轻小型无人机航摄技术现状及发展趋势王大波

轻小型无人机航摄技术现状及发展趋势王大波

王大波王贝

河南省拓普北斗测绘科技有限公司河南郑州450000

摘要：随着时代的发展，科技的不断进步，轻小型无人机也有了明显的突破和进展，特别是在飞行时间的长短、远程操纵的准确度以及任务完成的质量上都有明显改善，因此现在被很多人所认可，遥感界普遍认为轻小型无人机具有特别好的发展前景。相对于载人机来说，无人机所具有的最大优势就是它的机动性，极少的载物量使得无人机能够获得完美的飞行速度和飞行距离；其次无人机还能够在很多地方进行工作，并不受环境和气象的影响；还有就是无人机的价格便宜，费用低廉，并因为不需要人乘坐而使得用户的安全性大大提高。

关键词：轻小型；无人机；航摄技术；现状；发展趋势

随着时代的发展和科技的进步，轻小型无人机航摄技术必将在未来的社会中发挥重要的作用，在这种情况下，只有充分了解轻小型无人机航摄技术的现状，并且对其未来的发展趋势有自己的见解，才能更好地使其发展并在相关领域为社会做出贡献。

1轻小型无人机航摄技术现状

1.1航空摄影

随着人们对于控制系统的不断改善，航空摄影也发展的极为迅速，轻小型无人机的工作质量也得到了提升，但是仍存在着一些问题，在某些方面还是与传统的航空摄影存在着差距，航摄的效率依旧不是很高。具体体现在这几个方面：首先轻小型无人机所能进行航摄的范围很有限，当然它不需要考虑地球曲率变化；其次轻小型无人机并不能严格规范重叠度，只能够尽量保持在同一水平上；最后由于轻小型无人机的飞行频率快，周围环境的变化频度高，因此全程快速实现旋偏改正的要求并不能很好的实现。与传统航空摄影技术中的像控测量相比较而言，轻小型无人机的像控测量的像控点的布设方案与以往也有所不同，轻小型无人机的像控测量能够正确的选择像片放大成图的倍数，并且在一定程度上能够正确的选择单位权中误差，而这些，传统的航空摄影技术并不能做到。

1.2影像处理

在最近几年，对航摄影像的摄影测量处理方法已经被很多拥有轻小型无人机的单位所掌握，特别是一些需要进行测绘地理信息的单位，更是在影像处理方面积攒了大量经验，如：无人机影像空三加密、数字线划图制作、数字高程模型生产等。首先在影像摄影测量软件方面，法国的一个像素工厂以及中国的一些科学家利用网络并行计算，顺利地进行了影像预处理、影像镶嵌和影像正射纠正等一系列环节，大大的节约了人力物力，省时省力。在影像处理精度方面，平面精度基本上都能达到较高的精度指标要求——A类，但是在高程方面，不达标的情况就比较正常了，研究后发现主要是与影像的飞行质量和清晰度等多方面因素有关。还有一点就是，轻小型无人机在顾及高程精度影响的时候，可以在每条航线上进行布点，也就是高程控制点的旁向间隔航线条数为零。除此之外，依据GPS辅助航空摄影的像控点布设问题也在一些企业的研究下，得到了不小的新成果，并且也进行了测试应用，效果很显著。

2航摄飞行质量控制

2.1场地踏勘

常规的航空摄影测量场地踏勘不是必须的，主要是因为大范围航空摄影飞行线路依靠中小比例尺地形图进行设计，具体何时航摄飞行主要由空域管制和天气决定。而无人机航摄场地踏勘是必须进行的，现场查看摄区是否满足无人机航摄的条件，包括调查摄区是否为军事区、空域管制区，查看摄区地形、地貌状况，收集摄区地形图、天气资料等。通过现场踏勘分析研究飞行线路的设计、一天中最佳的飞行时间段，以及现场特殊建筑如高压塔、发射塔、超高程建筑等。

2.2气象分析

天气对航摄的影响有很多因素，主要包括飞行影响和影像质量影响两个方面。飞行影响主要体现在无人机飞行中容易受气流的影响，容易偏离预设的航线或航高，影响后期数据处理，甚至风力过大有可能失去对无人机的控制。影像质量影响主要体现在获取影像的清晰度、明暗度及色彩的丰富程度。一般而言，航摄要求天气晴朗、无云、能见度高、风力不大于3级，太阳高度角视地形而言，平地应大于20°、丘陵地应大于25°，城区高层、超高建筑密集区域应在中午前后1h航摄。

2.3航线设计

考虑无人机航摄成图精度的主要影响因素为影像质量、影像分辨率、像控点的数量和刺点精度、空三加密精度等，因此，对于不规则形状摄区，无人机航摄飞行线路可根据摄区的特点进行合理布设，不必完全根据规范要求按东西向直线飞行，有利于减少飞行和后期数据处理工作量。如一摄区面积3km2，依据摄区特征布设航线如图1（a）航线16条，航片256张；采用南北方向布设航线如图1（b）航线20条，航片274张；采用东西方向布设航线如图1（c）航线22条，航片295张。比较图1中（a）、（b）、（c）航线和航片数量可看出，根据摄区特征进行航线布设为最优。

图1航线布设示意图

2.4航摄飞行

无人机航摄飞行的质量控制主要包括检测摄区风速、能见度及卫星信号接收强度，选择一天中最佳的时间段进行飞行，避开航摄范围内高压电力线、大型发射塔等特殊障碍物，确保航摄按照设计的线路、航高飞行，获取优质原始航摄影像。

3轻小型无人机航摄技术的发展趋势

3.1提高轻小型无人机航摄效率

对于目前的技术而言，轻小型无人机的航摄效率还是不够高的，而这也制约着轻小型无人机的发展前景，因此，解决航摄效率低的问题是首先要做的事。首先，轻小型无人机的飞行平台需要进行升级，虽然无人机的应用使得人们获取遥感数据变得方便了许多，但续航时间如何能够增加、完成工作的质量和效率如何能够提高，这都是要考虑的发展重点，即载物量大、飞行时间长、任务完成多等标准会成为未来轻小型无人机的首要发展方向；其次在航摄的精度上也要有所进步，而传感器在轻小型无人机中占据了大约70%的地方，因此在传感器上下功夫是非常有必要的，还有就是在航摄精度上，使用像幅较大、价格低廉的国产相机，这样也能使得成图的效率和精度都有所提高，在今后的几年，研究方向也要向这边靠拢。

3.2充分应用轻小型无人机航摄技术

对于目前的轻小型无人机航摄技术而言，轻小型无人机所能完成的工作并不少，只是没有充分应用起来。因此，研究多功能性无人机，如：轻小型多视立体航摄仪、热红外成像仪等无人机也为未来轻小型无人机的发展方向提供了思路。还有就是轻小型无人机航摄的工作量大，因此如果想要更好地应用航摄技术，应当安排适量的工作任务，提前考察好适合机器工作的环境，尽量避开荒漠、高山密林等地方，因为在这些地方进行航摄工作不仅浪费时间，而且极易损坏无人机。

4结论

综上所述，随着电子技术的飞速发展，小型无人机在远程遥控、续航时间、飞行品质上有了明显的突破，成为近几年新兴的遥感手段，并在遥感界被普遍认为具有良好的发展前景。与有人机相比，无人机的优势主要表现在：一是具有极高的机动性，所有装备加在一起才100kg左右，在机动速度、机动范围、机动条件等方面，是任何有人飞行器无法与之相比的；二是具有极强的环境适应性，无须专用起降场，对气象条件要求也很低，优越的低空性能使云下作业变得轻而易举，从而大大提高了工作效率；三是具有极好的经济性，飞机购买价格低廉，使用费用也很低，且不需要载人升空，用户的安全压力大大减小。

参考文献：

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