李鵬福 楊生德
摘? 要:測繪技術經(jīng)過多年的發(fā)展,已經(jīng)日趨成熟,尤其是以航空遙感為代表的一系列測繪技術的發(fā)展,極大的推動了測繪技術的進步。其中無人機航測以低成本,高精度,操作簡單等優(yōu)勢,為測繪工作帶來了非常多的便利,值得我們對其進行不斷的探究。
關鍵詞:無人機;航測技術;發(fā)展;應用
隨著無人機技術的不斷發(fā)展成熟,無人機航測技術也隨之得到了長足的進步,其應用領域和發(fā)揮的作用也越來越大。本文對無人機航測技術的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀進行了總結,并分析了無人機航測技術的應用情況,希望能為航測技術的發(fā)展提供一些有益參考。
1無人機航測技術
無人機航測是傳統(tǒng)航空測量的有力補充,其在獲取區(qū)域高分辨率影像方面有著明顯的優(yōu)勢。特別是隨著無人機與數(shù)碼相機技術的不斷發(fā)展,以無人機為平臺的數(shù)字航測技術也越來越顯示出其獨特的優(yōu)勢,在重大工程建設,應急處理,國土監(jiān)察,資源開發(fā)以及城鎮(zhèn)建設等方面都發(fā)揮著越來越重要的作用。其主要技術特點如下:
第一,無人機測航技術有著十分快速的反應能力。無人機測航受氣候等影響條件小,通常低空飛行,空域申請十分便利,且對起飛降落場地的限制也很小,可以很便利的開展工作。一般情況下,進行無人機起飛升空的準備時間只需要十五分鐘就可以完成。
第二,安全性比較好。由于無人機沒有飛行員,因而獲取影像時不用考慮飛行員的安全,能夠解決人工探測無法到達的危險和復雜區(qū)域的監(jiān)測功能。如一些氣候復雜、地形復雜的區(qū)域,就可以通過無人機來進行測繪工作,不僅十分的便利,而且一旦出現(xiàn)問題,也不會造成人員傷亡。
第三,數(shù)據(jù)獲取快速。航拍無人機所攜帶的數(shù)碼相機等電子設備不僅可以快速的獲取地表的超高分辨率數(shù)字圖像以及高精度定位信息等內容,還可以非常方便的使用這些數(shù)據(jù)生成三維景觀模型,三位地表模型等可視化的數(shù)據(jù),以此來進一步的實現(xiàn)開發(fā)與應用。
第四,成本低,機動靈活。與傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感影像以及大飛機相比,無人機的成本可以說是極低。不僅如此,無人機體積小,方便運輸,機動靈活的特性也是其重要的技術優(yōu)勢。在無人機的應用中,既能夠大范圍的全面感知復雜地形等場景,還能夠高精度,高清晰度的對區(qū)域進行測繪,并通過高效的數(shù)據(jù)處理采集設備,迅速生產(chǎn)具有真實效果和高精度的測繪結果。
2無人機航測技術的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀
2.1國外無人機航測技術的發(fā)展
無人機在西方發(fā)達國家應用較早,發(fā)展歷史較長,總體上已經(jīng)處于比較成熟的階段,其研究和應用都領先于我國。但是其航測服務價格不僅昂貴,且后續(xù)數(shù)據(jù)的處理分析以及應用的價格都十分高昂,難以讓一般的客戶接受。于此同時,大多數(shù)國家出于安全方面的考慮,對國土資源,海洋等信息的測繪也很難接受外國公司的服務。比如,美國航空航天局在很早就將無人機應用于森林監(jiān)測,火災監(jiān)測,農業(yè)監(jiān)測,海洋遙感等研究之中。
2.2我國無人機航測的發(fā)展
我國無人機航測發(fā)展起步較晚,最早的無人機航測研究是從上世紀90年代開始。先后經(jīng)歷了四個階段:
第一個發(fā)展階段。也是起步階段,這個階段無人機航測技術非常簡單和初級。不僅飛機是從航模基礎上改造而來,而且存在著大量的問題。如無人機沒有自動駕駛功能,需要人工依靠電視圖像和地圖標記來導航;攜帶的相機甚至還是膠片相機,處理和使用都十分的不便。但這個階段開啟了無人機航測的應用模式,為未來的發(fā)展與研究打下了很好的基礎。
第二個發(fā)展階段。在時間邁入21世紀后,數(shù)碼相機迅速普及,我國的無人機技術也得到了長足的發(fā)展,無人機航測技術迅速的隨之發(fā)展起來。在試驗階段就出色的完成了很多的測繪工作。比如在突發(fā)應急事件的救援方面就發(fā)揮了非常重要的作用,很好的完成了受災現(xiàn)場的測繪與圖片獲取任務,為災情調查,應急決策等提供了很多的重要數(shù)據(jù)。
第三個發(fā)展階段。在這個階段大約始于2010年前后。這個階段的無人機航測技術向著更加專業(yè)的方向發(fā)展,不僅反映和監(jiān)測更加快速,而且使用了專業(yè)的測量設備,因而測繪精度更高。測繪的配套設施也更加齊全,專業(yè)的工作車輛,衛(wèi)星通信,指揮,聯(lián)網(wǎng)也開始形成系統(tǒng)。我國的無人機航測技術正式走入了專業(yè)的行列,使用無人機進行航測工作的數(shù)量和質量也都大大增長。
第四個發(fā)展階段。這個階段從2017年開始。國家希望能夠進一步的發(fā)展無人機航測技術,特別是應急服務的能力方面,要向軍用無人機遙感技術看齊。大量為軍事服務的強大無人機系統(tǒng)也開始在測繪領域使用。這個階段的無人機航測技術,可以實現(xiàn)在國內任意地區(qū)發(fā)生突發(fā)事件或是災害時,迅速調用無人機搭配組網(wǎng)進行航測。此外,無人機航測使用的范圍更加擴大,甚至有望建成優(yōu)于200mm精度,覆蓋全國的超高分辨率航測數(shù)據(jù)庫,構建高精度的數(shù)字中國。
3無人機測航技術的應用
隨著無人機技術水平的提升,無人機航測應用的范圍也日趨廣泛,目前已經(jīng)非常成熟的應用于多個領域之中??偨Y起來,無人機航測的應用領域主要有如下幾個方面:
第一,用于國土測繪工作。無人機的重要應用領域之一就是國土測繪。通過快速,機動靈活的無人機,能夠迅速的獲取到航攝數(shù)據(jù),進而迅速的掌握需要測量區(qū)域的詳細情況信息。這些信息可以用于國土資源管理的很多方面,比如國土資源動態(tài)監(jiān)測和動態(tài)調查,土地利用情況和數(shù)據(jù)更新,土地利用變化的動態(tài)監(jiān)測,地理特征信息分析以及區(qū)域規(guī)劃工作等。
第二,用于選線設計工作。如公路設計,鐵路設計,輸電、輸油線設計等。通過無人機航測遙感技術,可以十分便捷快速的獲得航空影像,為選線的設計提供翔實可靠的第一手數(shù)據(jù)。特別是在石油天然氣管道選線設計當中,不僅能夠更好的優(yōu)化線路,還能夠為未來的安全監(jiān)測與管理提供極大的便利,比如及時的發(fā)現(xiàn)管道泄露或是被盜等情況。
第三,用于環(huán)境監(jiān)測工作。由于無人機航測技術能夠快速的獲得高分辨率的航空圖像,因而能夠對環(huán)境和水污染等概況進行非常便利的大范圍監(jiān)測。比如,通過無人機航測能夠實現(xiàn)對排放污染進行監(jiān)測;對濕地、海岸線、植被等自然情況進行監(jiān)測。在實際應用中,已經(jīng)在水質調查,大氣環(huán)境監(jiān)測,固態(tài)廢物監(jiān)測等方面發(fā)揮了巨大的作用。
第四,用于農林分析。無人機航測提供的高分辨率圖像,可以為作物分類分析等方面提供詳實的資料。不僅如此,在農林用地情況分析,作物識別,水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測,森林覆蓋率監(jiān)測分析,植被健康分析等方面也有著重要的應用。
第五,用于應急響應。由無人機航測的發(fā)展歷史可以發(fā)現(xiàn),無人機在測繪領域進行廣泛應用和發(fā)展主要開始于應急救災等場景。無論在地震救災還是在水災,火災等災害的應急響應中,無人機航測都發(fā)揮了非常重要的作用。甚至在很多時候,測繪無人機是第一個到達現(xiàn)場并進行勘察的設備,這為了解災情,部署搶險救災工作提供了非常重要的信息。
第六,其他應用方面。如今,無人機航測技術的應用范圍越來越廣泛,除已經(jīng)比較成熟的上述領域,還在非常多的領域中發(fā)揮了重要的作用。如無人機測繪技術所獲得的資料在城市宣傳、展會宣傳,戶外活動、慶典、晚會等方面都已經(jīng)或是正在發(fā)揮著不可替代的作用。
結語:
無人機航測技術已經(jīng)成為測繪部門不可或缺的重要手段,且隨著經(jīng)濟和技術的發(fā)展,無人機航測所獲得的數(shù)據(jù)也會越來越重要,無人機航測技術也必將有著越來越光明的發(fā)展前景。
參考文獻
[1]? 汪宏康.無人機航測在礦山測繪中的運用研究[J].世界有色金屬.2018(21)
[2]? 周丹敏,曾家樂.在基層測繪工作中無人機航測技術的應用探析[J].建材與裝飾.2017(51)
[3]? 侯中偉,張昭云.無人機航測在礦山測繪中的運用分析[J].世界有色金屬.2018(05)