魏巍
甘肃兴陇交通工程监理有限责任公司 730030
摘要：无人低空航测系统能够在云雾天气下低空飞行，能获取到高分辨率、高清晰度影像，使它在大比例尺测图中显示出比卫星遥感和大航空摄影的独特优势。简单易用，系统成本低，能满足“精细测绘”和“及时测绘”的需求。
关键词：无人机；遥感；交通勘察设计
一、本研究项目的科学依据及国内外研究现状
1、项目研究的意义及应用前景
随着科学技术的发展，数字相机重量将会更轻，无人飞行器控制技术也会更先进，未来，无人飞行器将会有更大的发展空间。加之无人飞行器具有价格低廉、体积小、重量轻，受限制小，运输方便等诸多优点，为测绘航拍提供了帮助。由于传统航空测绘对起降机场和天气的依赖性较大，成本较高。在一定因素上制约了测绘获取信息的速度，因此，将低空测绘遥感与后期处理整合在一个系统，从而实现低空测绘作业的一体化。在作业中，使用测量型GPS进行精确导航和定点曝光，在交通测绘飞行中直接测定摄影机的姿态和位置，经过数据后处理，获得测图所需要的高精度航片外方位元素，可实现不设置地面控制点或极少地面控制点的航片定向，从而大幅度缩短交通测绘中成图生产周期，降低成图费用；同时也能实现高精度的定点补拍和重拍。地表变更后，定点重拍还可以实现交通及周边信息的高效快速更新，高精度曝光使航向和旁向的曝光量都在一条直线上，旁向也可以形成“航线”进行相对定向，高效化航拍测绘处理。使得无人飞行器低空遥感测绘数据采集与传统航摄在经济型方面相比，具有非常明显的优势，因此在航拍过程中可以采用航向80%（甚至90%）重叠，旁向60%重叠，且航线与坐标系横轴基本重合，旁向投影中心连线与坐标系竖轴基本重合这种网状高冗余低空测绘方式，将来能为全自动影像流水线提供资料，可以快速全自动生产各种测绘成像数据。加之随着高性能计算机的出现，进行遥感数据后处理的测绘成像工作站将逐渐在硬件上使用基于多核64位CPU的“刀片”服务器，在软件上使用64位操作系统和64位高级语言C++，以及能将串行计算并行化的平台。这为测绘工作站从全数字化过渡到全自动化方向发展奠定了基础。
2、国内外研究现状
目前国内外对于无人机遥感系统已进行了广泛的研究。美国交通部门已在90年代利用无人机装载数码相机采集道路信息、测绘所需数据，并在交通勘测设计上作出了相应的尝试，并取得了良好的结果，并且也在继续研究和发展该项目。HUNT等2005年应用遥控无人机为平台的遥感系统，获得了道路测绘周边所获图像数据之间呈线性相关的结果；日本的Jryo Sugiura利用无人机摄影系统对城市进行低空拍摄，根据无人机的实时参数对影像进行纠正后绘制出了城市三维图形，用于分析规划城市道路；Shinichi Okuyama等2005年也在无人直升机上设计了辐射监测系统对受核污染影响的高辐射区域进行监测；Ollero等2006年也指出不同的无入机系统可以用来探测、确认、定位和监视森林火灾。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在没有火灾的时候可以用无人机来监测植被情况，估算含氢量和火灾风险指数；在火灾过后也可以来评价火灾的影响；日本第一规划测量土木设计公司开发出的装有紫外线照相机的无人直升机可从200—300米的低空对稻田的各个角落进行拍摄，获取高精度的水稻生长信息，在对紫外线拍摄的图片在经过蛋白质含量分类后，可将信息提供给当地农协组织和农民或通过因特网发布。
国内无人机的应用主要是利用固定翼无人机系统获得遥感信息，主要用于国土资源测绘、交通道路勘察设计、资源调查、环境监测、气象灾害评估等。国家测绘局也在近几年研究了低空遥感技术用于国土资源的测绘，使用遥控固定翼无人机系统获取国土资源信息，如地块边界的数字化、地块面积量算等；马轮基等在2005年阐述了无人机在土地利用遥感调查、水色遥感调查、洪涝遥感调查等方面的应用前景；李字昊2006年利用无人机获得影像，从中测算造林地面积、计算成活率、辨认树种、计算造林密度、确定林龄，以及定位造林地。
3、本项目的创新之处
遥感能够运用摄影测量除了它们有共同的起源外，遥感相对于摄影有如下独特性：（1）宏观性；遥感探测的范围广，尤其是卫星遥感，探测范围可以不受政治区域和地理条件的限制，遥感平台位置越高，探测的范围也就越大。（2）多波段性；传感器可以从紫外、可见光、近红外到微波各个不同波段进行探测和记录，远远超过了摄影测量运用的可见光范围。（3）周期性。遥感卫星具有周期性、重复获取图像的特点，可以在短时间内对同一地区进行重复观测，从而达到预测和预报的效果。这比摄影测量从设计到完成图片采集所需的时间要少很多。（4）经济性。在大范围内，若想得到与航片生产出的同样精度的三维数据，遥感图像获取比航片获取更经济，它不需要花费太多人力物力。
遥感可测制小比例尺地图，也可测制大比例尺地图。采用摄影测量与遥感技术测绘大比例尺的地形图具有以下优点：（1）采用了国家统一的平面坐标系和高程系，与国家基本图或其他部门的地形图可以沟通使用（2）航测图片和遥感卫星图片覆盖面积大、表达现场逼真、内容丰富。在地物测量中，它不存在人工野外逐点跑尺，可以快速地在室内绘制出所需要的设备、周围的建筑物等。（3）航测可获得精度较高的大比例尺地形图。（4）航测成图可取消中线测量。
综合以上所述，本项目最主要的创新之处在于：
（1）能够在云雾天气下低空飞行，能获取到高分辨率、高清晰度影像，使它在大比例尺测图中显示出比卫星遥感和大航空摄影的独特优势。
（2）简单易用，尤其固定翼型无人飞行器系统比较成熟稳定。
（3）无人飞行器系统成本低；生产单位可以自主拥有。
（4）能满足“精细测绘”和“及时测绘”的需求。
二、在交通勘察设计中的应用及预期成果
1、能解决的问题：
在如今交通勘察设计中，制约公路设计的一个大问题就是设计工期紧、任务重。而在设计工期中，外业勘测的时间又占到不小的一部分。如果我们使用无人机低空航测技术，将大大的减少公路设计的时间和任务。而对于二级公路来说，无人机航测更存在着无可比拟的优势，缩短设计工期，提高地形图精度，外业GPS与航测相结合，达到系统的一体化外业流程，从而达到达到国内一流设计水平。
2、经济和社会效益：
目前，无人机航测遥感的应用范围已覆盖煤炭、石油、电力、交通规划、土地资源、城市规划等诸多领域，扩展到交通规划设计勘察、工程地质勘查、资源遥感调查、环境灾害遥感监测、水文地质调查、遥感图像处理与制作、多元地学数据复合、遥感技术咨询、数字制图、多媒体制作和数字沙盘研建等方面，形成了设计图高分辨率、地面探测以及与GIS、GPS和RS相结合的“3S”技术应用研究体系。在市场经济的大潮中呈现出快速发展的良好态势。
参考文献：
[1]彭晓东；林宗坚；；无人飞艇低空航测系统[J]；测绘科学；2009年04期
[2]何敬；李永树；鲁恒；任志明；；无人机影像的质量评定及几何处理研究[J]；测绘通报；2010年04期
[3]徐攻博；陈建平；阮祖洪；；低空无人机航摄应急响应试验[J]；大坝与安全；2009年S1期
论文作者:魏巍
论文发表刊物:《基层建设》2015年13期供稿
论文发表时间:2015/12/22
标签：遥感论文; 无人机论文; 低空论文; 系统论文; 比例尺论文; 交通论文; 飞行器论文; 《基层建设》2015年13期供稿论文;