魯東昌

摘 要：為了解決由于定位不準確引起的障礙物測量準確度較低的問題，提出無人機遙感技術在機場凈空障礙物測量中的應用研究，利用無人機遙感技術采集機場凈空數(shù)據(jù)信息，通過GIS系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)柵格化處理，形成機場凈空的三維圖像，將障礙物的位置信息導入到圖像中，實現(xiàn)對其位置的精準定位，并以不同目標為基礎測量障礙物位置。進行試驗測試時，結果表明，所提方法的測量結果與實際結果具有較高的擬合度，具有良好的測量效果。

關鍵詞：無人機遙感技術;機場凈空;障礙物測量;柵格化;三維圖像

0 引言

近些年來，無人機遙感技術發(fā)展迅猛，由于其能夠在大面積范圍內實現(xiàn)對目標的準確識別，在諸多領域中都得到了廣泛應用[1]。與此同時，國內的機場建設也越來越現(xiàn)代化。在此背景下，無論是在客機還是軍事飛機的著陸過程中，對其對應空間環(huán)境的準確識別是十分重要的[2]，即準確識別障礙物的位置并采取適當?shù)奶幚泶胧┦谴_保飛行安全的重要保障的重要前提。

基于此，本文提出無人機遙感技術在機場凈空障礙物測量中的應用研究，并通過試驗驗證了所提方法的實際應用價值。通過該研究，以期為機場的安全穩(wěn)定運行提供有價值的參考。

1 基于無人機遙感技術的機場凈空數(shù)字化處理

1.1 機場凈空數(shù)據(jù)采集

本文設計的機場凈空障礙物測量方法中，主要是通過無人機遙感技術對機場凈空范圍內的信息進行精準識別[3]，并建立其對應的數(shù)字化三維圖像，使機場凈空管理實現(xiàn)可視化，因此，本文首先采用無人機遙感技術對獲取機場凈空區(qū)域的數(shù)據(jù)進行獲取。

無人機遙感技術采集到的信息中，包含的內容包括屬性信息和圖像信息。屬性信息可直接用于機場凈空數(shù)字化的建設之中。而對于圖像信息，考慮圖像的整體效果，采用直方圖均衡化和分段線性拉伸兩種方法對圖像進行預處理。擴展后的圖像呈現(xiàn)標準正態(tài)分布，通過調整平均值，壓縮高亮度區(qū)域，擴展低亮度區(qū)域，提高圖像質量。以此作為構建機場凈空的基礎數(shù)據(jù)，為機場凈空數(shù)字化處理提供可靠基礎。

1.2 機場凈空三維圖像構建

利用無人機遙感技術對對應空間內的位置信息進行識別，將數(shù)據(jù)值傳到GIS中，并建立機場凈空數(shù)據(jù)集[4]。本文設計的測量方法中，對于無人機遙感技術采集到的數(shù)據(jù)主要是采用以下方式進行圖像轉化處理的。

首先，對無人機采集到的遙感數(shù)據(jù)進行柵格化處理，通過這樣的方式，使數(shù)據(jù)與GIS系統(tǒng)的格式要求相匹配，以此完成機場凈空圖像的配準和剪裁。設采集到的數(shù)據(jù)集為A=[xi，yi，zi]，柵格化處理過程可以表示為：

（1）

其中，表示柵格化系數(shù)，其主要取決于應用的GIS系統(tǒng)的屬性。通過轉化數(shù)據(jù)，使其在GIS系統(tǒng)中作為圖像的組成信息，以此構建機場凈空的三維圖像。

2 障礙物定位與測量

在上述構建的三維圖像基礎上，實現(xiàn)對凈空障礙物的識別與測量。

當無人機遙感技術在對凈空范圍識別到障礙物時，將其信息傳輸?shù)饺S圖像中，圖像系統(tǒng)對于障礙物的信息進行轉化處理，使其嵌入到三維圖像中，其可表示為：

（2）

其中，表示識別到的障礙物信息，a，b，c分別表示遙感技術采集到的障礙物的空間位置信息，n表示GIS系統(tǒng)對圖像的放縮倍數(shù)。

通過上述方式，實現(xiàn)三維圖像中障礙物的位置信息可視化處理。在此基礎上，測量障礙物與不同待測目標之間的位置關系，輸出對應的測量結果，其可表示為：

（3）

其中，W表示最后輸出的測量結果，F(xiàn)表示參照物的位置信息，在機場凈空中，一般是以塔臺和飛機為參照物對其進行測量，以此確保每架飛機獲得到的信息都是準確的。

3 試驗測試

為了測試本文提出的障礙物測量方法的實際應用效果，進行了試驗測試，同時，為了提高測試結果的可靠性，分別采用文獻[2]融合激光雷達與視覺信息的小型障礙物測量方法和文獻[3]應用激光雷達與相機信息融合的障礙物識別方法同時進行測試，通過對比三種測量方法的結果，客觀評價本文設計方法的有效性。

3.1 試驗環(huán)境

試驗的硬件環(huán)境為Windows 10，操作平臺為SuperMap GIS 10i。試驗選擇的環(huán)境為某機場，其占地面積為260 km2，飛機起飛及降落的領空面積為480 km2，高度范圍為762 m，為了測試三種方法的測量效果，分別在不同維度設置了5個障礙物，并分別編號1～5。分別采用三種方法對機場上空的領空范圍進行障礙物測量，并對檢測到的障礙物進行定位。

3.2 試驗結果

在上述環(huán)境下，分別采用三種方法對障礙物進行測量，

其結果如表1所示。

從表1中可以看出，本文方法的測量結果與障礙物的設定值之間的擬合度最高，能夠實現(xiàn)對障礙物位置的精準定位，同時，在障礙物測量過程中，由于高空的氣流變化速度較快，因此障礙物的位置會受到影響而發(fā)生一定變化，從而對測量結果產生影響。綜上分析可知，本文設計的障礙物測量方法具有較高的實際應用價值。這主要是因為本文采用無人機遙感技術實現(xiàn)了對測量范圍內環(huán)境的障礙物識別，通過在計算機中形成對應的定位，提高測量的準確度。

4 結束語

隨著航班的頻次逐漸增加，飛行軌跡所在的高度范圍也越來越多樣化，在此環(huán)境下，提高對飛行空間內，特別是起飛空間以及降落空間內障礙物的準確識別與測試，對于飛機的安全飛行是十分重要的。本文提出無人機遙感技術在機場凈空障礙物測量中的應用，有效提高了對障礙物的定位準確度，為機場飛機的安全起飛及降落提供了重要保障。

參考文獻：

[1]張慧.可視化技術在遙感圖像處理系統(tǒng)中的應用[J]. 信息與電腦（理論版），2021（1）：4-5.

[2]張國強，韓軍，成堅煉，等.融合激光雷達與視覺信息的小型障礙物測量方法[J].電光與控制，2021（2）：69-74.

[3]黃興，應群偉.應用激光雷達與相機信息融合的障礙物識別[J].計算機測量與控制，2020（1）：184-188+194.

[4]郭揆.無人機遙感影像下數(shù)字攝影測量技術分析[J]. 自動化技術與應用，2020（9）：52-56.