無人機航測技術的發展與應用探討
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【摘 要】隨著無人機技術的不斷發展成熟，無人機航測技術也隨之得到了長足的進步，其應用領域和發揮的作用也越來越大。本文對無人機航測技術的發展歷史與現狀進行了總結，并分析了無人機航測技術的應用情況，希望能為航測技術的發展提供一些有益參考。
【關鍵詞】無人機；航測技術；發展；應用；
測繪技術經過多年的發展，已經日趨成熟，尤其是以航空遙感為代表的一系列測繪技術的發展，極大的推動了測繪技術的進步。其中無人機航測以低成本，高精度，操作簡單等優勢，為測繪工作帶來了非常多的便利，值得我們對其進行不斷的探究。
1無人機航測技術概述
無人機航測是傳統航空測量的有力補充，其在獲取區域高分辨率影像方面有著明顯的優勢。特別是隨著無人機與數碼相機技術的不斷發展，以無人機為平臺的數字航測技術也越來越顯示出其獨特的優勢，在重大工程建設，應急處理，國土監察，資源開發以及城鎮建設等方面都發揮著越來越重要的作用。其主要技術特點如下：
首先，無人機測航技術有著十分快速的反應能力。無人機測航受氣候等影響條件小，通常低空飛行，空域申請十分便利，且對起飛降落場地的限制也很小，可以很便利的開展工作。一般情況下，進行無人機起飛升空的準備時間只需要十五分鐘就可以完成。
其次，安全性比較好。由于無人機沒有飛行員，因而獲取影像時不用考慮飛行員的安全，能夠解決人工探測無法到達的危險和復雜區域的監測功能。如一些氣候復雜、地形復雜的區域，就可以通過無人機來進行測繪工作，不僅十分的便利，而且一旦出現問題，也不會造成人員傷亡。
第三，數據獲取快速。航拍無人機所攜帶的數碼相機等電子設備不僅可以快速的獲取地表的超高分辨率數字圖像以及高精度定位信息等內容，還可以非常方便的使用這些數據生成三維景觀模型，三位地表模型等可視化的數據，以此來進一步的實現開發與應用。
第四，成本低，機動靈活。與傳統的衛星遙感影像以及大飛機相比，無人機的成本可以說是極低。不僅如此，無人機體積小，方便運輸，機動靈活的特性也是其重要的技術優勢。在無人機的應用中，既能夠大范圍的全面感知復雜地形等場景，還能夠高精度，高清晰度的對區域進行測繪，并通過高效的數據處理采集設備，迅速生產具有真實效果和高精度的測繪結果。
2無人機航測技術的發展歷史與現狀
2.1國外無人機航測技術的發展
無人機在西方發達國家應用較早，發展歷史較長，總體上已經處于比較成熟的階段，其研究和應用都領先于我國。但是其航測服務價格不僅昂貴，且后續數據的處理分析以及應用的價格都十分高昂，難以讓一般的客戶接受。于此同時，大多數國家出于安全方面的考慮，對國土資源，海洋等信息的測繪也很難接受外國公司的服務。比如，美國航空航天局在很早就將無人機應用于森林監測，火災監測，農業監測，海洋遙感等研究之中。
2.2我國無人機航測的發展
我國無人機航測發展起步較晚，最早的無人機航測研究是從上世紀90年代開始。先后經歷了四個階段：
第一個發展階段。也是起步階段，這個階段無人機航測技術非常簡單和初級。不僅飛機是從航模基礎上改造而來，而且存在著大量的問題。如無人機沒有自動駕駛功能，需要人工依靠電視圖像和地圖標記來導航；攜帶的相機甚至還是膠片相機，處理和使用都十分的不便。但這個階段開啟了無人機航測的應用模式，為未來的發展與研究打下了很好的基礎。
第二個發展階段。在時間邁入21世紀后，數碼相機迅速普及，我國的無人機技術也得到了長足的發展，無人機航測技術迅速的隨之發展起來。在試驗階段就出色的完成了很多的測繪工作。比如在突發應急事件的救援方面就發揮了非常重要的作用，很好的完成了受災現場的測繪與圖片獲取任務，為災情調查，應急決策等提供了很多的重要數據。
第三個發展階段。在這個階段大約始于2010年前后。這個階段的無人機航測技術向著更加專業的方向發展，不僅反映和監測更加快速，而且使用了專業的測量設備，因而測繪精度更高。測繪的配套設施也更加齊全，專業的工作車輛，衛星通信，指揮，聯網也開始形成系統。我國的無人機航測技術正式走入了專業的行列，使用無人機進行航測工作的數量和質量也都大大增長。
第四個發展階段。這個階段從2017年開始。國家希望能夠進一步的發展無人機航測技術，特別是應急服務的能力方面，要向軍用無人機遙感技術看齊。大量為軍事服務的強大無人機系統也開始在測繪領域使用。這個階段的無人機航測技術，可以實現在國內任意地區發生突發事件或是災害時，迅速調用無人機搭配組網進行航測。此外，無人機航測使用的范圍更加擴大，甚至有望建成優于200mm精度，覆蓋全國的超高分辨率航測數據庫，構建高精度的數字中國。
3無人機測航技術的應用
隨著無人機技術水平的提升，無人機航測應用的范圍也日趨廣泛，目前已經非常成熟的應用于多個領域之中。總結起來，無人機航測的應用領域主要有如下幾個方面：
第一，用于國土測繪工作。無人機的重要應用領域之一就是國土測繪。通過快速，機動靈活的無人機，能夠迅速的獲取到航攝數據，進而迅速的掌握需要測量區域的詳細情況信息。這些信息可以用于國土資源管理的很多方面，比如國土資源動態監測和動態調查，土地利用情況和數據更新，土地利用變化的動態監測，地理特征信息分析以及區域規劃工作等。
第二，用于選線設計工作。如公路設計，鐵路設計，輸電、輸油線設計等。通過無人機航測遙感技術，可以十分便捷快速的獲得航空影像，為選線的設計提供翔實可靠的第一手數據。特別是在石油天然氣管道選線設計當中，不僅能夠更好的優化線路，還能夠為未來的安全監測與管理提供極大的便利，比如及時的發現管道泄露或是被盜等情況。
第三，用于環境監測工作。由于無人機航測技術能夠快速的獲得高分辨率的航空圖像，因而能夠對環境和水污染等概況進行非常便利的大范圍監測。比如，通過無人機航測能夠實現對排放污染進行監測；對濕地、海岸線、植被等自然情況進行監測。在實際應用中，已經在水質調查，大氣環境監測，固態廢物監測等方面發揮了巨大的作用。
第四，用于農林分析。無人機航測提供的高分辨率圖像，可以為作物分類分析等方面提供詳實的資料。不僅如此，在農林用地情況分析，作物識別，水產養殖監測，森林覆蓋率監測分析，植被健康分析等方面也有著重要的應用。
第五，用于應急響應。由無人機航測的發展歷史可以發現，無人機在測繪領域進行廣泛應用和發展主要開始于應急救災等場景。無論在地震救災還是在水災，火災等災害的應急響應中，無人機航測都發揮了非常重要的作用。甚至在很多時候，測繪無人機是第一個到達現場并進行勘察的設備，這為了解災情，部署搶險救災工作提供了非常重要的信息。
第六，其他應用方面。如今，無人機航測技術的應用范圍越來越廣泛，除已經比較成熟的上述領域，還在非常多的領域中發揮了重要的作用。如無人機測繪技術所獲得的資料在城市宣傳、展會宣傳，戶外活動、慶典、晚會等方面都已經或是正在發揮著不可替代的作用。
4結束語
綜上所述，無人機航測技術已經成為測繪部門不可或缺的重要手段，且隨著經濟和技術的發展，無人機航測所獲得的數據也會越來越重要，無人機航測技術也必將有著越來越光明的發展前景。
基金項目：河南省科技發展計劃（182102210598）
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[3]侯中偉，張昭云.無人機航測在礦山測繪中的運用分析[J].世界有色金屬.2018（05）
（作者單位：1鄭州航空工業管理學院；2鄭州工程技術學院）
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