤侵蝕類型影響因子也不同， 對于水蝕來說， 參考通用土壤侵蝕方程各因子指標， 并考慮遙感技術與常規方法相結合。無人機可以在低空、低速的情況下對研究區進行拍攝， 精確計算及繪制出各區的界限。通過設置的標識，可以提取到各區域及植物覆蓋范圍和土地的利用情況，再進行DEM數據分析，得到坡度信息之后，再綜合土壤的侵蝕分類標準、土壤侵蝕方程，得到研究范圍內的水土流失狀況、強度及分布情況。這對于利用GIS 系統建立研究范圍內水土流失本底數據庫， 確定土壤侵蝕類型、強度、程度以及地形、植被、管理措施等土壤侵蝕因子的屬性提供了數據源。幫助了解區域水土流失發展趨勢、發生特點和現狀等， 以便做好區域水土保持工作規劃，加快水土流失治理。無人機在水土保持監測領域以較低的成本快速清查較大范圍的水土流失狀況、主要土壤侵蝕影響因子， 為利用GIS 分析研究范圍內的水土流失奠定了基礎。

3.2生產建設項目水土流失調查

根據監測地點的確定，無人機遙感技術的成果可以充分得到應用。通過拍攝得到的映像信息，再結合項目區域的相關布置圖，精確計算及繪制出各個邊區的界限。通過設置的標識，可以提取到各個項目區域及劃分單元的植物覆蓋范圍和土地的利用情況，再進行DEM數據分析，得到坡度信息之后再綜合土壤的侵蝕分類標準，按照這個標準對土壤的侵蝕度進行科學的劃分。對于水土保持措施的監測，相關工作人員可以同樣根據圖像進行分析，計算出項目區域的工程和植物覆蓋的面積，并設立地面的解釋標識，對植被的覆蓋率進行分析。對于水土保持效益的監測主要是結合以前的傳統監測手段，分析已經做出的監測結果。

最后是利用DEM的成果來更新相關項目區域的大比例尺地形圖。使用DEM技術和影像的成果，再使用相關的軟件來完成對項目區域的三維模型的建立，通過虛擬的漫游技術和客觀真實的現象來展現出相關項目的實際狀況或者是該項目所在的整個區域范圍的實際狀況，不僅能夠加強觀察者的真實感還能十分真實的反應該項目的水土現狀以及水土流失和治理的現象，有利于相關部門直面水土現狀，更好的治理水土問題，解除相關隱患。

4結語

無人機因其機動靈活的起降方式、低空循跡的自主飛行方式、快速響應的多數據獲取能力，其可以搭載高分辨率數碼相機進行快速測圖亦可搭載視頻采集設備，分辨率高、實效性好、應急性強等優勢。綜合無人機技術的特點和實際應用效果， 該技術將在我國水土保持監測領域中有著相當大的應用前景。作者認為無人機技術結合實地測驗完全可以用于水土保持監測工作，并且野外工作量小，監測精度高，可作為今后監測工作的發展方向。

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關鍵詞：無人機遙感測繪技術；工程測繪；應用探究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.125

0前言

經濟的快速發展促使了人們對于工程測繪質量提出了更高的要求，推動著相關技術的改革和創新，無人機遙感測繪在此背景之下應運而生。作為一種新型測試技術，無人機遙感測繪有著其他手段所無法比擬的優勢，涉及了多個層面的內容，對于提高測繪工作的精度和效率都有表現出了很明顯的優勢，研究無人機遙感測繪技術在工程測繪中的應用的相關問題，對于促進無人機遙感測繪技術更快更好地發展有十分重要的現實意義，下面筆者將針對相關問題展開論述：

1無人機遙感測繪技術簡介與發展現狀

無人機遙感測繪技術又叫無人機航測遙感技術，是一種借助無線電設備控制無人駕駛的飛行設備，進而快速獲取信息的一種新技術，集合了無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、通訊技術、gps差分定位技術等一系列高科技技術，實現了對于國土資源、自然環境等空間遙感信息的智能化、專業化、快速化處理，并能夠對相關數據進行處理、建模和分析。整個無人機遙感測繪技術系統包含無人飛行器平臺、高分辨率數碼傳感設備、GPS導航定位系統、數據處理系統等多個部分。

無人機遙感測繪技術應用的時間相對較短，只有幾年的時間，但是憑借著其優勢，發展速度很快，且應用范圍越來越廣泛，也帶動了無人機產業的快速發展，不僅為工程測繪工作帶來了極大的便利，提供了良好的技術支持，還促進了我國經濟和科學技術的快速發展。尤其是低空遙感技術的不斷發展成熟，與無人機技術進行了完美的結合，實現了無人機的自動導航系統，充分地發揮了優勢，得到了十分廣泛的應用，并逐漸地走出國門，走向國際市場[1]。

2無人機遙感測繪技術的優劣勢分析

無人機遙感測繪技術的優勢體現在以下幾個方面：

2.1設備操作簡單方便，安全可靠

無人機運行通過遙感操作實現，不需要駕駛員親自駕駛，不僅大大簡化了設備結構，而且降低了設備的重量，提高了無人機設備的靈活性，同時工作人員的人身安全得到了充分的保障，提高了可靠性。

2.2影像清晰，處理測量信息效率更高

無人機測繪拍攝的影像有著更高的分辨率，在對復雜測繪數據的分析處理方面十分高效，且與其他技術有很強的兼容性，比如GIS等，進一步提高了效率。

2.3數據信息處理的成本費用更低

無人機系統的整體造價與傳統航拍飛機相比要低很多，有關無人機駕駛員的培訓工作也相對比較容易，時間更短，且無人機設備通常是由碳纖維復合材料組成，對于設備的后期維護保養工作也比較簡單，整體成本更低[2]。

2.4監測范圍更大，宏觀性更強

通過調整無人機的飛行高度，可以對不同范圍的區域進行測繪，飛行高度越高，測繪范圍越大，精度相對較低，反之精度較高，也可以采用多架次的無人機配合監測，借助光譜分析來獲得監測區域的數據信息。

無人機遙感測繪也存在一定的劣勢，比如飛行穩定性、因過分依賴通訊系統而容易擾、傳感器控制精度問題等，需要在以后的研究中逐一解決。

3無人機遙感測繪技術在工程測繪中的應用

無人機遙感測繪技術在工程測繪中的應用，大致包括以下幾個方面：

3.1無人機航拍技術在工程測繪中的應用

工程測繪過程中存在諸多的不確定因素，比如測繪環境復雜、測繪周期長、測繪難度大等等，無人機航拍可以有效彌補傳統測繪方式的缺點和不足，大大降低工程測繪的難度，有效地提高測繪效率，得到清晰精確的影像和數據信息，無人機上自帶的相機、掃描儀及計算機系統等可以進行全方位多角度的拍攝，并對數據進行儲存和加工，盡可能地將外界因素所帶來的不利影響降到最低[3]。

3.2無人機低空航拍技術在工程測繪中的應用

無人機低空航拍技術可以針對測繪環境較差的目標進行測繪，能夠有效地提高圖像采集的清晰度和精確度，提升測繪應急保障服務水平，保證測繪數據的真實性和可靠性，有效促進國土資源遙感監測和國土資源規劃等工作的順利開展。無人機低空航拍的精確度高、可靠性好、反應靈敏迅速，有著較大的應用范圍，值得大力推廣，需要進一步做好研發工作，健全相應的服務體系。

3.3無人機數據采集處理技術在工程測繪中的應用

無人機數據的采集處理通常情況下是通過手動和自動兩種形式來實現，手動方式通過遠程控制無人機遙感技術，來對特定的采集目標進行影像和數據的采集，結合實際需求對無人機的采集方向、角度、維度等進行調整，保證數據采集的準確；自動方式則主要借助設備自帶的計算機系統來進行采集并加密，提高測繪數據信息的安全性和可靠性[4]。

4結語

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關鍵詞：無人機；土地綜合整治；土地綜合整治測量；土地綜合整治監管

土地綜合整治是國土資源工作的重要組成部分，是確保我國糧食安全、提高糧食綜合生產能力的有力支撐，對保證國民經濟和社會可持續發展，實現耕地總量動態平衡，加速農業、農村現代化有著不可替代的作用[1，2]。據初步了解，目前全國土地綜合整治項目達到l萬多個，國家、省、市、縣投入土地綜合整治項目資金每年達到1000億元[3，4]。無人機低空遙感技術作為航空遙感中的一支新生力量，剛剛從軍用領域擴展到民用產業，是一種新型的低空高分辨率遙感影像數據快速獲取系統，具有高機動性、低成本、小型化、專用化、快速、實時對地觀測眾多的優點，可彌補衛星遙感受氣候條件影響大、影像獲取周期長、影像分辨率不夠等弊端，有望進一步拓展應用到土地綜合整治項目的各個環節[5，6，7]。本文立足無人機低空航攝技術的技術特點，結合土地綜合整治項目的實際需求，就無人機低空航攝技術在土地綜合整治項目中的一體化應用模式進行研究。

1 解決思路

按照項目的進程，土地綜合整治項目可以分為選址、可行性研究、規劃設計、工程施工、工程驗收和工程監管6個工作環節[1]。根據土地綜合整治項目的工作環節，無人機低空航攝技術可以按照如下解決思路一體化應用于土地綜合整治項目的全過程[8，9，10]。

2 工程試驗

2.1 實驗區概況

為探索無人機低空航攝技術在土地綜合整治項目中一體化應用的可行性，按照圖1中提出的解決思路，選取了一土地綜合整治項目區作為實驗區。試驗區內耕地分布集中、水資源豐富，地勢平坦，平均海拔約30m，土地綜合整治區域面積約35平方公里。

2.2 試驗過程

按照土地綜合整治項目的進程，整個試驗分為以下三個階段：

（1）土地綜合整治規劃用圖測制階段。

2011年10月，采用“兩外兩內”的技術路線應用無人機低空航攝技術獲取了整治區內地面分辨率0.14米的航拍影像。在像控測量的基礎上，進行空三加密，制作0.14米高分辨率正射影像（DOM）。在立體下采集35平方公里的1：2000地形圖，并將內業采集的線劃圖疊加DOM作為外業調繪底圖，按照邊調繪邊上圖的流水化作業模式，完成了整個測區35平方公里1：2000DLG合格產品的生產，如期地移交規劃設計部門開展土地綜合整治設計。鑒于無人機姿態不是很穩，土地綜合整治項目規劃設計中對道路、溝渠的高程精度要求較高，為確保成圖的精度，對區內道路、水溝等野外補充采集高程點。

（2）土地綜合整治項目竣工測量階段

2012年4月，在土地綜合整治施工完畢后，采用無人機低空航攝技術，按照規劃設計測量階段航飛的技術參數，再次獲取整治區相同分辨率的航攝影像，并成功地測制了35平方公里滿足《湖南省土地綜合整治項目竣工測量的要求》的1：2000地形圖，制作了0.14米分辨率的DOM。

（3）土地綜合整治項目工程量提取分析階段

基于土地整治規劃設計和竣工測量兩個不同時相的DOM，采用面向對象的思想，在ERDAS Objective模塊下分別設計了基本農田、水利設施、田間道路、防護樹木種植等工程量的自動化提取方案，應用于本項目中各項工程量的提取，并采用目視解譯方法對自動化提取的結果進行了少量的人機交互處理，得到最終的工程量。將最終提取的結果按類別逐層輸出為.shp格式，并利用特征信息轉換功能，將每個類別的屬性參數寫入所輸出矢量文件的屬性表中，在Arcgis軟件中進行工程量統計分析。

2.3 試驗結果分析

（1）測圖效率分析

如表1所示，與傳統全野外數字化測圖模式相比，采用無人機低空航攝技術一體化模式大大提高了土地綜合整治前期地形圖測量和竣工圖測量的效率。本文的方法縮短了成圖的周期，降低了人工的勞動強度。

（2）設計效果分析

由于DOM影像數據應用到了規劃設計中，一改以往單純地基于地形圖進行規劃設計的弊端，向設計人員直觀地再現土地綜合整治區的原貌，降低了設計人員讀圖需要的時間，促使項目的設計更加地合理、客觀、科學，進而提高設計的質量。

（3）竣工成果分析

與傳統全野外方式相比，采用本文的工作模式進行竣工測量，除了能提供竣工測量圖外，還將提供清晰的正射影像，進一步豐富了傳統竣工測量的成果，為土地綜合整治項目后期的科學管理提供數據基礎。

（4）工程量提取精度分析

為驗證工作量提取精度，在項目區內施工前后分別采用傳統的方式進行實地調查、測量、記錄，提取了基本農田、水利設施、田間道路、防護樹木種植等工程量。結果表明，采用傳統方法和采用無人機技術提取的工程量高度吻合，但采用無人機技術的工作效率，遠遠高于傳統方法，解決傳統方法定位難、丈量難、記錄難和分析難的問題。因此，應用無人機低空技術輔助進行土地綜合整治項目的工程監管在技術上和經濟上是可行的。

3 結語

基于無人機低空航攝技術在土地綜合整治項目中具有巨大的應用前景，能夠提高規劃設計測量和竣工測量中的測圖效率，能夠提高設計的質量，降低設計人員的工作強度，豐富竣工測量的成果；同時基于高分辨率的無人機影像能夠快速提取土地綜合整治工程量，用于輔助土地綜合整治項目工程量監管，從而提供土地綜合整治項目監管工作的水平，有效避免因監管不到位而導致的重大損失，促使土地綜合整治項目的監管工作走向科學化、標準化、精細化的軌道。

參考文獻

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[7]湯江龍.土地開發整理中的測繪技術及應用[C].華東六省一市學術交流會，南昌，2007.6：105-109.

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[9]吳云東，張強.立體測繪型雙翼民用無人機航空攝影系統的實現與應用[J].測繪科學技術學報，2009.6，V26（3） ：161-164.

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關鍵詞：無人機 航路規劃 設計

中圖分類號： S611 文獻標識碼： A

引言

利用各類型的無人機進行低空大比例尺數碼航空攝影測量是近兩、三年才開始發展的高新設備和技術，能用于此類作業的機型主要是固定翼無人機和無人直升機。長期以來,航空攝影一直是軍隊和國家測繪部門、氣象部門獲取國內地面信息的主要手段。航空攝影是一項涉及多組織多工序協調作業的綜合性系統工程,不僅涉及飛行攝影,而且包括技術性很強的規劃設計工作。航空攝影規劃設計是航空攝影工作中的一項重要內容,其精度高低、自動化程度和設計速度將直接影響航空攝影的質量和效益。

無人機航測發展過程及特點

2.1無人機航測發展過程

無人機起源于第一次世界大戰期間，最早被用于戰場偵察監視。2005 年，由我國研制的高端多用途無人機遙感系統首飛實驗成功，并且，該系統在飛行性能、導航控制精度、通信與裝備，以及在系統集成、智能化和高分辨率空間數據獲取等方面，達到了實用化水平。2009 年，國家重點項目“高精度輕小型航空遙感系統核心技術及產品”啟動會在北京舉行，該系統的相關產品已在北京的 “十一五”國家重大科技成就展上亮相。2010 年國家測繪局開始實施已的有關無人機航攝要求的測繪行業標準，包括《數字航攝儀檢定規程》、《無人機航攝安全作業基本要求》、《無人機航攝系統技術要求》、《低空數字航空攝影測量內業規范》、《低空數字航空攝影測量外業規范》及《低空數字航空攝影規范》等。低空遙感技術是近年來在遙感技術基礎上迅速發展起來的地理信息數據快速獲取技術，該技術利用無人飛機平臺搭載航空數碼相機進行航空攝影，可以進行自動導航，在1000米以下進行低空作業。

2.2無人機特點

作為對地觀測技術應用的飛行平臺，用以裝載各種小型對地觀測儀器，可在任何時間飛臨任何地點的上空，執行包括科研試驗和業務操作等幾乎所有類型的遙感飛行任務。作為對地觀測應用中最為普通、最易獲得的平臺，無人機航空遙感技術在世界范圍內得到了廣泛的應用。據不完全統計，目前世界上 30 多個國家和地區研制出了 50 多種無人機，無人機型號超過 300 余種，55 個國家裝備了無人機。

圖2.1 無人飛機

圖2.2無人機航空攝影系統結構

無人機航測技術作為一項空問數據獲取的重要手段，具有適用地形廣泛、影像實時傳輸、高危地區探測、成本低、快速高效、使用機動靈活，以及用于補充地面測量、衛星遙感和有人機航空測量等大、中比例尺測圖等優勢。雖然無人機具有操作輕便、機動靈活、價格便宜等優點，但由此帶來的體積小、載荷輕等缺點，使得無人機遙感影像和普通航空影像之間產生一定的差異，并且對無人機航空攝影測量的操作要求也更為嚴格。一般來說，無人機遙感系統的主要特點是使用非量測相機、飛行姿態不穩定、像幅小、基高比小、重疊度大等。

三航路規劃方法

3.1確定大致的航線覆蓋范圍和高度

對區域實現航線設計，必須先展開無人機航空拍攝的精確數據。包括航線覆蓋范圍的大小、行高的大小及精確航線的定位。以航攝比例尺分母m=6 000,像幅0. 25 m×0. 25 m為例,基準面上像幅覆蓋為:

0.25×6000=1500（m）

半張像片有效覆蓋:

1 500/2-90=660(m)

其中90m為測繪工作邊線距像片邊緣的實地距離。

以西氣東輸線路選線航空攝影航線設計為例,根據測繪工作邊線距線路中心點的距離不大于400m的要求,則航線偏離線路中心的最大距離為:

660-400=260(m)

這樣,就可以繪出一條參考航線,并根據這條參考航線來確定這條航線所覆蓋的大致范圍。

3.2結合實地 明確實地和環境

確定無人機需要完成任務的區域,明確地形信息以及威脅源分布的狀況以及無人機的性能參數等各種實際條件。有時可以在系統中打在電子地圖。電子地圖在無人機的航路規劃中發揮著十分重要的作用，它是融合了計算機圖形學、數據庫、地理信息系統等各種技術的一種地圖表現形式。數字地圖是完成這些判斷的基本依據,數字地圖可以顯示出飛行過程中的各種障礙數據，并計算出其具體的地理位置，為無人機順利完成任務提供可能。可以說，數字地圖在整個航路規劃的過程中都是特別重要的。目前光柵位圖和矢量形式這兩種是數字地圖的使用格式。如基于圖形的航路規劃方法中,首先根據一定的規則將飛行環境表示成由一系列飛行航路組成的網絡圖,然后根據特定的評價函數對網絡圖進行航路搜索,最后得到連接起始點和目標點的“最優 ”航路。無人機對某區域進項路航規劃。某測繪單位對測區面積約為 8km2。測區平均海拔 900 米，處于一個小盆地中央，規劃了像片重疊度設計為航向 70％，旁向 40％，地面分辨率 0.1 米，相對航高 547米。正射影像拍攝設計了 11 條航線（圖 3-1），每條 26 張，共計 286 張。傾斜影像拍攝設計了 20 條航線，每條 26 張，共計 520 張。兩種拍攝的第一條航線都是由北向南，航向都是由西向東。路航規劃必須考慮當地的環境、風向、任務拍攝精確程度等。

圖3.1 航路規劃

3.3采用適當的算法

采用航路規劃算法,按任務要求對目標進行分配及對無人機的航路進行規劃,在一定環境范圍內，規劃處可供參考的航行線路。飛行之前的任務級別規劃主要通過計算機技術的各種計算，多次長時間地完善得出的最佳航路，有時機內平臺還可以依靠攜帶的電子地圖、參數庫等顯示出實際情況以便做出靈活應對。目前的算法也很多，比較常用的有啟發式算法,主要是要縮小搜索范圍以把復雜問題簡單化，其方式就是利用問題擁有的啟發信息來引導搜索，可以計算出無人機的最短路徑；用Dijkstra算法進行最優搜索,形成最優路徑航路點序列,最終生成水平整體最優航路；還有遺傳算法、蟻群算法等。

3.4提交多種路航方案 擇優錄取

在多種航路規劃方案中，選出最好方案。方案應要滿足無人機的最小轉彎半徑、飛行高度等限制性條件。還有較小的雷達發現概率,形成可供無人機飛行的航路。在實際操作中，要分析具體實際情況具備靈活及時的航路重新規劃能力。分成任務級和戰術級是無人機航路規劃的兩個級別。兩者的最大區別就是任務級別是飛行之前就規劃好的，具有參考價值，而后者則是飛行過程中的，會不斷地發生變化，具有實用性。

目前無人機所要執行任務越來越復雜,環境的不確定性,對航路規劃的要求也將越來越高。不確定環境下的實時航路規劃將是未來的研究重點,首要解決弱實時的航路規劃,其次要解決戰術級的強實時的航路規劃問題。當一種方法無法滿足航路規劃要求時,高效的全局搜索方法和局部搜索方法的混合使用將是一種趨勢。

小結

綜上所述，無人機航路規劃過程復雜,在實際操作中還會遭遇更多的不可預知的環境，需要更加合理和精確的地形庫表示系統,并且要更加精確的威脅源表達方式并且要充分考慮無人機的性能因素的限制。希望能為相關領域提供些許參考，以體現筆者成文價值。

參考文獻

[1]李素娟. 無人機航路規劃及評價方法研究[D].南京航空航天大學,2012.

[2]柳長安. 無人機航路規劃方法研究[D].西北工業大學,2003.

篇6

關鍵詞：無人機航測；礦山測繪；應用

無人機航測技術是遙感技術中的一種，繼衛星遙感技術、大飛機遙感技術之后的一項新型航空遙感技術，對于我國應急測繪保障、國土資源檢測以及一些重大工程項目建設范圍中應用十分廣泛。由于無人機航測技術在應用過程中具有適用范圍廣泛、影像實時傳輸以及能夠在高危地區進行檢測等這些優勢，并且在應用中還具有成本價格低、工作效率高、使用方便靈活等優勢得到一些需要行業的青睞，并在日常中不斷對該技術進行研發和改進，使其在今后成為主要的航空遙感技術。而這種新型的遙感技術相對于傳統的人機航測而言，具有隱蔽性好、事故率低、操作靈活、影像獲取方便等各種優勢，因此在實際工作應用中十分受到青睞，具有較強的應用優勢。

1 無人機航測的概況

無人機航測最早出現在20世紀20年代，但是當時受到科技水平的限制，在日常工作中還未被廣泛應用，隨著社會科學水平的不斷進步和發展，無人機航測技術也在逐漸完善，加之其具有的獨特優勢，逐漸成為人們日常工作中的重要測繪技術，并在不斷完善過程中逐漸擴大應用范圍。無人機航測由于其靈活性和事故率低等優勢，適合在一些地區范圍較小以及飛行較為困難的地區操作，其高分辨率攝像頭能夠快速實時的將內部情況通過影像傳輸出來，方便工作人員及時對地形和內部情況進行分析。

無人機航測受地域范圍影響較小，同時也不是很容易受到氣候條件的限制，因此在具體操作中相對比較方便，能夠幫助人們探測到人工無法進入的一些地區，幫助測繪工作更加精準信息。無人機航測的工作中其工作效率和準確率遠遠高于人工操作，因此在應用中也不用過分擔心設備以及外部條件會對人員造成一定的傷害，存在人員安全隱患，由于這些優勢的存在，使得無人機航測技術在今后的應用中越來越被重視。

2 無人機航測在礦山測繪中的項目任務

無人機航y由于其自身的優勢以及科學技術的發展，其應用范圍也在不斷擴大，目前無人機航測在礦上測繪中的應用越來越頻繁，而在礦上測繪中的應用是要滿足發展建設及安全生產的要求。礦山的測繪工作是開發礦山的前提，會影響到今后對礦山進行開發的施工安排，因此對于礦山測繪的精準度要求很高。所以將無人機航測技術應用在礦山測繪中需要加強對該技術的管理，保障測繪出的數據的準確度。由于礦山測繪對于數據的要求，在航測區應該布置大量的地面控制點用來獲取全面準確的數據。

對于項目任務的制定一定要考慮到航測礦山區域的地形以及海拔情況，從而根據實際情況制定科學合理的航測方案以及選取適合的航測技術，從而實現獲取精準信息的目的。航測項目是開采礦山之前對于施工過程信息獲取，方案擬定的前提保障，也是控制整個工程操作方向的關鍵因素。

3 無人機航測技術的優勢

無人機航測技術是相對于人機航測而言的新型技術，也是遙感技術中的一種，其出現具有適用范圍廣、影像傳輸實效性高、節省時間以及人工成本低等優勢，其適用范圍是中比例吃測圖。

3.1 應急性能好

在工程測繪過程中，由于工作繁復且工程浩大，在測繪中途常常會出現一些意想不到的情況，而面臨一些突發事件，應急反應十分重要。傳統的人機航測由于各種限制，使得在出現突發事件時不能夠及時采取應對措施從而造成一定資金或者人工方面的損失，而無人機航測技術則能夠具體應對突發事件，而整個過程中只需要為其提供一個比較平整的降落地面即可，因此極大的降低了資金、人工方面損失的可能性，大大節省了空間資本。

3.2 作業周期短

作業周期短與其飛行高度有關，其飛行高度一般控制在1000米以下，這樣的高度在飛行過程中對于空域要求不高，因此不需要申請空域，而這點極大的提高了工作效率，減少工作阻礙，因此有助于縮短作業周期。

3.3 收集數據信息精準

無人機航測技術能夠到人機航測無法到達的地區進行探測，加之其攝像頭的分辨率極高，無論是從其飛行條件還是高度來看都能夠極大的增強工作效果，因此，用無人機航測技術測繪出來的數據往往準確率極高，有助于礦山開采的具體施工方案的制定。

3.4 操作方便

無論是在技術方面還是機型方面，無人機航測相對于傳統的人機航測而言都有很大的進步，因此在操作中也十分便利同時也方便攜帶。

3.5 節約成本

無人機航測在操作中完全依靠遙控進行，加上其機型較小，因此在操作費用以及人工成本和安全系數方面都具有一定的優勢。

4 無人機航測項目實施情況

4.1 航線的設計

對于航測之前，首先是需要針對航測地區進行有關地形地勢、面積、海拔高度、自然環境等各方面進行調查和了解，根據航測地區的實際情況制定出科學合理的航圖，這其中應該包含有航線的數量、方向、航高、分辨率等，而每一項數據都應該精準合理，通過一些詳細的數據信息設計出合理的航線規劃。確保在具體的操作實施中保障每條航線收集到的數據信息精準無誤。

4.2 地面控制

地面的控制屬于內業布點，根據有關規范條文規定，在航測地區需要對地面區域的具體情況進行布設，在具體的操作實施中要根據礦山的實際情況和地形特點來進行野外刺點，從而保障地面沒有區域死角，確保最終的航測范圍覆蓋率百分之百。

4.3 加密結果精度及采集精度評定分析

4.3.1 空中三角測量

空中三角測量法的技術主要是針對數碼影像相對較小、地面控制點較少的條件來進行的，通過計算礦山區域中所有影像的外方位元素和所有加密點的地面坐標，通過將這些收集檢測到的數據信息利用相關軟件進行處理，從而得到最佳的測量效果。

4.3.2 成果精度分析

根據相應數據測量和計算出的定向點的中誤差和最大誤差，連接點的中誤差和最大誤差，根據有關測量規定中的條文，加上計算出來的平差結果來綜合分析出礦山區測繪中無人機飛行的高度，并對檢測到的影像結果進行精確的檢測，按照一定的圖測比例要求來檢測，可以看出無人機航測對于人機航測而言在影像上更佳清晰明確，數據更加精準，更加適合一些小地區大比例的地形測繪。

5 結束語

由于無人機航測技術的不斷完善和改進，加之其自身的一些獨特優勢，使得該技術在礦山測繪中越來越發揮著重要的作用，礦山測繪中應用無人機航測技術不僅為其節省了一定的人工成本，同時也獲取了更加精準的數據信息以及保障了操作人員的人身安全。由于礦山地形等條件的限制，在開采之前一定要結合實際情況進行詳細的勘探和數據調查，制定出可行的施工方案。因此無人機航測技術在今后研發中還要不斷改進和創新，為我國礦山測繪作出更大的貢獻。

參考文獻

[1]王洛飛.無人機低空攝影測量在城市測繪保障中的應用前景[J].測繪與空間地理信息，2014（02）.

篇7

關鍵詞：城市規劃；現代測量技術；應用

引言

城市規劃是一種對城市發展的戰略性指導，是一種空間規劃，這種空間規劃是人類居住環境層面上的、是以城市層次為主要工作對象的，是實現環境、社會、經濟協調可持續發展的重要手段，通過對城市空間資源和土地資源的合理利用來建設適合人類棲息的環境是它的根本目的，城市規劃的內涵和外延隨著現代社會的發展有了新的變化。所以，只有對城市各種信息進行準確把握和全面了解，才能做出好的城市規劃和建設方案。而現代化測量技術為城市規劃和建設提供高精度的數據資料，使城市規劃建設方案更加科學合理，對充分發揮城市規劃對城市發展的戰略指導作用具有重要的意義。

一、幾種現代測量技術的分析

隨著科學技術的不斷進步，各種新的現代技術不斷涌現，各個領域都應用現代技術進行工作，城市規劃領域也不例外，下面我們來分析幾種目前在城市規劃測量工作中應用范圍最廣、有效性最大，熟知度最高的現代測量技術。

1、GPS技術（全球定位系統）GPS是全球定位系統的簡稱，它是一種全新的現代導航與定位技術，可以為全球任意多個用戶和任意地點提供瞬時測速服務和三維定位。定位精度高、全天候作業、經濟效益好、操作簡便、觀測時間短等是其顯著特點。2、數字化土地測量技術數字化土地測量技術是在原有的地圖上通過計算機、繪圖儀、數字化軟件、數字化儀和掃描儀等進行工作，從而在短時間內獲得數字化成果、直接使用測量結果、用計算機模擬信號來進行直觀表達、對數字化成果進行更新和維護、根據不同用戶的各種需求來對各種數據進行再加工。3、RS技術（遙感技術）RS（遙感）技術它是指在離被測物體很遠的位置上使用儀器設備，接收和記錄現象或者物體發射或者反射的電磁波信息，經過對信息的分析和加工處理，對現象或者物體的性質以及它的變化進行識別和探測的理論與技術。RS技術的出現,使人類對空間的認識能力進一步擴展，隨著遙感技術的不斷完善和發展，信息豐富、現勢性強、準確等遙感數據的特點進一步突出，從而在環境、測繪、農林、地理、等各個方面廣泛應用。4、無人機低空攝影測量技術無人機低空攝影測量技術是指利用無人機對土地進行拍攝之后對影像資料進行研究與分析，從而得出測量數據，它可以將野外操作轉變為室內操作，該技術不會受到地形環境的限制，具有一定的技術含量和較高的精準度。隨著無人機低空攝影測量技術的日趨成熟以及經濟建設的需要，無人機測量以及在多個領域得到廣泛應用。5、GIS技術（地理信息系統）GIS技術是地理信息系統的簡稱，是一種以采集、管理、描述、貯存、和分析地球表面（包括大氣層）與空間和地理分布相關的數據的空間信息系統。

二、現代測量技術在城市規劃中的應用

1、GPS測量技術在城市規劃中的應用

在測量中使用GPS技術，不但操作簡單、布局靈活，而且精準度高，大大提高了測量的精度，為測量技術帶來了革命性的變化。GPS測量不但不會受到天氣、地形等自然環境的影響，而且能夠在自然環境惡劣的情況下如期完成測量工作。目前，GPS測量技術的工作效率和經濟效益都是常規測量方法的數倍，所以大多數城市都有自己的GPS控制網，來為城市發展提供基本的數據資料。特別是RTK技術的發展，使GPS能夠更加快捷高效的獲取城市野外數據，GPS技術已經在控制測量、地籍要素測量、放樣與施工測量和地形測量等城市基本測量方面得以廣泛應用。加之，GPS在車輛監控導航中也得到廣泛的應用，使城市交通擁堵問題得到有效的解決，是現代城市交通規劃中的一個非常重要的考慮因素。

2、數字化土地測量技術在城市規劃中的應用

由于復雜和繁瑣的線條、數字和符號、文字使傳統測量工作對專業知識具有較高的要求，非專業人事無法看懂這些圖文、數據所代表的意義。而數字化土地測量技術具有直觀形象的特點，可以在計算機屏幕上對測繪過程中的各種元素進行直觀生動的體現，并且隨時可以修改和調整測繪產品，具有較強的便利性和快捷性，通俗易懂。特別是現代城市規劃與建設對數據的精準性和科學性具有更高的要求，并且需要反復的分析、對比和評估測繪的數據，因此在現代城市規劃與建設中應用數字化土地測量技術，不僅能夠更直觀的分析個數據，而且更有利于比較多種設計方案，從而使測繪結果的準確性和科學性得到有效的保證。3、RS測量技術在城市規劃中的應用隨著數字化城市的不斷深入，數據格式多、數據量大成為城市規劃基礎數據的特點，這就要求用運一種在數據采集方面有突出優勢的技術來滿足時展的要求，而RS技術能夠滿足現代數字化城市的發展需求，RS技術也成為城市規劃別重要的數據來源。目前，RS技術在城市規劃中主要應用于城市空間布局綜合分析和城市規劃實施情況動態監測兩個方面。4、無人機低空攝影測量技術在城市規劃中的應用無人機低空攝影測量技術具有高分辨率、操作靈活、起降方便、成本低廉等特點，在城市規劃與市政管理、小區域航空攝影、征遷拆違與應急指揮、危險區域目標攝影、生態環境保護、自然災害監測評估等領域被廣泛應用。無人機低空攝影測量技術可以為城市規劃區域的數字高程模型的生產、大比例尺影像地圖生產、DLG產品、正射影像制作提供高分辨率，可以對中間設施和區域進行三維數字建模和應急保障，還可以對重點區域實施動態變化監測，滿足城市信息化建設對各種類型空間數據的需求。5、GIS測量技術在城市規劃中的應用GIS測量技術主要在構建城市基礎地理信息數據庫、輔助城市規劃進行各項專題分析、規劃信息的查詢與管理、規劃成果的網絡、實現三維展示與漫游、規劃方案比選和分析評價等幾個方面得以集中體現。

總結：

在日新月異的城市規劃過程中，城市規劃和建設工作想著更加規范、科學的方向發展，城市測量更加需要借助先進的科學技術來提高效能，以符合現代化城市規劃發展的需求。

參考文獻

篇8

關鍵詞：土地規劃；俯視土地；管

一提起“土地”，在很多人的固有印象就是傳統的農田耕作、開墾、整治，還有城市的建設等，代表的是一種比較枯燥無味的工作和事物。的確，土地作為人類生存、生息、勞作的基礎載體，它承載了人類所有的工作和生活的基礎。從平面上看，大多數土地的確是枯燥無味的，所望見的不外乎都是農田、樹林、耕地、草地還有建筑密集的城市建成區。由于地殼構造的特點，人類暫時無法從地下仰視土地。但是，從空中俯視土地確實一件比較容易的事情，無論是搭乘民航客機或直升機、登高遠眺、運用無人機拍攝等手段，都可以從另一個角度對土地獲得非常直觀的認識，是土地規劃工作中一種很好手段。從空中看土地，將有利于用最快的時間對一個區域的土地布局有個完整的印象和認識，發現問題，同時也可以欣賞到土地的美感，一舉多得。本文將對比幾種俯視土地的方式，并進行對比，分析各自的適用性，為未來的土地規劃調研工作提供參考。

1 制高點俯視

在軍事活動中一向都非常重視對城市及區域制高點的占領，制高點不僅是獲得一個地區軍事占據點的重要目標，同時它也是直觀了解土地規劃布局的重要地點。站在區域的制高點，可以通過肉眼或望遠鏡等技術手段獲得對周邊區域的土地規劃布局的直觀認識，包括城市的河流走向、建筑高度分布、建成區范圍、耕地和林地的分布等。

制高點一般包括兩類，一是自然的制高點。主要是山峰或丘陵的高處，如廣州的摩星嶺、深圳的梧桐山等；二是人工建筑的制高點，俗稱“地標”，如廣州的廣州塔或東塔、南京的紫峰大廈、上海的環球金融中心等，開展土地規劃調研工作中，如果能準確找到上述的制高點，可以通過制高點先期對區域的土地布局有個整體的認識和了解。制高點俯視可操作性較強，調研成本不高，但也有局限性，其中人工建筑的制高點僅限于大中城市，小城鎮不適用，并非所有城鎮尤其是農村周邊都有山峰或高樓，即使有制高點也因地形等各種原因難以通達等。

2 民航客機鳥瞰

乘坐民航飛機抵達一座城市，比起乘車、船抵達有個顯著的優勢是：能從整體上對當地的土地布局有個整體的認識，比如城市是靠海還是臨江、臨山，周邊的農田分布情況，在飛機降落時都會一覽無余。同時，由機速度快，在乘飛機的時候可以對一個較大的區域，如國家、省份的整體土地布局、土壤特點、農田水利情況有較為直觀的認識。尤其是對一些較大范圍的無人區，包括沙漠、凍土帶、雪峰冰川等，其他交通工具難以到達的地方，采用民航飛機拍攝也是非常方便的。

常見的田塊都是方形或不規則形狀的居多，但飛機飛越南非的時候，會看見很多圓形的土地地塊，這是因為南非地廣人稀，采用了自動化指針式噴淋灌溉系統，所以農田是圓的。這樣節約了水資源，也提升了農業的現代化水平。

乘坐民航飛機鳥瞰的局限性：經濟成本較高，受氣象條件、飛行時間和方向等的影響較大，飛行高度很高，不適宜高精度拍攝。

3 通用航空鳥瞰

民航班機飛行速度快，飛行高度較高，航線較為固定，功能主要以長途運輸為主，因此，在鳥瞰各地的土地情況時候有較大的局限性。相比之下，通用航空飛行高度較低（多在1000米以下），速度比民航客機慢，功能以觀光、農業作業、攝影、短途運輸、防洪監測為主，因此更適宜低空拍攝各地的土地分布、布局情況。通用航空包括直升機、小型飛機等，主要運用于人口較少的地區。我國的新疆、內蒙古及廣西桂林等少數地方開通了通用航空服務。

乘直升機飛越美國東部紐約州的實拍照片，可以清晰地看出美國村莊建筑布局特點：以低矮房屋為主，綠化以低矮灌木為主，路網為環狀+放射狀。

通用的航空主要局限性：價格高昂，推廣地區不多，受航線方向和氣候的約束性較大，不適宜在多數地區使用。

4 無人機拍攝

近年來非常火爆的無人機無疑是最新潮的一種空中拍攝土地的方式。無人機航拍攝影是以無人駕駛飛機作為空中平臺，以機載遙感設備，如高分辨率CCD數碼相機、輕型光學相機、紅外掃描儀等獲取信息，用計算機對圖像信息進行處理，并按照一定精度要求制作成圖像。全系統在設計和最優化組合方面具有突出的特點，是集成了高空拍攝、遙感技術、視頻影像微波傳輸和計算機影像信息處理的新型應用技術。

使用無人機進行小區域遙感航拍技術，在實踐中取得了明顯成效和經驗。該技術適應國家經濟和文化建設發展的需要，為中小城市特別是城、鎮、縣、鄉等地區經濟和文化建設提供了有效的遙感技術服務手段。目前，百度百科已與“大疆創新”大無人機合作，收錄無人機拍攝的照片。

在土地規劃調研中，無人機也具有很多優勢：拍攝的照片清晰、精度高，受場地、航線限制少，價格適中。與飛機不同的是，拍攝者可以根據拍攝的需求，隨時調整飛行方向和距離，這是其他飛行工具無法做到的。通過無人機，可以深入受地形條件限制常人難以到達的地方如懸崖、沼澤地、洞穴、冰川、高樓中間地帶，這是傳統的觀測衛星圖和地形圖、實地調研等無法做到的。無人機不僅可以拍攝陸地國土區域，還可以拍攝水面、海洋等土空間。無人機的主要缺點是電池容量有限，不能進行較長時間和較長距離的拍攝，受拍攝者的活動范圍限制，不能深入較大范圍的無人區拍攝，主要適用于較小范圍內的精準拍攝。

篇9

關鍵詞：工程測量測繪；無人機；航拍技術；要點

1 無人機航拍技術概述

無人機航拍技術，是一種集成了高空拍攝、遙控、遙測技術、視頻影像微波傳輸和計算機影像信息處理的新型應用技術。

（一）無人機技術

無人機航拍技術發展的前提是無人機的出現。無人機，顧名思義，是一種不載人的航空器，主要包括固定翼型無人機、無人駕駛直升機兩類。之所以可以實現無人駕駛，是由工程師在地面上通過無線電遙控設備操控機載計算機程控系統而進行的。無人機的出現，一開始主要是為了開展有人飛機不宜執行的任務，如危險區域的地質災害調查、空中救援指揮和環境遙感監測。經過幾代產品的更新，無人機由最開始的主要是在軍事上的應用后來逐漸發展到用于作戰、偵察及民用遙感飛行平臺、農業生產等多個領域。在工程測量中運用無人機，能夠有效解決小面積低空攝影存在的問題。無人機的實際操作使用步驟主要包括以下幾個方面：野外像控點的布設和測量、取得測區資料數據、內業空三加密以及數字測圖。

（二）機載遙感設備

要讓無人機航拍得以實現，除了無人機這個“空中平臺”外，還需要能夠獲取信息、處理圖像信息、并能夠按照一定的精度要求制作成像的機載遙感設備，這些機載遙感設備都具有體積小、精度高、儲存量大的優點。當前使用的主要有高分辨率CCD數碼相機、紅外掃描儀、磁測儀等。根據不同類型的遙感任務，選用不同的機載遙感設備。目前，制造的數字航空測量相機已經可以達到很高的像素，能夠在航拍時，同時拍攝彩色、紅外、全色的高精度航片。此外，科學家們為了能夠提高遙感飛行的效率，還同過使用多臺哈蘇相機進行組合照相。這些機載遙感設備不僅僅能夠對工程的靜態、物理幾何結構，還可以進行一種動態地全過程監測、把握實時的微小變化、通過對觀測結果的比較分析，從而對即將出現的問題進行預防、防患于未然，同時能夠對物體未來的發展變化趨勢進行預測。

（三）無人機影像處理流程

無人機利用機載遙感設備獲取影像資料以后，根據POS相關數據，自動建立航帶內與航帶間的拓撲關系系統網，航帶規劃設計包括單次航飛時間設計、航飛架次設計和航帶帶寬劃分。而測區范圍的規劃，首先要設定測量區域最大外接矩形，得出測區四角標注之后，計算航拍次數。根據控制網布設GPS控制點去構建目標區域控制網，根據典型地貌特征點的選擇、對測區現場進行均勻布控。然后根據主點坐標、對稱畸變參數和CCD非正方形比例參數進行影像比例的糾正。第二步驟，根據區域網平差計算、加密點物方空間坐標解算、影像的外方位元素，計算空中三角測量。最后，進行DEM數據匹配，即進行多模型、多重疊DEM匹配、采集，以測區為單位創建像對正射影像。隨后生成DOM成果。

2 無人機航拍技術的要點

（一）無人機航拍的申報

對于無人機航拍，我國出臺了專門性的管理政策法規，再加上無人機航拍自身的飛行特征，共同決定了無人機航拍的申報流程的獨特性。按照我國的政策法規對無人機進行劃定，其屬于一種無人駕駛航空器，因此需要按照我國通用航空相關規定進行操作和使用，如果嚴格按照規定執行的話，只有具備執照的人才能操作無人機進行航拍作業，我國在這方面也不斷加強管理的力度，目前主要的負責機構為中國私用航空器擁有者及操作手協會。另外，在操作和使用無人機之前，還需要提前申報空域，并在飛行前的15小時就需要向管理部門申報飛行計劃，一般情況下，在發出申報3小時之內就可以得到回復。但是為了確保安全，操作人員還需要在飛行之前再次通過電話進行核實。

（二）航拍畫質的穩定

與消費級無人機不同，航拍無人機對畫質的要求更高，并不是隨便拍出分辨率較高的畫面就可以了，而是需要對目標物進行持續的、長時間的拍攝，對拍攝的要求非常高，拍攝角度和距離具有特定的要求，同時對目標凝視和畫面防抖都具有較高的要求，這就需要在航拍無人機上安裝穩定平臺，如陀螺儀穩定的測距儀，這種設備首先在戰列艦上出現。由于無人機自身的特點，對陀螺儀的靈活性和穩定性都具有更高的要求，一般在無人機上使用重量小集成度高的微機電MEMS陀螺組件。此設備具有檢測平臺角度和角速的作用，并將信息反饋給平臺驅動電機，這樣就可以減輕飛行器姿態變化的影響，保證平臺上的攝像機的視軸穩定。

在風力較大的情況下，要想拍出畫質較好的影像，就需要熟練應用云臺。在無人機飛行過程中，由于風力較大，會執行抗風動作，這就導致機身出現傾斜或旋轉的情況，從而攝像頭與地平面發生傾斜，導致畫面的質量下降。而使用云臺，則可以防止無人機傾斜導致攝像機傾斜，從而減少了風力對拍攝造成的不利影響。在無人機上，保證拍攝質量的重要設備為減振墊和減振橡膠。減振墊和減振橡膠具有減少機體振動對飛控部件的影響的作用，防止無人機拍攝出來的畫面會產生扭曲現象。

（三）特殊環境中的使用

在低溫環境當中，無人機要進行操作需要提前對減振橡膠或者減振柱進行更換，以便減輕低溫環境對拍攝質量的不利影響。另外，無人機的鋰電池也容易受到低溫的影響，溫度越低，鋰電池的化學活性越低。經過試驗發現，當電池溫度低于15℃的時候，其化學活性已開始降低，當溫度更低的時候，鋰電池的放電能力顯著下降。因此，為了防止無人機墜毀，在操作無人機的時候，需要在低空懸停1分鐘以上，了解無人機在低溫環境中的表現情況，從而根據無人機的情況來調整飛行計劃。

在高原地區拍攝時，較小的空氣密度使無人機的旋翼需要更高的轉速來產生足夠的升力，此時無人機的耗電速度要比平時快。操作手要注意時刻監控電池狀態，以免無人機墜落。另外，高原地區操作手要準備多塊電池，隨時準備替換。這是因為高原地區風力較強，無人機飛行需要耗費大量的能力。

3 工程測量測繪之無人機航拍技術的運用分析

我們在工程測繪測量中運用無人機航拍技術能夠收集更加豐富、更加全面的資料。無人機攝影，可以提供一個不可替代的高位俯角，反映一個地區、一個區域的全貌。還可以對某一具體物體進行高清晰度拍攝，靈活方便。并且隨著科技的進步，其拍攝的圖像也有分辨率逐步增高、單次航拍時間延長、單次航拍儲存信息容量逐漸擴大等趨勢。例如無人機可以對礦山進行測量，在煤炭資源開發的同時，加強對礦山周圍環境變化的把控，進行有效的監管。既實現了高效率的開采，又實現了環境的保護，雙管齊下。無人機還可以加強對礦山整體的整治，以便于對礦山資源的保護。整治自然少不了宏觀層面的指導，尤其對礦山這種面積又大，開采過程中還極容易發生環境污染的區域。利用無人機航拍提供的結果，可以有針對性地采取措施，對自然資源進行保護。無人機航拍技術已經成為我國經濟建設、社會發展、應急救災、突發事件處置、數字城市建設、國土資源調查、地質災害、礦山監測、環境變化監測、工程設計等一系列國家重大需求的重要技術。

4 結束語

綜上所述，無人機航拍技術作為一種新型的技術，具有其他產品不具有的突出優勢。所以，我國應該加大在無人機技術領域的研究，加強與世界其他國家的經驗交流與合作。而無人機航拍技術的運用也為現代工程測量測繪事業提供了便利，成為一種必不可少的手段。我們應該把握這一未來的發展趨勢，促進工程測量測繪之無人機航拍技術的發展，從而促進我國經濟的飛速發展！

參考文獻

[1]駱叔鵬.論無人機遙感技術在測繪工程測量中的應用[J].黑龍江科技信息，2016，10：119.

篇10

【關鍵詞】無人機；航空攝影測量；無像控；真正攝

無人機航測技術是近年來航空攝影測量及遙感技術發展的主要方向，特別是對大比例尺測圖來說，其低成本高效率和易用性，使得無人機航測近年來發展迅速。無像控航空攝影測量和真正攝影像圖生成一直以來處于理論研究階段，目前技術上已經成熟并已投入生產應用。例如德國產的MAVinci Sirius Pro無人飛機配備俄羅斯產的Agisoft Photoscan后處理軟件，即可實現無像控、高精度航空攝影測量和真正攝影像圖（DOM）生成等功能。作者通過實際應用，驗證了該套技術方案的精度，并分析了其技術要點。

1、方案介紹

（1）MAVinci Sirius Pro UAV。MAVinci公司是專門從事無人機系統（UAV）技術研究的公司，位于德國萊門。主要針對建筑工地、管道、礦山和采石場等自動成圖技術的研究。目前其產品主要有MAVinci Sirius UAV（天狼星無人機），分Classic、Basic和Pro三個版本。其最大的特點是可精確獲取拍攝瞬間像片的姿態數據，從而具備了無像控航測的能力，可極大節省項目成本，尤其在那些難以從地面進入的項目區域，傳統方法根本無法實現高精度測圖。

MAVinci Sirius Pro UAV無人機是通過精確的時間控制技術和高精度GNSS RTK技術來確定每個曝光點的空間位置坐標，從而完全替代像控點的作用，具備高精度航測能力。

（2）Agisoft Photoscan軟件。Agisoft Photoscan是俄羅斯Agisoft公司開發的3D建模軟件。它采用最先進的多視圖三維重建技術，由數字影像全自動生成高精細3D模型；支持GPU高性能計算，利用分布式網絡計算系統，對超大空間范圍生成分層級的三維模型，使得瀏覽和使用數據變得容易和簡單；利用其自動生成的密集點云數據和照片紋理，可生成真正攝影像圖，使高精度測量和成圖成為可能；根據相機影像匹配理論自動計算相機的畸變參數，從而進一步提高三維建模的效率和精度。

2、應用案例分析

該方案在實際生產中，已經應用于大比例尺測圖項目。本文選擇某測區進行應用驗證，并進行精度分析。方案的操作流程如下：

圖1 無人機航測流程圖

測區使用MAVinci Sirius Pro無人機系統通過航拍采集像片313張，地面分辨率0.045米，飛行面積0.95平方千米，飛行時間20分鐘。采用Agisoft Photoscan對采集的像片和高精度空中姿態數據進行全自動處理，最終生成測區密集點云數據、真正攝影像圖（DOM）和DEM數據。

外業使用全站儀采集21個明顯地物點坐標，主要位于水泥道路的拐角或者路邊人工花壇的拐角。在內業處理生成的真正攝影像圖DOM數據和密集點云數據上，解析出外業實測點對應位置的三維坐標，從而進行精度比對分析。在外業采集的21個點中，1、12號點在影像上不太明顯無法準確解析其坐標，故舍去。其余點位的精度統計情況如下：

表1： 誤差統計分析表

從統計結果看，有4個點的高程精度出現粗差情況，原因為實測的點在花池的頂部，而影像解析點位在花池底部，所以高程有粗差存在。在高程精度統計中，將這四個點高程剔除。最后計算出平面距離中誤差為0.045米，高程中誤差為0.054米。符合大比例測圖的精度要求。

3、結論

該套技術方案，解決了航空攝影測量行業一直以來難以逾越的無像控航測成圖和真正攝影像圖生成的技術難題。MAVinci Sirius Pro無人機結合了精確的時間控制技術和拓普康100赫茲亞厘米級的RTK實時差分技術，獲得了像片拍攝瞬間高精度的POS數據，從而解決了無像控航空攝影測量的問題。Agisoft Photoscan軟件，采用最先進的多視圖三維模型重建技術和GPU高性能計算技術，可全自動生成測區密集點云和真正攝影像成果。這套技術方案是基于單架次飛行范圍在2-5平方千米范圍內，且航測像片航向重疊率大于85%的條件下實現的。對于更大范圍的航測，RTK差分的精度會降低，像片數量會增加，對后處理軟件和計算機硬件的處理能力要求更高，該技術方案的成果精度和實用性會降低。隨著技術的不斷進步，更多新的三維建模技術和更高性能計算機必將出現，該技術方案存在的問題會得到進一步的解決。

參考文獻：

[1] 黎彬. 無像控低空無人直升飛行數字攝影測量系統探討與展望[J]. 測繪技術裝備，2013（03）.

[2] 趙生良，陳豐田. Agisoft Photoscan在無人機航空攝影影像數據處理中的應用[J]. 價值工程，2013（20）.