無人機(jī)測繪數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用探究

王旭 石頻 廖勇

重慶市地礦測繪院有限公司 重慶 400000

無人機(jī)測繪已經(jīng)取得了一定的突破性發(fā)展，在近幾年的城防建設(shè)和工業(yè)監(jiān)督中發(fā)揮了各種高效功能，被社會各界廣泛接受。為了提升發(fā)展水平，以無人機(jī)測繪為基礎(chǔ)改造生成的無人機(jī)測繪產(chǎn)品也逐漸一體化形成并應(yīng)用于建設(shè)的各部分結(jié)構(gòu)，改良了工業(yè)建設(shè)的器械和施工模式。通過無人機(jī)測繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)部操控，將工業(yè)建設(shè)模式由人力干預(yù)轉(zhuǎn)向于機(jī)動監(jiān)控和高速監(jiān)督，實現(xiàn)無人自動化管理的超能目標(biāo)，減少工作的誤差。因此，針對無人機(jī)測繪系統(tǒng)的特殊優(yōu)勢，研究其內(nèi)容和應(yīng)用策略有著現(xiàn)實意義，能夠為相關(guān)工作者針對系統(tǒng)改進(jìn)和優(yōu)化應(yīng)用的策略提出更多舉措[1]。

1 無人機(jī)測繪數(shù)據(jù)處理技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展趨勢與基本內(nèi)容

1.1 無人機(jī)系統(tǒng)的定義

無人機(jī)生產(chǎn)初始的目的是為了移動位置，完成運程任務(wù)的推進(jìn)。相比于傳統(tǒng)機(jī)件設(shè)備較為有差的是，它在原始機(jī)件基礎(chǔ)上增加了無線電和內(nèi)部遙感操縱系統(tǒng)，能夠減少人力搖桿的控制誤差。雖然具有一定差異，但是無人機(jī)只是減少了人力的控制時長，依然處于遙控和移動的設(shè)備，更多的是作為傳輸信號和移動工具進(jìn)行工作。而隨著無人機(jī)系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，在反復(fù)實驗后，其內(nèi)部的導(dǎo)航系統(tǒng)為位置索引提供了深層次的借鑒。相關(guān)科研人員在立足于無人機(jī)能夠按照既定位置飛行的特點，對其位置的廣度和深度加強(qiáng)了推進(jìn)工作。因此，工作人員改良了無人機(jī)傳統(tǒng)的無線電遙控設(shè)備，轉(zhuǎn)變?yōu)椴辉賰H僅依據(jù)信號系統(tǒng)啟動進(jìn)行導(dǎo)航的工具，而是借助遙感影像和導(dǎo)航速率分解的科學(xué)化儀器。它的主要特性在于能夠發(fā)揮人力的作用，由人力監(jiān)控?zé)o人機(jī)的影像和行駛狀態(tài)，鎖定其基本位置。因此，無人機(jī)的功能和目標(biāo)也隨之改變，由一開始的運輸和傳達(dá)信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝ПO(jiān)控和后臺管理的模式。在這種模式下，飛控系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳輸和動力傳導(dǎo)系統(tǒng)都能共同工作，在良好的工作狀態(tài)中對相關(guān)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測和傳達(dá)轉(zhuǎn)換。無人機(jī)最常使用的應(yīng)用場景為工業(yè)建設(shè)上，這主要發(fā)揮了無人機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)測的性能，能夠?qū)I(yè)的各項環(huán)境數(shù)據(jù)和影響工業(yè)環(huán)境的數(shù)據(jù)整合，為施工人員制定有效的施工規(guī)劃。

1.2 無人機(jī)測繪數(shù)據(jù)處理技術(shù)內(nèi)容及發(fā)展趨勢

無人機(jī)測繪處理技術(shù)是無人機(jī)系統(tǒng)中性能最為關(guān)鍵的一種，由于我國工業(yè)化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，近年來應(yīng)用范圍也在不斷增加[2]。一開始的無人機(jī)測繪處理技術(shù)發(fā)展并不健全，僅僅能夠測量建筑戶外的環(huán)境，對建筑內(nèi)部的室溫、地表情況和壓床速度等都無法判定，而且所能測繪的建筑還僅僅局限于平整度較好的平面，而對于許多平面較高、載重較強(qiáng)和環(huán)境較惡劣的工業(yè)環(huán)境，很難停留時間超過一小時。也因為此，針對無人機(jī)測繪的續(xù)航能力和擴(kuò)展勘測范圍能力，相關(guān)國內(nèi)外單位都進(jìn)行了探索。隨著不斷改進(jìn)，無人機(jī)領(lǐng)域不僅可以應(yīng)用于基本的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，還能對相對密集和范圍小的探測點進(jìn)行鎖定，并且標(biāo)定勘測位置。尤其是對水文情況和礦產(chǎn)監(jiān)測有著積極意義。天寶、中海達(dá)等專門生產(chǎn)測繪的儀器公司以及相關(guān)航空研究院都進(jìn)行了精誠合作，對無人機(jī)測繪處理過程中的各項問題進(jìn)行研究探討，對飛控系統(tǒng)和動力系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸和硬件集成等關(guān)鍵方面進(jìn)行了改進(jìn)和協(xié)調(diào)。而無人機(jī)測繪本身對于這幾方面的要求不同，需要耗費大量的建設(shè)改進(jìn)成本。首先因為測繪的范圍需要擴(kuò)大，飛控系統(tǒng)必須保證無人機(jī)飛行過程能夠精確影像并且能夠開啟探尋系統(tǒng)，而無人機(jī)測繪也需要對測繪對象有一個基本的印象，從而能夠?qū)υ搶ο蟮膶崟r情況對比并傳輸給人員，幫助人員分析是否異常，因此其數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)必須處理便捷而高效，能夠方便人力掌控。而且需要對其影響傳輸系統(tǒng)速度的各種硬件進(jìn)行改造，例如聲音系統(tǒng)和儲存系統(tǒng)，一旦這些系統(tǒng)數(shù)據(jù)消耗較大，續(xù)航能力下降，傳輸也會過慢，導(dǎo)致工作時間被拉長，降低了工作效率。因此，這些方面都需要耗費資金，而國內(nèi)外卻不斷安排專人研究和改進(jìn)，這是因為其所能帶給社會發(fā)展的巨大優(yōu)勢是明顯的，它能夠提高測繪水準(zhǔn)，從而穩(wěn)定工業(yè)建設(shè)質(zhì)量，保證施工要求符合各項指標(biāo)，提升城市化水平，從而加強(qiáng)了國力，是各國競爭的有利產(chǎn)品。

2 無人機(jī)測繪數(shù)據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用

2.1 國土測繪

通過獲取無人機(jī)航攝數(shù)據(jù)，能夠快速掌握測區(qū)的詳細(xì)情況，應(yīng)用于國土資源動態(tài)監(jiān)測與調(diào)查、土地利用和覆蓋圖更新、土地利用動態(tài)變化監(jiān)測、特征信息分析等，高分辨率的航空影像還可用于區(qū)域規(guī)劃等。

2.2 環(huán)境監(jiān)測

高效快速獲取高分辨率航空影像能夠及時地對環(huán)境污染進(jìn)行監(jiān)測，尤其是排污污染方面。此外，海洋監(jiān)測、溢油監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、濕地監(jiān)測、固體污染物監(jiān)測、海岸帶監(jiān)測、植被生態(tài)等方面都可以借助遙感無人機(jī)拍攝的航空影像或視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行實施。

2.3 應(yīng)急救災(zāi)

無論是汶川地震、玉樹地震，還是舟曲泥石流、茂縣山體滑坡，測繪無人機(jī)都在第一時間到達(dá)了現(xiàn)場，并充分發(fā)揮機(jī)動靈活的特點，獲取災(zāi)區(qū)的影像數(shù)據(jù)，為救災(zāi)部署和災(zāi)后重建工作的開展，都起到了重要作用[3]。而將無人機(jī)測繪處理技術(shù)應(yīng)用，需要調(diào)節(jié)無人機(jī)的內(nèi)部承重平面，對其機(jī)身的抗壓和預(yù)應(yīng)力進(jìn)行改良，不同于其應(yīng)用于工業(yè)方面，在遇到自然災(zāi)害時容易因為風(fēng)力和煙塵干擾無人機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)，且因為大量的外部壓力合擊，促使無人機(jī)系統(tǒng)失調(diào)。因此必須進(jìn)行實驗分析。

3 結(jié)語

隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)、可視化技術(shù)的飛速發(fā)展和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，無人機(jī)測繪數(shù)據(jù)處理效率得以提高，數(shù)字測繪產(chǎn)品展現(xiàn)方式從二維向三維發(fā)展，其應(yīng)用更加廣泛深入。目前，無人機(jī)測繪數(shù)據(jù)已在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用，充分體現(xiàn)了無人機(jī)測繪數(shù)據(jù)的優(yōu)越性。本文提出了相關(guān)研究與分析方向，望相關(guān)人員進(jìn)行探索。