微型多旋翼無人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)在應(yīng)急救災(zāi)中的運(yùn)用探討

■于澎

（遼寧省地理信息院 遼寧 沈陽110034）

微型多旋翼無人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)在應(yīng)急救災(zāi)中的運(yùn)用探討

■于澎

（遼寧省地理信息院 遼寧 沈陽110034）

隨著科技逐漸發(fā)展，諸多先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備被研發(fā)，并且應(yīng)用到不同的領(lǐng)域中。攝影系統(tǒng)在應(yīng)急救災(zāi)系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠有效的提升救災(zāi)信息反饋，為應(yīng)急救災(zāi)提供及時(shí)的援助。微型多旋翼無人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)是國際測(cè)繪領(lǐng)域發(fā)展起來的一項(xiàng)新的對(duì)地觀測(cè)技術(shù)。基于此，在本文中對(duì)微型多旋翼無人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)進(jìn)行研究，分析其系統(tǒng)在應(yīng)急救災(zāi)中的實(shí)際運(yùn)用。

微型多旋翼無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)急救災(zāi)運(yùn)用探討

0 前言

傾斜攝影技術(shù)主要是面向?qū)嵉赜^測(cè)，借助同一攝影平臺(tái)下所搭載的多臺(tái)傳感器，對(duì)不同角度的影像進(jìn)行采集。這樣的方式能夠在較短的時(shí)間內(nèi)獲得真實(shí)的地物信息，并且借助先進(jìn)的慣導(dǎo)系統(tǒng)及定位技術(shù)，獲取拍攝影像的姿態(tài)及定位坐標(biāo)。微型多旋翼無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)具有飛行可靠性、對(duì)著陸場(chǎng)地要求低以及操作簡單等特點(diǎn)，在不同領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。

1 微型多旋翼無人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)構(gòu)成

微型傾斜攝影無人機(jī)的操作平臺(tái)為無人駕駛多旋翼飛機(jī)，連接著飛機(jī)遙控設(shè)備、數(shù)傳設(shè)備、攝影設(shè)備。遙控設(shè)備主要是對(duì)飛機(jī)進(jìn)行姿態(tài)操控及安全駕駛。數(shù)傳設(shè)備是用于飛機(jī)規(guī)劃航線及記錄飛機(jī)飛行中實(shí)時(shí)傳輸飛行信息。攝影設(shè)備一般為五鏡頭高分辨率的CCD數(shù)碼相機(jī)，用于同時(shí)獲取五個(gè)角度的影像。其主要的功能模塊為計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)攝影系統(tǒng)所掃描到的圖像信息進(jìn)行處理，制成精度較高的圖像信息。該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)以及組合上特點(diǎn)突出，是一種集攝影、遙控、遙測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)影像處理于一體的新型應(yīng)用技術(shù)。目前微型無人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)所針對(duì)的范圍比較小，但是其定位精度比較高，能夠滿足三維建模的要求。微型多旋翼無人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)基本參數(shù)如下：飛機(jī)總重低于7公斤，作業(yè)海拔高度不大于4500米，抗風(fēng)等級(jí)5級(jí)，控制半徑2500米，巡航速度不小于6米每秒，最大的升降速度為6米每秒。控制方式為航攝過程的全自動(dòng)導(dǎo)航作業(yè)，懸停精度為垂直方向±1米，水平方面±2米。保護(hù)裝置在電池電壓較低時(shí)發(fā)出警報(bào)，航攝分辨率在2-5厘米。微型多旋翼無人機(jī)如下圖所示：

圖1 微型多旋翼無人機(jī)

2 微型多旋翼無人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)在應(yīng)急救災(zāi)中的運(yùn)用

微型無人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)在應(yīng)急救災(zāi)中的運(yùn)用，一方面提升了救災(zāi)的效率，另一方面有效的避免了災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的二次傷害。主要表現(xiàn)在三維立體建模對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)搶救中的幫助，并且根據(jù)攝影信息計(jì)算出救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，為災(zāi)民安置安全點(diǎn)。

2.1 三維立體建模實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)搶救

微型無人傾斜攝影系統(tǒng)在地震災(zāi)害中的應(yīng)用較為廣泛，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生之后，災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)一片廢墟，救災(zāi)人員為了盡快的了解到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，需要在地理位置較高的地區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，以制定科學(xué)的救災(zāi)方案。但是地震現(xiàn)場(chǎng)中較高的位置多為坍塌的建筑，坍塌的廢墟穩(wěn)定性較差，并且在余震的影響下有可能出現(xiàn)二次塌陷，對(duì)于人工觀測(cè)而言極為不安全。同時(shí)廢墟高點(diǎn)坡度較大，搶險(xiǎn)工作人員難以迅速攀爬，救災(zāi)工作開展難度加大。那么，借用微型無人機(jī)在廢墟高點(diǎn)，起飛，能夠?qū)Φ卣鹗転?zāi)區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)。

例如：在云南魯?shù)榈卣鹁葹?zāi)中，由于該地區(qū)的地質(zhì)條件特殊性，救災(zāi)人員攜帶紅鵬微型多旋翼傾斜攝影無人機(jī)進(jìn)入到震中地區(qū)，利用無人機(jī)快速高效的機(jī)動(dòng)性飛行7分鐘獲取10萬平方米的災(zāi)區(qū)影像。并且經(jīng)過兩個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)信息處理，建立起了災(zāi)區(qū)三維立體模型。三維立體模型與真實(shí)的空間模型相似度極高，依照該三維模型制定救災(zāi)方案切實(shí)可行，同時(shí)該模型能夠真實(shí)的展示出地震廢墟的空間結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了地震現(xiàn)場(chǎng)的透明化救災(zāi)。借助微型無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，使得肉眼難以辨別的場(chǎng)景高度清晰化，該種技術(shù)不止應(yīng)用到地震現(xiàn)場(chǎng)中，還在山體滑坡、山洪暴發(fā)等應(yīng)急救災(zāi)中廣泛應(yīng)用，并且取得較好的效果。災(zāi)區(qū)傾斜攝影三維模型如下圖所示：

圖2 災(zāi)區(qū)傾斜攝影三維模型

2.2 根據(jù)圖像信息計(jì)算出救災(zāi)安置點(diǎn)

很多災(zāi)情發(fā)生之后直接摧毀了居民的家園，情況緊急，災(zāi)情救援需要為災(zāi)區(qū)居民尋找到安全的避難場(chǎng)地。該地點(diǎn)需要切實(shí)的保障居民的生命安全，并且不受到災(zāi)情的二次影響。由于大面積的災(zāi)區(qū)難以逐個(gè)地點(diǎn)分析其是否安全，需要借助無人機(jī)所收集到的圖像信息，確定安全點(diǎn)。由于微型多旋翼無人機(jī)傾斜攝影的圖像分辨力比較高，能夠?qū)?zāi)區(qū)中的房屋、窗子、地板等情況拍攝的很清晰，基于該種技術(shù)設(shè)備這樣的優(yōu)勢(shì)，救災(zāi)人員就可以通過全方位的高清圖像分析安全點(diǎn)。例如，在河流、山坡、樹木、草叢、電線桿、滾石等都會(huì)為救災(zāi)帶來阻礙，那么災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)在經(jīng)過無人機(jī)攝影設(shè)備拍攝之后，能夠通過電子沙盤俯視圖、仰視圖、以及360°的旋轉(zhuǎn)角度，觀察災(zāi)害地區(qū)。同時(shí)借助計(jì)算機(jī)在三維影像數(shù)據(jù)上量取地物的長度、寬度、高度、坡度、面積等。在精確的數(shù)據(jù)分析中，救援人員就可以計(jì)算出災(zāi)區(qū)滾石可能會(huì)下滑的方向以及速度，對(duì)次生災(zāi)害有了一定的預(yù)警。同時(shí)救援人員可以借助詳實(shí)的信息制定災(zāi)后重建方案，避免親自現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查所帶來的危害。

3 結(jié)論

[1].紅鵬微型無人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)在應(yīng)急救災(zāi)中的應(yīng)用 [J].安全,2015,01:63.

[2]王建雄.無人飛艇低空攝影測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究及大比例尺地形成圖實(shí)踐 [D].長安大學(xué),2011.

[3]李婷.無人機(jī)影像拼接關(guān)鍵技術(shù)研究 [D].中國礦業(yè)大學(xué),2014.

[4]劉剛,許宏健,馬海濤,朱敏.無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在應(yīng)急服務(wù)保障中的應(yīng)用與前景 [J].測(cè)繪與空間地理信息,2011,04:177-179.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-191-1