浅说无人机航测

摘要：以无人驾驶飞行器为空中遥感平台的技术由于具有机动、快速、经济等优势，能够较好地满足现阶段我国对“数字中国、数字城市、数字生活”制图的需求。

关键词：无人机，解决方案，应用

前言

无人驾驶飞机是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机。由于它是高科技技术的集中载体，其主要应用于现代战争。无人驾驶飞行器遥感系统由于具有机动、快速、经济等优势，已经成为世界各国争相研究的热点课题，现已逐步从研究开发发展到实际应用阶段，无人驾驶飞行器的市场也逐渐成熟，将成为未来的主要航空遥感平台之一。以无人驾驶飞行器为空中遥感平台的技术，正是适应这一需要而发展起来的一项新型高科技应用性技术，能够较好地满足现阶段我国对“数字中国、数字城市、数字生活”制图的需求。

1无人机发展的现状

1.1无人机硬件现状

目前国内航空专业高校、研究院所和航空、航天集团公司作为国家的军工支柱企业，其研制的无人机技术远高于民营企业，很多民营企业设计的飞机，虽然说确实能满足普通的需求，但只是少许知识加概念加大胆尝试而试验出来的，没有吹风数据，缺少详细的气动参数，冗余度、综合集成方面都存在很多问题。但无人机在我国毕竟首要用于军事用途，所以几乎全部是由航空集团、航天集团以及院校研制与生产，主要是应付军队的需求，任务很饱满，所以才无瑕顾及民用领域。

无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。它最早出现于20世纪20年代，当时是作为训练用的靶机使用的。

新一代无人机的发展方向：从低空，短航时向高空，长航时发展。下表列出了几种典型的用于遥感的小型无人机：

1.2无人机应用软件现状

无人机摄影测量系统是具有GPS 导航、自动测姿测速、远程数控及监测的无人机低空定时摄影系统，系统以无人驾驶飞行器为飞行平台，以高分辨率数字遥感设备为机载传感器，以获取低空高分辨率遥感数据为应用目标，主要用于地理数据的快速获取和处理。从而为制作正射影像、地面模型或基于影像的城市测绘提供最简捷、最可靠、最直观的应用数据。系统由无人机摄影硬件系统和无人机摄影软件系统组成。硬件系统主要包括无人机、机载系统、监控系统三部分。软件系统包括航线设计、飞行控制、远程监控、航摄检查、数据预处理五个部分，有效实现了快速航线设计、航摄覆盖检查、实时数据传输、数据预处理等相关内容，有效解决了程控平行飞行和程控姿态稳定的难点。系统不但可用于城市低空高分辨率彩色影像的获取与纠正，而且经开发研制的多相机组合摄影系统可实现多面摄影构造三维城市模型。

现今比较成熟的解决方案的是：

（1）中国测绘科学研究院

现代航测自动空三软件（MAP-AT） 是无人飞行器遥感监测系统的重要组成部份，该处理系统是针对现代航空摄影测量的特点进行研制开发，使用多种足够强壮的数学工具，实现其精确的定位解算，大大放宽了对相机内方位元素、畸变差、航高差、重叠度和像片倾斜角的限制。

MAP-AT系统吸纳新近出现的先进计算机技术、惯导测量技术和GPS定位技术，在传统航测的基础上进行摄影测量处理的技术创新，因而在处理速度、自动化程度、产品多样性方面超过已有的处理软件功能。

该软件系统以自动空中三角测量处理为核心、扩展提供数字高程模型、正射影像等产品制作功能，并正在研制线划制图与三维景观模型的功能模块。

该软件能处理各种数码相机影像和传统胶片扫描影像，包括轻型飞行平台搭载的轻型数码相机获取的影像（只要遥感平台能获取足够的信息量）。能适合在当前多种计算机(包括笔记本电脑)上进行内外

业一体化(外业调绘加内业测图)立体测图和立体检查。

（2）武汉适普软件有限公司

全数字化摄影测量系统 VirtuoZo 为用户提供了从自动空中三角测量到测绘地形图的全套整体作业流程解决方案。

VirtuoZo 可处理航空影像、近景影像、卫星影像(SPOT1－4、TM 等)、高分辨率的IKONOS、QuickBird、SPOT5 卫星影像和可量测数码相机影像。其开放的数据交换格式也可与其他测图软件、GIS 软件和图像处理软件方便的共享数据。

VirtuoZo 大部分的操作不需要人工干预，可以批处理地自动进行。用户也可以根据具体情况灵活选择作业方式。

VirtuoZo 拥有多种高效实用的测图模式以及 Microstation 接口测图模块，切合测图生产的实际情况，是采集三维基础地理信息的理想平台。

VirtuoZo 已经大大的改变了我国传统的测绘模式，提高了行业的生产效率，她不仅是制作各种比例尺的 4D 测绘产品的强有力的工具，也为虚拟现实和 GIS 提供了基础数据，是 3S 集成、三维景观和城市建模等最强有力的操作平台。

以上两种软件各有千秋，建议选用VirtuoZo。

2 无人机航测应用前景

无人机航测主要用于数字国土工程建设、国土资源调查与利用技术发展工程,向国家和社会提供全新的成果,以满足国民经济发展和社会进步当前和长远的需要。以下是列举的部分需求：

2.1测绘生产的需要

无人机遥感数据获取系统遵循航空摄影测量原理开发。基于高分辨率航摄影像可制作出测绘所需的大比例尺数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）和数字线划图（DLG）。在大比例尺数字产品基础上进行制图综合，能够快速更新国家基本比例尺地形图（现阶段还只能生产出最大比例尺为1:2000的DLG）。该系统还能够服务于地籍测量等工作。

2.2土地开发整理

无人机遥感技术能够在土地开发整理的下述工作阶段中进行应用：利用无人机遥感系统获取的高清晰正射影像，各级领导和专家不用到达现场就可以直观地确定项目区范围，保证选址踏勘的合理性，核实新增耕地的真实可靠性和有效性，减少了繁重的外业踏勘工作量，节省了时间，提高了工作效率。

2.3新农村建设应用

新农村建设中的城市空间布局和基础设施建设与现有地理环境密切相关。我省已经启动 “千村示范万村整治”工程，大量需要基于农村范围的高清晰数字正射影像、数字高程模型、数字线划图，用来科学合理解决新农村规划、居民迁移、工程量计算、退耕还林等系列问题。

2.4突发事件应急监测

面对突发事件，比如环境污染、群体性治安事件、自然灾害突发事件等，政府管理部门需要及时掌握突发事件发生地点的具体情况（如影响范围、影响程度等），这时可以通过无人机遥感数据获取系统快速出动，对突发事件发生区域现状实施监测，提供及时、准确、详细的突发事件信息，为政府管理部门指挥调度和决策提供科学依据，从而提高对突发事件的快速应变和处理能力。

2.5自然灾害监测

我省是自然灾害频发的地区，灾害类型繁多，地类复杂。基于数字正射影像图，灾害发生前，可做好相应防范工作；灾害发生中，可及时了解灾害现状，预测蔓延趋势，做好应急决策；灾害发生后，可进行灾后损失评估，做好相应善后等工作。

2.6城镇建设规划

基于高分辨率城镇影像图，可对现有城镇规模结构、职能分工和空间布局进行合理调整，科学制定区域交通、通信、能源、供水、排水、防洪等布局规划，发挥城镇整体效益。

2.7水利部门应用

基于数字正射影像和数字高程模型，不仅能为大型水工建筑物（桥梁、堤坝、水库、闸门等）提供选址服务，还能实时监测其施工进程；此外，还可以进行水资源调查、水环境监测、水土保持监测和泄洪区淹没范围预演等，便于防汛指挥调度。

2.8土地资源监察

国土资源部科技与国际合作司和湖南省国土资源厅正在开展土地监管季度“一张图”技术研究与示范。建成土地监管每季度“一张图”的新技术示范区。由于无人机遥感数据获取系统具有机动快速、视频实时传输、高危地区探测安全、成本低、机动灵活等优点，能够对我省违规违法用地、滥占耕地、破坏生态环境等现象做到及早发现、及时制止，使国土资源监察工作更加快速、高效和直观，它将成为我省土地资源监察的主要遥感数据获取工具。

2.9矿山资源监测

利用无人机遥感数据获取系统在我省开展矿山资源环境监测工作，能够及时快速获取矿山环境实时影像，为及时查处和纠正矿产资源开发中出现的问题，规范和整顿矿产资源管理和开发秩序，保障国家矿产资源开发的可持续发展，提供有效的技术支撑，具有十分重要的现实意义。

2.10公安部门应用

在高分辨率、高信息量的数字正射影像图基础上，公安部门不仅能够针对重要社会活动、案件高发、防范薄弱、群众需要的重点时段和部位上，实现对动态环境下社会治安的有效控制和警力部署，而且各安防单位在发生紧急情况报警时，可详细了解报警位置及周围环境的详细情况，供紧急指挥使用。

2.11交通部门应用

基于数字正射影像和数字高程模型，便于交通部门对新修公路或铁路进行规划选线和工程量估算；无人机遥感数据获取系统可以对大范围的交通堵塞（比如2008年初冰灾影响下的京珠高速公路交通堵塞）所影响的范围和程度进行及时监测，便于交通部门制定科学的排险和应急方案。

综上所述，无人机遥感数据获取系统具有机动、快速、经济等优势。对我国经济转形的服务及技术创新提供了优质的工具和平台，也为我国无人机技术的发展提供了契机和空间。