小型无人机遥感平台在摄影测量中的应用

小型无人机遥感平台在摄影测量中的应用

徐理治

新疆地质矿产勘查开发局测绘大队 新疆乌鲁木齐 830000

摘要：传统的遥感测量普遍存在灵活性低、管制要求严格等问题，而小型无人机遥感平台则更为灵活，能满足很多不同类型测量工作的要求。本文就对小型无人机遥感平台在摄影测量中的应用展开研究，分析其优势和应用中的注意事项，帮助测量人员合理使用该平台，发挥其技术优势。

关键词：小型无人机；遥感平台；摄影测量；应用

引言：小型无人机遥感平台是近年来开始在测量、测绘、监测工作中得到大量应用的技术，相比其他遥感测量方式，具有成本低、灵活的特点，广受测量人员喜爱。为充分发挥小型无人机遥感平台的作用，摄影测量应该构建明确的技术指标，做到扬长避短，满足测量工作的要求。

1 小型无人机遥感平台优势

卫星是在测量工作中常用的遥感平台，但是卫星的运行会受到轨道约束，因此不能进行紧急观测，只能在固定的国定时间完成观测工作，应用灵活性很低；虽然微波遥感手段并不会受到云雾等天气因素的影响，但是恶劣天气将会威胁工作人员的安全。为弥补卫星遥感技术的不足，技术人员会选择航空遥感测绘技术，但是传统有人飞行器依然要面临灵活度不足、危险性高的问题，同样会受到天气因素的影响，并且航空飞行器的单次飞行成本较高，限制了航空遥测技术的应用。

小型无人机对比卫星、传统航空飞行器具有灵活性强、成本低、安全性高的优势，能深入难以进入的位置，由人员远程控制，避免测量人员遭遇安全问题。由于小型无人机低空飞行特点，所以在获取遥感影像资料时精度和图像质量更高；目前国内对千米以下的空域管理比较宽松，所以小型无人机在测绘中具有更高的自由度，能省去很多手续和流程，降低了测绘工作的繁琐性。随着遥感技术小型化、集成化水平提升，小型无人机性能的提升，小型无人机遥感平台可以执行更大范围、更为复杂的测量任务，为今后的摄影测量工作带来了基础。

2 小型无人机遥感平台摄影测量系统

2.1 航行控制系统

摄影测量系统中的航行控制系统包括GPS接收天线和微处理器、陀螺仪，GPS接收天线可以确定无人机的位置，利用陀螺仪能提供无人机的飞行姿态信息，微处理器将根据预先设定程序、GPS信息、飞行姿态信息控制无人机，保证无人机平稳飞行，以及确保其处在正确的飞行路线。另一方面，小型无人机航测过程中，也需要由地面配套设施的支持，地面设施能修正无人机路线，接收无人机的遥感测量信息，并能处理无人机的测量数据，提升测量工作的总体效率。

2.2 旋翼

目前所使用的无人机平台以旋翼无人机为主，旋翼不仅可以给无人机提供向前的动力，更能控制无人机的俯角、仰角、翻滚姿态，对控制无人机的稳定性也有巨大的作用。所以目前无人机的旋翼系统都由微处理器控制，能对旋翼系统发出更精准的指令，保证无人机飞行过程中的稳定性，满足测量系统对平台平稳度的要求。

2.3 机载通信设备

机载通信设备在小型无人机遥感平台的摄影测量系统中也十分重要，能传送无人机的GPS信息、姿态信息、遥感测量影像资料，控制中心获得资料后能实时监控无人机的航拍系统，及时进行航向、飞行姿态的修正。

3 无人机摄影测量应注意的问题

3.1 无人机平台荷载

虽然目前无人机平台性能相比过去明显提升，但是依然不能满足荷载的要求，所以无人机平台搭载的摄影测量仪器、遥感仪器会受到很大限制。测量人员应该结合测量任务要求、测量工作内容选择合适的仪器，降低无人机平台荷载，充分发挥无人机的性能，也能满足效率的要求。另一方面，也要采购更多小型化、集成化的专业设备，解决荷载不足的问题。

3.2 测量中的不确定性

使用无人机进行摄影测量时，即便整个网络都有较高的加密精度，但是依然可能会在测量工作中出现不确定性，例如会出现但模型误差，或者定向精度出现超限的情况。为解决这类问题，应充分利用软件系统对测绘结果进行修正，以及增加测量工作次数，减少接边误差、立体模型差异等问题。

3.3 无人机续航时间

小型无人机很难长时间保持飞行，所以测量工作中同样有安全隐患存在，多数无人机只有45分钟的续航时间，如果测绘设备荷载过高，其续航时间将会更短；如果逆风飞行，也会影响无人机的活动范围，限制测量工作的效率。所以，测量工作开始之前，应该结合天气、周围地形做好测量路线的设计，降低风向、地形的影响，并且明确测量工作的重点，减少飞行过程中的安全隐患。

4 小型无人机遥感平台摄影测量应用

4.1 监测测区土地

利用小型无人机遥感平台对测区土地监测能充分发挥其在灵活性上的优势，但是实际工作中，应该避免出现飞行指标设置错误，以及防止出现测量误差。测量工作人员应该熟悉相关指标，包括控制飞行速度、故障控制等等。目前需要控制飞行速度在50km/h到120km/h左右，而且要避免无人机平台发动机在行进方向的后方，避免在发动机故障后无人机不能安全降落。测区检测工作中，需要以地面作为参照面，相对飞行高度必须在5%以内，相邻摄站的相对飞行高度也必须控制在5%以内。对于小型无人机应该做好航线控制工作，脱离航线的误差不能超过5%。在满足以上指标的情况下，才能保证小型无人机测绘工作的效果和精度，实现安全、有效对测区土地的检测工作，发挥出小型无人机反应快、灵活的优势。

4.2 合理使用相机

相机的性能指标是决定测绘精度和效果的另一个影响因素，目前可应用在测绘工作中的相机种类有很多，在质量、重量、性能、体积上都有所不同，并且价格不一，使用性能较高的数码相机，其分辨率和胶片影像几乎一致。在选择数码相机时，测量人员应该围绕测量目标，测量工作需求，资金投入和相机的性能特点选择最合理的相机型号，并保证CCD芯片可以充分发挥作用，避免测绘出现底片变形的情况。

4.3 环境监测应用方法

小型无人机遥感平台进行摄影测量时也可以开展环境检测工作，检测过程中，在确定小型无人机平台各项指标的情况下，也要明确航空影像测量的重点，科学划定环境监测工作范围，以便能迅速获得周围的环境污染情况、排污情况。目前摄影测量也能进行海洋、水质、湿地、植被等测绘工作，利用小型无人机遥感平台，可以获得大范围的影像数据，了解不同地区所受到的污染情况，帮助环境管理人员制定更为科学的环境治理计划，解决目前的环境问题。目前，小型无人机摄影测量已经大量应用到对水质污染、大气污染、燃烧秸秆等工作中，对解决环境问题有着巨大的帮助。

4.4 水利监测

水利工程监测工作是水利工程日常使用、维护等工作的重点内容，对确保水利工程安全、发挥水利工程效用有着极为重要的作用。利用小型无人机遥感平台，能职完成对洪水、旱涝、河道污染等情况的监测工作，帮助管理人员了解水利工程周边的水资源污染、水势变化。随着智能技术水平的提升，目前一些高级小型无人机平台已经具备自主规划路线的能力，可以根据周围影像资料自行规划航路，从而更有效地发现灾情、水污染，提升检测工作的总体效果。

结束语：小型无人机遥感测量平台在环境监测工作中具有极高的优势，极为灵活并且对使用环境要求较低。在实际应用中，测量人员应该科学地进行航路的规划，结合实际要求做好对无人机平台、影像设备选型等工作，充分发挥无人机遥感平台在测量工作中的优势，保证对其安全使用。

参考文献：

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