小型無人機遙感平臺在攝影測量中的應(yīng)用

王鵬飛　刁世倫

【摘要】 近年來，小型無人機遙感平臺在相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在攝影測量領(lǐng)域中，更是受到了諸多業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。作者在本文中對小型無人機遙感平臺在攝影測量中的應(yīng)用進行了深入細致的剖析，同時對于小型無人機遙感平臺的系統(tǒng)構(gòu)成也做了詳盡分析。

【關(guān)鍵詞】 小型無人機 攝影測量 遙感平臺

通常情況下，衛(wèi)星遙感平臺受到來自軌道的一些因素的限制，每天都有固定的過頂時間，給應(yīng)急觀測的實現(xiàn)帶來了一定的難度。同時，在天氣條件不好時，出于安全考慮，載人飛機不能升空作業(yè)，這是航空遙感的一大弊端。而微波遙感等技術(shù)手段雖受天氣影響的程度較小，但其探測原理與航空遙感存在一定程度的差異，因此，微波遙感在實際應(yīng)用中也存在很大的局限。就目前來看，微波遙感想替代可見光和紅外遙感是不現(xiàn)實的。除此之外，就傳統(tǒng)航空航天遙感而言，想獲取影像資料，成本也非常高。這種現(xiàn)象使遙感在各應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛發(fā)展受到限制。在這種情況下，低空遙感平臺就顯現(xiàn)出自身獨特的優(yōu)勢：天氣等自然因素對其影響較小；作業(yè)成本低；便于獲取局部信息；無需申請空域；后續(xù)處理的可靠性較強。以上是小型無人機遙感平臺所具備的顯著優(yōu)勢，此外，小型無人機遙感平臺在攜帶和轉(zhuǎn)移上也具備一定優(yōu)勢。凡此種種，使小型無人機遙感平臺在攝影測量中的應(yīng)用成為世界各國關(guān)注的重點課題。

一、小型無人機平臺攝影測量系統(tǒng)基本構(gòu)成

由小型無人機遙感平臺所構(gòu)建的攝影測量系統(tǒng)的構(gòu)成并不復雜，其主要包含以下幾部分：小型無人機飛行平臺以及飛行控制系統(tǒng)、 影像獲取設(shè)備、通信及遙控設(shè)備，還包括地面信息接收與處理設(shè)備。小型無人機平臺攝影測量系統(tǒng)中的飛行控制系統(tǒng)主要有以下幾項：保證飛行姿態(tài)平穩(wěn)的垂直陀螺；GPS 接收天線和微處理器。就地面配套設(shè)備而言，它主要包括數(shù)據(jù)接收終端以及地面高清影像的數(shù)據(jù)處理終端和相關(guān)遙控設(shè)備。在具體的作業(yè)中，垂直陀螺的作用不容小覷，它可以測量飛機的俯仰姿態(tài)角和翻滾姿態(tài)角，此外，將垂直陀螺和微處理技術(shù)結(jié)合在一起，對于飛機在自主飛行過程中保持近乎“水平”狀態(tài)非常重要。機載通信設(shè)備也非常重要，它可以將攝像頭獲取的實時影像以及GPS 位置數(shù)據(jù)等有效傳回，從而保證了地面控制中心對飛機飛行、拍攝等情況的有效監(jiān)控，使航向和飛行姿態(tài)得到及時糾正。

二、小型無人機遙感平臺在攝影測量中的應(yīng)用

2.1 重視飛行平臺技術(shù)指標

目前階段，小型無人機的攝影測量遙感平臺尚未形成完善的作業(yè)規(guī)范，在很多方面還有提升的空間。目前航測規(guī)范的制定依據(jù)主要來自測繪單位當下的技術(shù)條件等。就小型無人機而言，其是一種低空對地觀測平臺，最適宜的航拍高度為 1000m 以下，且它所采用的高分辨率的數(shù)碼相機成像設(shè)備相比傳統(tǒng)的航空攝影測量，也存在很大的不同。在這種情況下，使得現(xiàn)有的攝影測量規(guī)范的應(yīng)用具備相當?shù)碾y度。從傳統(tǒng)的航測作業(yè)準則來看，以下幾點參考指標需要相關(guān)操作人員明確：1、飛行速度應(yīng)保持在 50～100km/h 以內(nèi)。2、為免受到湍流阻礙，發(fā)動機不要在飛機前進方向的前部。3、一定要確保發(fā)動機故障時，飛機能夠安全滑翔降落。 4、相對于地面的飛行高度變化應(yīng)在 5%以下； 5、對于相鄰攝站飛行高度的變化也有一定標準，以不超過 5%為宜； 6、航攝平臺在作業(yè)過程中也應(yīng)引起重視，以水平誤差小于 3°為宜。 7、測量飛行速度的誤差要盡可能精確，以小于5%為宜。8、偏離航線的絕對誤差也有一定標準，其一定要小于相片旁向覆。9、由于發(fā)動機所引發(fā)的相機諧振，振幅的偏擺角在曝光時間內(nèi)應(yīng)低于8.6″。

根據(jù)當下的硬件設(shè)備，想要實現(xiàn)以上幾點，并非難事，甚至可以說沒有任何問題或阻礙。

2.2重視數(shù)碼相機的性能指標

這里所說的數(shù)碼相機主要是指非量測相機。自從1991年第一款真正意義上的數(shù)碼相機 DCS100 問世以來，各類相機紛紛問世，分辨率以及重量、體積等都有很大的不同，價格也不一。目前，一些比較高端的相機的分辨率與傳統(tǒng)的膠片影像差不多。近幾年，普通數(shù)碼相機的性能不斷提升，分辨率得到了很大程度的提高，同時得到提升的還有其幾何性能和輻射性能，點位精度和CCD 芯片的不平度也日臻完善。同時，CCD 芯片的引用，有效避免了底片變形的情況。

但在具體的攝影測量中，相關(guān)人員還應(yīng)引起注意，為了最大限度的降低影像的畸變差，一定要做好驗校工作。

三、結(jié)束語

綜上所述，在攝影測量中，小型無人機遙感平臺具有很大的優(yōu)勢，在未來一定會得到更加廣泛的應(yīng)用。根據(jù)目前的技術(shù)水平，小型無人機遙感平臺大體上已經(jīng)達到了攝影測量作業(yè)的指標標準，且有一定的提升空間，在不久的將來，其一定會更加完善，從而更好地服務(wù)于攝影測量作業(yè)。

參 考 文 獻

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