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摘要：低空无人机航空摄影技术是近年来兴起的一种新型测量技术，凭借其机动灵活、操作简单、分辨率高、成本低廉的优点，成为了传统航空摄影测量和卫星摄影测量的有力补充，在自然灾害的应急监测和预防上有着相当明显的优势。文章首先简要概述低空无人机航摄技术的主要优势，接着阐述了低空无人机航摄系统的基本组成，最后结合实例，探讨低空无人机航摄技术在应急测绘保障中的具体应用。
关键词：低空无人机航摄技术；应急测绘保障；应用
伴随着我国经济的进一步发展，人们的生活水平也不断提高，但是同时也引发了比较严重的生态破坏和环境污染问题，随之而来的不仅仅是社会发展速度的减缓，还有越来越多的地质、水文等自然灾害问题。单纯地依靠传统的航空遥感和卫星航天摄影测量等技术手段，难以实现对自然灾害的全面、快速、灵活的监测。低空无人机航摄技术可以有效克服传统方法的缺点，实现对自然灾害的高效、动态监测，能够满足应急测绘对较高时效性的需求。
一、低空无人机航摄技术的优势
低空无人机航摄技术主要具备了四个方面的优点。一是灵活性和安全性高。无人机本身的体积较小，机动灵活，除大风暴雨等恶劣天气，基本不会受到影响，而即使在使用过程出现故障，也不会出现人员的伤亡问题。二是空间分辨率高。无人机可以在超低空飞行，可以获取地物的高分辨率纹理影像，不会因为云层的遮挡而出现清晰度和分辨率不足的问题。低空多角度拍摄还能够有效消除高层建筑的相互遮挡问题。三是测图精度高。无人机的飞行高度在 50－1000m 左右，可以定义为近景航空摄影测量，测量精度可以达到亚米级，精度范围在 0．1－0．5m 的范围内，基本能够满足 1：1000 的要求，达到了精细测绘的标准。四是操作简单、成本低廉。低空无人机航摄系统的操作较为简单，操作人员的培训周期短，系统的维护和保养也很容易，使用成本低廉，能够将大量的外业工作转化为内业工作，在减轻测绘人员工作强度的同时，也在很大程度上提升了作业的效率和效果。
二、低空无人机航摄系统
（一）系统构成
低空无人机航摄系统大致可以分为硬件系统、软件系统、通讯系统。其中，硬件系统包括了飞行设备（无人机、飞行器平台、稳定平台、地面监测站等）和遥感设备（轻型光学相机、CCD 数码相机、红外扫描仪、多光谱成像仪等），软件系统包括了地面监控系统、遥感图像处理系统、GIS 系统等，通信系统根据信息传输渠道的不同分为卫星通信系统、微波数据传输系统以及无线网络通信系统等。
（二）数据采集
无人机航拍数据的获取一般是在无人机回收后，对数据信息进行下载。不过，这种方式得到的数据存在一定的滞后性，无法满足应急测绘的实际需求。为此，需要实现数据的实时传输，即无人机可以将拍摄到的图像以及收集到的数据信息实时传输给地面监控中心。具体的传输方式可以选择卫星传输、超视距数据网络传输等，通过对数据的压缩和编码，提升数据传输的速度，确保可以同步进行数据处理。
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（三）数据处理
在处理无人机航摄影像数据时，需要着重解决不规则的影像重叠度、大量的影像信息、缺乏规律的倾斜方向等几个关键的问题。从提升数据处理效率，保障数据处理效果的角度，可以引入专业的数据处理软件，实现对于无人机低空影像数据的自动化处理。从实际操作的角度，无人机影像数据处理主要是针对采集到的影像数据进行参数精化，并制作相应的 DEM/DOM。
三、低空无人机航摄技术在地质灾害监测中的应用
（一）应用概述
低空无人机航摄获取的彩色影像经过校正后，会生成相应的数字高程模型以及正射影像图，可以为地质灾害分布状况分析以及判定提供必要的参考依据。通过对监测数据的对比分析，可以及时了解地质灾害隐患点的变化情况，判断其地质灾害是否可能发生，做好必要的防范和应对。在一些地形条件恶劣，人员难以进入的区域，利用无人机可以实现无障碍测量，而且其本身超低空飞行的优势使得其不会受到云层的遮挡，得到的地质信息更加清晰准确，可以极大的提升地质灾害监测的效果。地质灾害发生后，灾害现场的数据信息对于科学、合理、有序、及时地开展救援具有重要的参考作用。
无人机本身对于起降条件没有很高的要求，可以快速获取地面的影像数据，在地质灾害的应急救援中，能够满足实时性的需求。航摄获得的影像数据使得现场救援人员和指挥中心能够快速了解受灾范围、灾害程度、灾区交通现状以及受困人员情况，并能够全面细致地分析地面灾情和对潜在的次生灾害做出预测，以避免出现救援人员的伤亡。低空无人机航摄获取的地质灾害数据进行整理和校正后，可以进一步生成可见光、微波、红外等遥感影像，以及DEM、DOM。通过影像解译，能够对地质灾害的位置、破坏面积以及引发的地形变化、道路及河道破坏、植被破坏等进行准确判别，形成较为完善的数据初步统计以及解译结果图，结合 GIS 软件的辅助，能够得到可靠性较高的灾情评估结果，从而为指挥中心制定救援计划、安排救援人员及物资，以及应对次生灾害等提供相应的指导。
（二）实例分析
2013 年 4 月 20 日，某县县发生 7.0 级强烈地震。该地区测绘地理信息局利用无人机测绘技术，为各级抗震救灾指挥部，参与抗震救灾的武警、解放军及专业救援队伍等提供了测绘应急保障服务和技术支撑。在抗震救灾期间，开展低空无人机航飞 12 架次，获取地震灾区0.05 ～ 0.3 m 分辨率无人机影像222.5 km2，第一时间实现了地震灾区高分辨率影像全覆盖。测绘保障工作贯穿抢险救援、过渡安置、损失评估、灾后重建各个阶段，发挥了不可替代的先行保障作用，彰显了科学救灾的伟大力量。在抗震救灾应急救援阶段，该地区应急测绘保障中心震后半小时集结应急测绘保障队伍，派出低空无人机和移动测量应急分队前往灾区一线，震后 7 h 成功获取地震灾区第一批无人机影像并制作影像图，为抗震救灾研判灾情、决策部署、指挥救援提供了及时可靠的测绘地理信息保障；在次生灾害除险应急测绘保障中，持续开展地震灾区次生地质灾害排查工作，应急测绘保障中心快速派出无人机开展无人机高分辨率影像获取工作，在抢险生命干道，排查严重泥石流隐患，监测灾区最大的泥石流灾害隐患，为次生地质灾害排查、评估、监测、预警和治理，快速开展沿线次生地质灾害排查提供影像支撑；在灾后恢复重建应急测绘保障中，无人机持续开展影像获取，为灾后恢复重建顺利开展提供了基础性、先行性数据保障，快速提供资源环境承载力评价专用图、灾后损失评估专题图和地震灾后重建规划专用地形图等。
总之，作为一种新型的测绘、监测手段，低空无人机航摄技术本身具有灵活、高效、安全、经济等优点，受到了应急救灾人员的广泛关注。低空无人机航摄技术可以获取灾区及时可靠的影像数据，为自然灾害的预防和监测提供了重要的参考。未来，通过结合倾斜摄影测量方式，低空无人机航摄影像还可以快速生成小范围的灾区的高分辨率三维模型，以更加真实地反映灾区情 况。
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论文作者:李岩
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/29
标签：无人机论文; 低空论文; 影像论文; 数据论文; 灾区论文; 地质灾害论文; 技术论文; 《基层建设》2017年第31期论文;