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基于固定翼无人机航摄影像获取以及应用研究

发表时间：2021/3/26 来源：《中国科技信息》2021年3月作者：李小林王冬新

[导读] 现阶段在航空摄影测量工作当中通过使用无人机航摄系统能够有效改善航摄测量的效果，小面积大比例尺的地形测绘工作当中，具有较高的应用价值。

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摘要:现阶段在航空摄影测量工作当中通过使用无人机航摄系统能够有效改善航摄测量的效果，小面积大比例尺的地形测绘工作当中，具有较高的应用价值。本文针对固定翼无人机航线以及摄影测绘技术进行简单概述，无人机获取高分辨率图像与传统航摄效果的差别，同时介绍其主要应用的领域范围。
关键词:固定翼无人机;航空摄影测量;影像获取;
        前言：在科技水平不断提高的今天，无人机技术已经在遥控能力、飞行能力、续航能力等众多技术层面得到了有效的提升。已经成为近年来新型航空遥感手段的热点研究目标，在学术界具有极大的发展空间。无人机技术因为具有全天候、全天时、低成本的技术优势，而且其拍摄到的高分辨率影像能够有效地应用在各个领域当中，符合国内的信息技术发展形势。固定翼无人机用于拍摄测量工作当中拥有良好灵活性、高效性、高精准性、低成本、高性价比的优势，因此对于航空摄影测量工作来说是非常有效的补充。尤其在一些小区域或者飞行存在限制的地区中，更加凸显固定翼无人机拍摄技术的优点，对于一些小区域、突发情况、防汛检查的测绘工作有着非常重要的价值。
        因为无人机上所佩戴的相机是非量测型相机，相比于传统的航空摄影测量方式来说，无论是前期设计还是拍摄方法都存在一定的差异性。固定翼无人机因其特殊性，在航拍时，工作高度主要在1km以下。文章便针对固定翼无人机这种全新的低空对地观测系统，从航线设计到航拍摄影进行分析，概述无人机获取测绘图像与常规航摄的差别，以及所应用的领域范围。
        1固定翼无人机简介
        无人机专业名称为无人驾驶飞行器，按照飞行方式的不同大体可以分为固定翼无人机、以螺旋桨进行工作的无人驾驶直升机，无人驾驶飞艇等多种类别。其中，固定翼无人机，因具有良好的飞行操控性、飞行性能、良好的抗风性，所以成为现阶段中应用范围最广，研究种类最多的无人机。而以固定翼无人机为基础设计的航空摄影测量系统可以详细分为无人机、传感器、飞行控制系统地面监控以及运输保障五个要素组成。GPS负责接收定位无人机，垂直陀螺用于稳定飞行效果，微处理器操控飞机自主飞行，地面监控系统完成对数据的接收以及操控飞机升降起落，飞行调控等操作。
        2无人机影像获取
        当前固定翼无人机航空摄影测绘技术刚刚开始发展，缺少相应规范的工作体系。现存的很多测绘规范都是依据测绘单位现有的是硬件软件条件为基础进行制定的，固定翼无人机作为一种全新的低空观测手段，主要工作范围在1km以下的空间。搭载高清分辨率的数码相机进行成像，相比于传统航空摄影测量技术有很多差别。
        2.1数码相机的像幅
        以往的航空摄影手段所使用的是胶片相机，该类型获取影像的成像篇幅被受到胶片大小的直接影响，最常使用的就是23x23cm胶片和18x18em胶片，而无人第一上所使用的单反数码相机像幅的具体大小是可以通过电脑进行调控的。保证像幅面积的最高效实用，一般在使用的过程中都会将其设置为最大的像幅。但是往相机内的像素大小并不是受到传感器尺寸的控制，一般数码相机的单元大小都没有预先告知，要靠工作人员自行测算。

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        2.2数码相机的焦距与航高
        航摄仪的焦距是出厂的时候便完成设定的，以往传统胶片类型的航摄仪焦距分为88mm、152mm、300mm等几种标准;但是奶在固定翼无人机中所使用的数码相机焦距数值是在购买时设定好的，常见有35mm和24mm等，航拍摄影时的工作高度值受到焦距的数值的直接影响，因为胶片相机具有更高的焦距，所以能选择在更高的航高上进行飞行拍摄，能够适应一些存在较大高低差的地区摄影工作，同样的无人机的行情高度也是会受到焦距的影响，但因焦距较小，所以常使用在小范围低空区域内的航摄工作中，优势是因为工作范围小，所以不需要计算地球曲率。
        2.3摄影比例尺与地面分辨率
        无人机数码摄影技术与传统胶片相机摄影技术也有一些相同点，他们都需要在工作时应用到摄影比例尺，摄影比例尺的具体数值是结合成图尺寸以及焦距所确定的。在以往传统胶片相机拍摄过程当中，都会以身比例尺为基础，再结合成图比例尺来明确拍摄比例尺，最终结合焦距决定行高，明确拍摄基线、旁向间距等等。数码相机的焦距相对来说要小，因此使用的比例尺也会小上一些，无法与胶片相机进行对比，存在误导。在使用数码相机拍摄过程中，通常以地面分辨率为出发点进行设计路线，再由成图比例尺明确分辨率最终确定行高。
        3固定翼无人机的应用研究
        固定翼无人机具有良好机动性，迅捷信息采集能力，使用起来十分便利，不受飞行跑道的限制，抵抗恶劣天气的能力强，不受空域管制约束，制造成本低，较短的生产周期，使其拥有更高的性价比，而且成像分辨率够，能够有效地应用在众多领域当中。特别是在一些危险地带，在常人难以前往的地区进行测绘工作，无人机的优势便显得更加突出。
        3.1无人机技术在防汛工作当中
        在防汛日常检查工作当中应用无人机航摄技术，能够有效提高蓄滞区地形、水库地貌检测工作的效率。当出现洪水灾情时，无人机技术能够无视各种交通不利的阻碍，第一时间来到灾情上空，迅速将一线险情回传给地面信息站，掌握灾情的动态，确保防汛决策具有精准性和实效性。而且无人机携带运输更加的便利，选择适合的地点即可放飞无人机，人员便在安全的地面上完成飞行控制，及时有效的进行信息采集，监控汛情，降低损失，为人民安全提供保障。
        3.2无人机对于在突发事件
        以往灾难发生时对现场情况的获取一直是个受到关注待解决的问题，像火灾、泥石流、地震等等灾害所造成的现场，通常限制人员进入。对于无人机技术的使用为人们提出了全新的解决方案。在出现现场突发情况或环境不良时，抢险救援人员便可以通过无人机，迅速前往危险地带，对现场情况进行调查，相映的制定针对性，高准确性的救援作战方案，确保救援工作能够快速有效地进行展开。
        3.3小区域地区性大比例尺地形图测绘
        传统胶片是航空摄影测量手段，针对小范围或者城市测绘工作当中，会受到各种建筑物遮挡的限制，使得工作展开速度缓慢，并且产生费用较高的问题。通过使用无人机，航空摄影技术能够有效解决传统摄影工作中所遇到的各种问题。从长远角度来看，无人机摄影技术的使用，有利于城市改建，小范围地形规划具有长远的发展意义以及应用价值。
        结束语
        在航空摄影测量工作当中，无人机遥感测绘平台具有众多先进的优势，并且还有极大的发展空间。无人机航摄系统作为现阶段中有效提高测绘质量的有效方式，可以让相关部门儿更好的完善地理信息，及时精准的获取地理信息数据，有效提高测绘工作的效率与质量。
参考文献
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[2]胡开全，张俊前.固定翼无人机低空遥感系统在山地区域影像获取研究[J].北京测绘，2011(03):35-37+27.
[3]杨爱玲，孙汝岳，徐开明.基于固定翼无人机航摄影像获取及应用探讨[J].测绘与空间地理信息，2010，33(05):160-162.