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初探無人機大面積航測的四大難點及解決措施
2021-05-26

隨著無人機技術的發展、智慧城市建設不斷推進,數字孿生、城市影像、三維建模等概念愈發與城市建設緊密聯系起來,地理、空間信息應用推陳出新,逐漸從二維向三維演進。

為深入貫徹落實“數字中國”戰略,自然資源部在十四五”時期把推進三維實景中國建設作為“基礎測繪轉型升級發展的重要任務之一,從商業上來說,這對于無人機航測領域和相關企業來說無疑是利好消息。但中國疆域廣袤,大面積實景建模也意味著更高難度的挑戰。現由于自然環境、技術發展、人才輸入等方面受限,無人機在大面積航測應用中,往往還存在諸多難點。

1、地理環境影響

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地形復雜會導致無人機航測難度增加

一般來說,在進行大面積航測任務時,囊括的地形更加復雜,特別是在高原、平原、丘陵、山地等多種地形雜糅的地區,視野盲區多、信號傳播不穩定、高原空氣稀薄等因素,會導致無人機作業半徑受限、動力不足等,影響無人機作業。

2、氣候條件影響

大面積航測意味著需要更多的作業時間,無人機外業受氣候影響較大,不同時間作業采集的光線、色彩、動態景別狀態不同,會導致采集的數據不統一,內業建模難度增加,甚至成果質量不達標導致重新作業。

3、技術影響

無人機航測是一項涉及多個技術領域的綜合應用,它對機體結構設計技術、機體材料技術、無線通信技術、飛行控制技術、人工智能和發動機技術等有較高的要求。當下各項技術參差不齊的發展態勢和多型無人飛行平臺與載荷集成度低的問題,一定程度上限制了無人機在大面積航測領域中的深度應用。

4、作業人員專業程度影響

由于大面積航測采集的數據量大、精度要求高,導致外業周期長、專業人才需求量大;內業建模時需進行大區劃分、分塊計算、數據合并,數據計算量增加、容錯率降低。整個作業過程面臨更多的問題,所以需要作業人員有足夠豐富的內外業經驗,才能從容應對作業過程中遇到的各種情況。

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正在工作的內業人員

針對上述問題,業內也在積極采取一些可行性方法使其得到改善。

一、分區航測+多機隊同步作業

在實施大面積航測時,可以結合測區地形地貌、氣候、交通及無人機性能等要素,并考慮像控點布設與測量的合理性、無人機起降場地預設等因素,將測區劃分成多個規則的區域,同時派遣多機隊進行分區航測,縮短外業周期,降低氣候變化對數據采集的影響,減少時間成本。

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將測區劃分成多個規則的區域,隨后進行多機隊同步作業

二、提速+擴大單張拍攝面積

提高無人機飛行速度,同時縮短拍攝時間間隔,可以增加采集數據的有效時間,提升作業效率;另外,雖然無人機影像像幅較小,但我們可以利用加大傳感器尺寸的方式或多相機拼接技術,來增大單張或單次拍攝照片的面積,以提升無人機單架次航攝總面積。當然這些也為無人機性能、無人機負載能力和相機研制提出了更高要求。

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作業中的垂直起降固定翼無人機

三、免像控+人工布設像控點相結合

由于無人機航攝大面積測區耗時較長,可將無人機免像控功能與人工布設像控點相結合,在地物特征不明顯區域等關鍵位置提前人工布設像控點,隨后在無人機航攝的同時進行像控點測量,這樣可以在保證數據準確的情況下,有效節約布設像控點和像控測量的時間,提高作業效率。

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正在布設像控點的作業人員

除此之外,無人機航測是一個專業性強、多學科交叉融合的領域,想要深入應用和發展,需加強無人機行業和測繪行業之間的信息交流,不斷吸納優秀專業人才參與到大面積航測的實際應用中來,為其提供更專業的意見和豐富的經驗。

微信截圖_20210526103327.png

利用無人機航測采集的數據建立的實景三維模型

無人機大面積航測應用是一個漫長的探索過程,雖然目前它還面臨很多問題,但這同時也說明了無人機在大面積航測應用中市場潛力巨大、發展空間充足。相信隨著無人飛行平臺的更新迭代、載荷升級和軟硬件技術的不斷發展,對推進無人機航測應用發展,實現實景三維中國任務建設落地有很大作用。期待新技術、新產品盡快到來,給無人機航測領域帶來全新發展。

初探無人機大面積航測的四大難點及解決措施
2021-05-26

隨著無人機技術的發展、智慧城市建設不斷推進,數字孿生、城市影像、三維建模等概念愈發與城市建設緊密聯系起來,地理、空間信息應用推陳出新,逐漸從二維向三維演進。

為深入貫徹落實“數字中國”戰略,自然資源部在十四五”時期把推進三維實景中國建設作為“基礎測繪轉型升級發展的重要任務之一,從商業上來說,這對于無人機航測領域和相關企業來說無疑是利好消息。但中國疆域廣袤,大面積實景建模也意味著更高難度的挑戰。現由于自然環境、技術發展、人才輸入等方面受限,無人機在大面積航測應用中,往往還存在諸多難點。

1、地理環境影響

 微信截圖_20210526102717.png

地形復雜會導致無人機航測難度增加

一般來說,在進行大面積航測任務時,囊括的地形更加復雜,特別是在高原、平原、丘陵、山地等多種地形雜糅的地區,視野盲區多、信號傳播不穩定、高原空氣稀薄等因素,會導致無人機作業半徑受限、動力不足等,影響無人機作業。

2、氣候條件影響

大面積航測意味著需要更多的作業時間,無人機外業受氣候影響較大,不同時間作業采集的光線、色彩、動態景別狀態不同,會導致采集的數據不統一,內業建模難度增加,甚至成果質量不達標導致重新作業。

3、技術影響

無人機航測是一項涉及多個技術領域的綜合應用,它對機體結構設計技術、機體材料技術、無線通信技術、飛行控制技術、人工智能和發動機技術等有較高的要求。當下各項技術參差不齊的發展態勢和多型無人飛行平臺與載荷集成度低的問題,一定程度上限制了無人機在大面積航測領域中的深度應用。

4、作業人員專業程度影響

由于大面積航測采集的數據量大、精度要求高,導致外業周期長、專業人才需求量大;內業建模時需進行大區劃分、分塊計算、數據合并,數據計算量增加、容錯率降低。整個作業過程面臨更多的問題,所以需要作業人員有足夠豐富的內外業經驗,才能從容應對作業過程中遇到的各種情況。

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正在工作的內業人員

針對上述問題,業內也在積極采取一些可行性方法使其得到改善。

一、分區航測+多機隊同步作業

在實施大面積航測時,可以結合測區地形地貌、氣候、交通及無人機性能等要素,并考慮像控點布設與測量的合理性、無人機起降場地預設等因素,將測區劃分成多個規則的區域,同時派遣多機隊進行分區航測,縮短外業周期,降低氣候變化對數據采集的影響,減少時間成本。

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將測區劃分成多個規則的區域,隨后進行多機隊同步作業

二、提速+擴大單張拍攝面積

提高無人機飛行速度,同時縮短拍攝時間間隔,可以增加采集數據的有效時間,提升作業效率;另外,雖然無人機影像像幅較小,但我們可以利用加大傳感器尺寸的方式或多相機拼接技術,來增大單張或單次拍攝照片的面積,以提升無人機單架次航攝總面積。當然這些也為無人機性能、無人機負載能力和相機研制提出了更高要求。

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作業中的垂直起降固定翼無人機

三、免像控+人工布設像控點相結合

由于無人機航攝大面積測區耗時較長,可將無人機免像控功能與人工布設像控點相結合,在地物特征不明顯區域等關鍵位置提前人工布設像控點,隨后在無人機航攝的同時進行像控點測量,這樣可以在保證數據準確的情況下,有效節約布設像控點和像控測量的時間,提高作業效率。

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正在布設像控點的作業人員

除此之外,無人機航測是一個專業性強、多學科交叉融合的領域,想要深入應用和發展,需加強無人機行業和測繪行業之間的信息交流,不斷吸納優秀專業人才參與到大面積航測的實際應用中來,為其提供更專業的意見和豐富的經驗。

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利用無人機航測采集的數據建立的實景三維模型

無人機大面積航測應用是一個漫長的探索過程,雖然目前它還面臨很多問題,但這同時也說明了無人機在大面積航測應用中市場潛力巨大、發展空間充足。相信隨著無人飛行平臺的更新迭代、載荷升級和軟硬件技術的不斷發展,對推進無人機航測應用發展,實現實景三維中國任務建設落地有很大作用。期待新技術、新產品盡快到來,給無人機航測領域帶來全新發展。

淺析無人機在應急救援領域中的應用發展
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