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轻小型无人机航摄技术现状及发展趋势探究宁国杰

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第6期作者：宁国杰

[导读] 摘要：航空摄影测量就是利用飞机对地面拍摄照片，然后利用摄影测量原理和立体测图仪制作组成立体模型，从而进行各种地图测图和地物判读。

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        摘要：航空摄影测量就是利用飞机对地面拍摄照片，然后利用摄影测量原理和立体测图仪制作组成立体模型，从而进行各种地图测图和地物判读。这是一种减少野外作业，将野外作业转化为室内作业的有效的测量方法。近年来，随着无人机技术的迅猛发展以及摄影测量技术的逐渐成熟，无人机航空摄影测量技术在测绘领域中逐渐凸显出了其特有的优势，在高分辨率航空摄影测量技术中开辟了新的领域本文基于轻小型无人机航摄技术现状及发展趋势探究展开论述。
        关键词：轻小型无人机；航摄技术现状；发展趋势探究
        引言
        无人机航测具有其他航拍测量所不具备的优点，例如高机动性，高灵活性，高效率，低成本和高速度等优点。在大比例尺地形数字线划图、数字高程模型等等数字产品的制作方面都有广泛的应用。但无人机航空摄影测量技术在具有巨大优势的同时也存在着一系列的不足。像是在无人机的稳定飞行，以及专属于无人机的测绘仪器方面还有待提高。
        1无人机航空摄影测量技术的特点
        在应用无人机航空摄影测量技术时，通常会将GPS技术与无人机摄影技术配合使用，在发挥无人机灵活性与便捷性特点的同时，为各种地形的高程点信息采集提供保障，在数字化的地形图中直观呈现测量成果，促进工程测量效率的提升，合理控制建设成本。在传统的卫星遥感技术的应用中，存在测量周期长，难以保障测量数据的实效性等问题[1]。而无人机航空摄影测量技术的应用，能够快速完成数据采集工作，克服时间与空间的限制，大大缩短了测量周期，能够适应多种地形与环境的测量。GPS技术的应用，能够在一定程度上提升测量的精准性，保障良好的成像质量，其较强的可操控性为工作人员提供了便利，因此，在水利工程中较为常用。一是操作灵活，测量方便。无人机体积小、重量轻，可以搭载微型高清摄像机，人为操控对特定的目标区域进行测量，操作十分灵活方便。在飞行模式上，可以垂直升降，不需要专门场地，或是弹射架等辅助设备。根据无人机实时反馈的航测影像，如果技术人员对航测结果不满意，还可以操作无人机对局部区域进行多角度反复航测，直到获取满意影像资料或数据信息为止。另外，由于无人机小巧轻便，能耗较低，续航能力较强，目前一些主流无人机，续航能力通常在30min以上。二是环境适应能力强。很多水利工程位于山区等环境复杂地带，或是地形比较复杂、危险，人工测量可能会面临较多安全隐患。而无人机航测则具有较强的适应能力，根据地面站系统提前规划好飞行线路，以躲避高大树木或建筑物，安全完成航测任务。三是数据精确，反馈速度快。在水利工程测量中，对数据结果和影像资料的精确度有较高要求，无人机搭载的高清数码相机，可以获取1:2500～1：1000之间的大比例、高精度影像资料，完全能够满足一般水利工程的建设、管理需要。另外，短距离无人机航测，还可以在摄影测量的同时，及时将测量数据、影像资料，通过无线通讯模块反馈给地面站，地面站接收信号后，利用计算机进行处理，几乎是同步导出结果，为技术人员了解工程所在地区的地质信息提供了参考。
        2无人机航空摄影测量技术的优势分析
        相较于传统测绘技术，无人机航空摄影测量技术具有较好的应用优势。（1）无人机测绘技术的应用能够实时获取地理信息。这主要是无人机测绘能够实现地理信息的实时传输，显著提高了地理信息的时效性。在具体测绘过程中，各类地理信息能够通过数字图像来实现三维转化，展示为可视度较高的三维图像，能够提供更有效的地理信息。（2）无人机测绘技术也使得地形测绘活动变得更加灵活。无人机测绘技术在具体应用过程中，会使用到各个高精度数字化成像仪，同时也可以在垂直和倾斜等飞行状态下较好地完成摄像工作。测绘人员在使用无人机的时候，会根据区域地形特点提前设置好飞行路线，同时还会采用自控飞行的方式来完成测绘过程。在进行具体测绘活动的时候，测绘人员会设置多个航测点，显著提高了测绘活动的效率。

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（3）无人机测绘技术的使用还具有较为显著的社会经济效益。这主要是因为无人机的测绘技术的成本不太高，同时这项技术也充分融入了网络技术、通信技术等各项内容。这也使得无人机航拍技术在具体使用的时候不仅仅能够高效获取各类地理数据内容，同时也具有较好的社会经济效益。除此之外，无人机低空飞行摄影时，能够获取更大范围的摄影影像数据，同时也缩短了测绘时间周期，具有较好的社会效益。
        3影响无人机航空摄影测量的因素
        产生一定的偏差是在所难免的，其中产生误差的因素有许多，主要有仪器设备的自身误差、人为造成的误差以及外界不确定因素造成的误差等。（1）仪器误差。由于无人机的荷载能力及体型较小故无法搭载十分专业的航摄仪器进行航空测设任务，所得的像片会产生一定的畸变。（2）人为误差。因个人水平及能力的不同所带来的人工误差，这种人为误差在人工作业过程中都会产生。（3）外界因素。恶劣天气等各种外界条件的干扰造成摄影成像质量差等结果而导致的误差。
        4轻小型无人机航摄技术的发展趋势
        在航空摄影、像控处理、影像处理等方面，与传统航摄相比，既有优势又有缺陷。因此，提高轻小型无人机在远程遥控、续航时间、飞行品质等方面的功能，并加强对相关技术的大力研究，可以更好地提高航摄技术，从而推动轻小型无人机技术在未来的发展。（一）提高轻小型无人机航摄效率，航摄效率低是制约轻小型无人机发展的主要问题。考虑到未来轻小型无人机的发展前景，解决航摄效率问题是就成为了重中之重。（1）升级飞行平台。现在绝大部分无人机飞行平台都是续航时间在2-3小时，负重5KG以内。所以续航时间长，有效载荷大的无人机将成为未来几年无人机领域的新星，是被迫切需求的对象。因为，怎样提高续航时间、飞行效率以及增大有效载荷都是未来轻小型无人机发展的重点方向。（2）研制高效传感器。实践证明，数码相机是无人机传感器的主要构成，无人机遥感系统的传感器在数码相机中占据了70%以上。为提高成图的效率和精度，研制和使用像幅较大、价格经济实惠的国产数码相机也是今后的发展方向。（二）充分应用轻小型无人机航摄技术，充分应用轻小型无人机的航摄技术，也是当下应该发展的方向。未来轻小型无人机的可以向轻小型多视立体航摄仪、热红外成像仪等方向发展。轻小型无人机航摄工作量大，因此应该提前考察好机器的工作环境，尽可能的避开荒漠。高山密林等容易损坏无人机的环境，并安排合适的工作任务，这样才能更好的应用航摄技术。
        结束语
        无人机航空摄影测量技术具有适应性与灵活性强、工作效率高以及易于操控等特点，因此，在当前水利工程建设中的应用较为普遍，能够保障工程建设的质量，保障社会生产生活的正常运转。在该技术的应用过程中，应对外业像控点的布设、航摄、像控测量、数据采集和调绘等各个环节进行有效控制，发挥该技术的价值与优势，满足工程建设的要求。
        参考文献
        [1]张小惠,刘涛,答星,周勇兵.无人机城市控违动态监测的研究与应用[J].中南民族大学学报(自然科学版),2019,38(04):613-619.
        [2]袁曼飞,谢忠俍.基于无人机航摄影像的大比例尺测图误差研究[J].矿山测量,2019,47(06):6-8+19.
        [3]李英成,朱祥娥,薛艳丽.无人机摄影测量系列标准[J].质量与认证,2019(12):58-60.
        [4]沈天贺,高飞,张迁.无人机倾斜摄影在黄山三维建模中的应用[J].安徽建筑,2019,26(11):41-43+47.
        [5]康传利,程耀,石灵璠.无人机倾斜摄影建模技术在虚拟现实中的应用[J/OL].桂林理工大学学报