李厚春

摘 要：隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，工程測量測繪中的無人機航拍技術(shù)吸引了世界各國的目光。本文先是對無人機航拍技術(shù)進行簡述，然后探討了工程測量測繪中的無人機航拍的技術(shù)要點，最后分析介紹了無人機航拍技術(shù)在工程測量測繪中的實際運用。

關(guān)鍵詞：工程測量測繪；無人機；航拍技術(shù)；要點

1 無人機航拍技術(shù)概述

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

（一）無人機技術(shù)

無人機航拍技術(shù)發(fā)展的前提是無人機的出現(xiàn)。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(xiàn)無人駕駛，是由工程師在地面上通過無線電遙控設(shè)備操控機載計算機程控系統(tǒng)而進行的。無人機的出現(xiàn)，一開始主要是為了開展有人飛機不宜執(zhí)行的任務(wù)，如危險區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、空中救援指揮和環(huán)境遙感監(jiān)測。經(jīng)過幾代產(chǎn)品的更新，無人機由最開始的主要是在軍事上的應(yīng)用后來逐漸發(fā)展到用于作戰(zhàn)、偵察及民用遙感飛行平臺、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等多個領(lǐng)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(shè)和測量、取得測區(qū)資料數(shù)據(jù)、內(nèi)業(yè)空三加密以及數(shù)字測圖。

（二）機載遙感設(shè)備

要讓無人機航拍得以實現(xiàn)，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(shè)備，這些機載遙感設(shè)備都具有體積小、精度高、儲存量大的優(yōu)點。當(dāng)前使用的主要有高分辨率CCD數(shù)碼相機、紅外掃描儀、磁測儀等。根據(jù)不同類型的遙感任務(wù)，選用不同的機載遙感設(shè)備。目前，制造的數(shù)字航空測量相機已經(jīng)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(xué)家們?yōu)榱四軌蛱岣哌b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(shè)備不僅僅能夠?qū)こ痰撵o態(tài)、物理幾何結(jié)構(gòu)，還可以進行一種動態(tài)地全過程監(jiān)測、把握實時的微小變化、通過對觀測結(jié)果的比較分析，從而對即將出現(xiàn)的問題進行預(yù)防、防患于未然，同時能夠?qū)ξ矬w未來的發(fā)展變化趨勢進行預(yù)測。

（三）無人機影像處理流程

無人機利用機載遙感設(shè)備獲取影像資料以后，根據(jù)POS相關(guān)數(shù)據(jù)，自動建立航帶內(nèi)與航帶間的拓?fù)潢P(guān)系系統(tǒng)網(wǎng)，航帶規(guī)劃設(shè)計包括單次航飛時間設(shè)計、航飛架次設(shè)計和航帶帶寬劃分。而測區(qū)范圍的規(guī)劃，首先要設(shè)定測量區(qū)域最大外接矩形，得出測區(qū)四角標(biāo)注之后，計算航拍次數(shù)。根據(jù)控制網(wǎng)布設(shè)GPS控制點去構(gòu)建目標(biāo)區(qū)域控制網(wǎng)，根據(jù)典型地貌特征點的選擇、對測區(qū)現(xiàn)場進行均勻布控。然后根據(jù)主點坐標(biāo)、對稱畸變參數(shù)和CCD非正方形比例參數(shù)進行影像比例的糾正。第二步驟，根據(jù)區(qū)域網(wǎng)平差計算、加密點物方空間坐標(biāo)解算、影像的外方位元素，計算空中三角測量。最后，進行DEM數(shù)據(jù)匹配，即進行多模型、多重疊DEM匹配、采集，以測區(qū)為單位創(chuàng)建像對正射影像。隨后生成DOM成果。

2 無人機航拍技術(shù)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(guī)，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(guī)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(guān)規(guī)定進行操作和使用，如果嚴(yán)格按照規(guī)定執(zhí)行的話，只有具備執(zhí)照的人才能操作無人機進行航拍作業(yè)，我國在這方面也不斷加強管理的力度，目前主要的負(fù)責(zé)機構(gòu)為中國私用航空器擁有者及操作手協(xié)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(fā)出申報3小時之內(nèi)就可以得到回復(fù)。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(zhì)的穩(wěn)定

與消費級無人機不同，航拍無人機對畫質(zhì)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(biāo)物進行持續(xù)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(biāo)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(wěn)定平臺，如陀螺儀穩(wěn)定的測距儀，這種設(shè)備首先在戰(zhàn)列艦上出現(xiàn)。由于無人機自身的特點，對陀螺儀的靈活性和穩(wěn)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(shè)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(qū)動電機，這樣就可以減輕飛行器姿態(tài)變化的影響，保證平臺上的攝像機的視軸穩(wěn)定。

在風(fēng)力較大的情況下，要想拍出畫質(zhì)較好的影像，就需要熟練應(yīng)用云臺。在無人機飛行過程中，由于風(fēng)力較大，會執(zhí)行抗風(fēng)動作，這就導(dǎo)致機身出現(xiàn)傾斜或旋轉(zhuǎn)的情況，從而攝像頭與地平面發(fā)生傾斜，導(dǎo)致畫面的質(zhì)量下降。而使用云臺，則可以防止無人機傾斜導(dǎo)致攝像機傾斜，從而減少了風(fēng)力對拍攝造成的不利影響。在無人機上，保證拍攝質(zhì)量的重要設(shè)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(chǎn)生扭曲現(xiàn)象。

（三）特殊環(huán)境中的使用

在低溫環(huán)境當(dāng)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(huán)境對拍攝質(zhì)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(xué)活性越低。經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電池溫度低于15℃的時候，其化學(xué)活性已開始降低，當(dāng)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(huán)境中的表現(xiàn)情況，從而根據(jù)無人機的情況來調(diào)整飛行計劃。

在高原地區(qū)拍攝時，較小的空氣密度使無人機的旋翼需要更高的轉(zhuǎn)速來產(chǎn)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(jiān)控電池狀態(tài)，以免無人機墜落。另外，高原地區(qū)操作手要準(zhǔn)備多塊電池，隨時準(zhǔn)備替換。這是因為高原地區(qū)風(fēng)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(shù)的運用分析

我們在工程測繪測量中運用無人機航拍技術(shù)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視角，反映一個地區(qū)、一個區(qū)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(fā)的同時，加強對礦山周圍環(huán)境變化的把控，進行有效的監(jiān)管。既實現(xiàn)了高效率的開采，又實現(xiàn)了環(huán)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(dǎo)，尤其對礦山這種面積又大，開采過程中還極容易發(fā)生環(huán)境污染的區(qū)域。利用無人機航拍提供的結(jié)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(shù)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展、應(yīng)急救災(zāi)、突發(fā)事件處置、數(shù)字城市建設(shè)、國土資源調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害、礦山監(jiān)測、環(huán)境變化監(jiān)測、工程設(shè)計等一系列國家重大需求的重要技術(shù)。

4 結(jié)束語

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

參考文獻

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