無人機低空攝影測量系統在應急測繪中的現狀與展望

張鏈福　余磊

摘 要：隨著科技的飛速發展，航空數字攝影測量成為了當下基礎地理信息采集的重要手段之一。其中無人機低空攝影測量作為一種新型的測量方式出現在了人們的面前，此技術也由之前的理論研究進入了如今的應用化階段。由于無人機低空攝影技術具有全天候，全天時，清醒度高等一系列特點，使其在預防與應對自然災害方面具有非常明顯的優勢。本文簡介無人機低空攝影的核心組成，技術特點與優勢，無人機低空攝影測量在應急測繪中所具有的重要地位與發展前景。

關鍵詞：無人機低空攝影測量；應急測繪；地質災害

復雜的地質結構，獨特的氣候特點，多樣的地形，加之中國人口的非正常增長與快速的經濟發展，地質災害和地理環境惡化已日趨嚴重，已經威脅到了我們的生命與財產安全。而面對這一系列已然存在的問題，找到如何解決的辦法已成為燃眉之急了。而最有效的辦法實時監測地質環境，就是充分了解地形地質結構，做好預防工作，而在災害來臨之時則是需要快速了解受災情況及時做出施救方案。而根據這一系列的要求，進行測繪的最佳選擇方案則是選擇無人機低空攝影系統。無人機低空攝影系統具有全天候、全天時工作，可以抵達人類無法到達的一些領域并且飛行成本較低等特點。結合如今的發達的數據處理，建模等技術，能夠快速的完成任務，了解到受災情況，制定出最佳的救援方案。

1 無人機低空攝影測量系統

1.1 無人機低空攝影系統的組成

無人機低空攝影測量系統的組成，顧名思義是由無人機取代原有的裝載系統裝載相應測量設備進行測量作業。其組成這主要由三個部分組成：無人機裝載飛行平臺系統、地面操作系統、數據處理系統。無人機裝載飛行平臺系統包括：無人機、相關飛行任務載荷以及機載電子設備。地面操作系統包括：地面站設備及其軟件。數據處理系統則包括：數據管理設備和數據處理軟件。以上主要為實物方面的組成，而在技術方面所應用到的包括：傳感器技術、傳感器及其姿態控制技術、影像數據后處理技術及系統集成技術四個方面。

1.2 無人機低空攝影測量系統的特點

無人機低空攝影測量相對于傳統測量及衛星測量具有自己獨特的特點：

（1）成本低，相對于傳統的航空航天攝影測量而言，無人機的投資是非常的少。（2）安全性能強，能夠到達許多危險地區進行作業，由于無人機的工作特點，其無需人員緊緊跟隨，所以測量人員只需在安全的地方操控相關設備進行測量，其大大的增加了我們測繪人員的人生安全，也使我們能夠探測到許多我們人類無法到達的地域。

（3）能夠全天候、全天時作業，受外界因素影響較小。

（4）靈活機動、高效快速、精細準確的作業特點。

（5）所得影像數據重疊度及其清晰度都很高，易于后期的數據處理及其檢驗。

2 無人機低空攝影測量在應急測繪中的應用

2.1 應急測繪

近年來，隨著各類突發事件不斷增加，給國民經濟造成巨大的損失。各類重大突發事件的應急處置，都需要利用測繪部門提供的地圖和地理信息，作為了解災情和科學決策的重要載體與依據，而這些數據與信息的獲取就可理解為應急測繪。其過程為：啟動應急測繪預案、提供已有測繪成果及其測繪隊伍集結、應急數據快速獲取、數據傳輸、專題圖制作到最終的測繪地理信息電子地圖服務于圖件資料提供。

2.2 無人機低空攝影測量系統在應急測繪中的應用現狀

隨著無人機低空攝影測量技術的成熟和經濟建設的需要，無人機測繪已經逐漸滲透進了許多的領域，澳大利亞所利用SAB進行海洋監測研究，而在美國方面更是通過無人機低空遙感系統進行森林火災監測與農業方面，在我們國內雖然應用不及美國那么廣泛，但也應用于許多領域了，在應急測繪中應用得比較多。在災害突然來臨時，低空遙感可實現數據實時傳輸，短時間內獲取精確遙感圖件，能夠第一時間了解受災情況，為地面災情解譯提供豐富的數據資源，輔助分析受災程度與其空間分布。

由無人機低空攝影測量靈活、快速、受外界因素影響很小、測量數據精度較高等獨特原因，使其在小區域地區獲取高分辨率影像方面具有得天獨厚的優勢。

無人機獨特的搭載系統，可以從多個角度獲取比較完整的地表紋理信息，通過搭載激光雷達和配合拍攝相機，可以獲取較為優越的數字高程模型（DEM）和數字表面模型。例如在進幾年發生的各大重大自然災害中無人機低空攝影測量系統就發揮了及其重要的作用，如同在舟曲泥石流災害中，通過無人機低空攝影測量系統，及時采集的當時的受災情況，獲取了豐富的數據資源，給我們的救援方案的制定與實施都提供了重要的支持，為救援與災后重建提供了很大幫助。

3 無人機低空攝影測量系統在應急測繪中的發展趨勢

就目前技術而言，無人機低空攝影測量系統已經具有了小面積、高精度、大比例尺、靈巧方便等一系列優點。雖然最新的衛星最高精度可達大約0.5m，但還是難于滿足1：500 ～ 1：2000的大比例尺成圖，而無人機測量系統成為了應急測繪中的首要選擇，也是對傳統測量與衛星遙感測量的良好補充。由于自然災害具有不可預見性與破壞力強的特點，在災害來臨時，我們需要第一時間得到精確的目標區域精確影像數據與災前進行分析參照，而這一任務正是給無人機低空攝影測量系統充分展現了自己優點的舞臺。在過去發生的許多自然災害中，無人機測量系統的精度達到了0.1m。這對于衛星遙感是無所企及的，而其高機動性卻是傳統測量所無法達到的。另外，無人機低空攝影測量系統具有自主開發1：50000數字測繪產品和1：25000數字測繪產品修測的能力。因此，在如今生經濟與科技飛速發展，態環境日益惡化，人口數量急劇增加，自然災害愈發頻繁的時代，無人機低空攝影測量系統將會得到重用。

4 結語

無人機低空攝影測量系統作為一種新型的測量手段，在近幾年得到了飛速發展，雖在國內發展沒有美國那么快，應用領域沒有美國那么廣泛（美國已將其應用于森林火災監測、農業。海洋監測等方面）。但是在國內的發展速度已經非常快了，特別是在應急測繪與城市測繪保障中的得到了廣泛應用。這與其具有應急響應能力強、緊急情況下作業能力強、數據源增加、高分辨率、經濟效益高等特點密切相關。隨著社會的發展，科技能力不斷提高，無人機低空攝影測量系統將會在應急測繪中占有自己的一席之地，也將會成為各個領域的一種非常重用的數據獲取的測量方式。

參考文獻

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[4] 王洛飛，無人機低空攝影測量在城市測繪保障中的應用前進 [p] 測繪與空間地理信息2014（2）

作者簡介

張鏈福，男，苗族，貴州省臺江縣人，鄭州大學水利與環境學院地理信息系統2012級本科生。

余磊，男，漢族，河南省駐馬店人，鄭州大學水利與環境學院地理信息系統2012級本科生。