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深度 |无人机测绘分析:脚步丈量能否被“无情”取代

导读: 无人机技术正好成为卫星和有人机获取遥感数据手段的有效补充。

随着空间技术、计算机技术和信息技术的发展,人类实现了从空中和太空中观测地球的理想,遥感正是实现这一理想的利器。通过有人飞机航空遥感和卫星遥感的方式,获取地球表面的信息,不仅成本昂贵,也受到回归周期、高度等因素的限制,遥感数据的实时性难以保障。

无人机技术正好成为卫星和有人机获取手段的有效补充,一方面,无人机飞行高度低、分辨率高,可以长时间对感兴趣的地区进行“凝视”性观测;另一方面,无人机没有人员伤亡危险,操作灵活,对环境要求低,甚至可以在危险环境中完成任务。因此,在航空遥感领域,无人机异军突起,颇受关注。

国情普查——用脚步丈量土地

测绘作为一项古老的行业,最开始就是个苦活累活,测绘基本可以分为:外业测量和内业绘图。而外业测量,通常是按照传统的测量方式——用脚步丈量土地,到底有多苦有多累,国情普查的普查员最有发言权。

2013年,我国开始了全国第一次地理国情普查,普查于2015年结束,历时3年。普查员在这期间的工作量,每人每天要核查7-8平方公里地域。常规外业核查方式一般采用步行或骑电瓶车,手持电子平板和纸图进行核查。遇到山区或者地形复杂的核查区域,全靠两条腿。

普查员需要背着全站仪,认真地核对卫星影像图上的一个个小图斑,看到不准确的地方,马上标注并修正。“这样的方法速度慢、效率低,通常一幅图要花5、6天。”

普查员在外业作业时,最主要的工作就是不停地走、不停地核对,手上的轨迹仪,每15秒钟打一个点,记录下每天的行进路程。绝无偷懒的机会。

这份苦不是一般人能受的,宇辰网记者也接触过不少测绘专业的毕业生,女生很少有出外业的,这种体力活儿男孩子也常常吃不消。参与过第一次国情普查的普查员说,有新来的小伙子刚跑两天就累倒了,合理分配体力是很重要的。

正是由于国情外业核查工作如此辛苦,所以才有无人机测绘的简便易行。

同样是在第一次国情普查期间,海南部分地区就采用了无人机航测。国家测绘地理信息局第四航测遥感院利用无人机对海南万宁、兴隆变化较大的地区进行航拍,航摄面积约24平方千米,获取0.1米分辨率原始像片2860张,并制作完成0.1米正射影像拼接图。影像成果直接提供给地理国情外业队使用,用于海南万宁、兴隆地区外业新增补测工作。

同样,山东省也启用了无人机进行航测。济南市勘测院受山东省第一次全国地理国情普查领导小组委托,承担了济南市地理国情普查的生产任务。

济南市勘测院工作人员使用了两款无人机航测无人机,目前有固定翼和旋翼两款无人机,用无人机对工作人员难以到达的偏僻山区进行高清拍摄。

在航测中,充分发挥无人机的作业优势,实现内外有效结合,低空航测和地面外业调绘优势互补,有效提高国情外业调绘工作效率,缩短了外业作业时间,为国情普查工作的顺利完成打下坚实基础。

固定翼与旋翼在测绘上的应用各有侧重

上文刚提到目前测绘无人机有固定翼和旋翼之分,那这两者有什么共通的地方和区别呢?

先来说说相同之处,一套典型的无人机测绘系统至少应该包括无人机平台、地面控制子系统、任务载荷子系统、数据链路子系统以及影像数据处理与测绘成果制作子系统五部分组成。

在起飞前,都应该关注作业区域的环境,收集相关地形图等资料,了解作业区域地形、气象条件以及起降场等情况。

检查飞机状态,需对飞机姿态、角度进行调整,以确保飞机准确通讯。无人机机体内都配备有电子罗盘,磁校准等设备来确保飞机在飞行过程中的自我姿态控制。

飞机放飞后该对飞机进行飞行监测,主要做三个工作:对航高、航速、飞行轨迹的监测;对发动机转速和空速、地速进行监控;随时检查照片拍摄数量。

深度 |无人机测绘分析:脚步丈量能否被“无情”取代

正摄影像/图  来源埃洛克

据埃洛克飞控算法专家王谦介绍,空气质量与航高息息相关,航高越高,对颗粒物、水汽条件的要求就越严格。由于无人机大多在云层下方进行作业,所以云层厚薄与航测的关系还不是那么大。

执行回测任务的无人机在性能上还有诸多要求,相对航高一般不超过1500米,续航时间大于1.5小时,能在4级风的情况下安全飞行等。

针对有人指出无人机测绘不能进行大比例尺,比如1:500的航测任务,王谦表示其实无人机已经可以实现大比例尺的测绘了,“目前很多人使用的索尼黑卡4200万像素相机,飞200米的高度足够实现1:500的分辨率,另外多加一些地面控制点就可以使精度达到要求。”

针对固定翼和旋翼机哪一种更适合做测绘,王谦也给出了自己的看法。他认为,固定翼的优势是速度快,续航时间长,所以适合较大面积测绘,包括正射影像和倾斜摄影。大型固定翼可以做上百平方公里以上的测绘,不过需要跑道起降,对场地有一定的要求。小型固定翼可以做几到几十平方公里的测绘,优势就是可以不需要跑道,弹射起飞,回收时采用伞降。

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