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    初探無(wú)人機大面積航測的四大難點(diǎn)及解決措施
    2021-05-26

    隨著(zhù)無(wú)人機技術(shù)的發(fā)展、智慧城市建設不斷推進(jìn),數字孿生、城市影像、三維建模等概念愈發(fā)與城市建設緊密聯(lián)系起來(lái),地理、空間信息應用推陳出新,逐漸從二維向三維演進(jìn)。

    為深入貫徹落實(shí)“數字中國”戰略,自然資源部在十四五”時(shí)期把推進(jìn)三維實(shí)景中國建設作為“基礎測繪轉型升級發(fā)展的重要任務(wù)之一,從商業(yè)上來(lái)說(shuō),這對于無(wú)人機航測領(lǐng)域和相關(guān)企業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是利好消息。但中國疆域廣袤,大面積實(shí)景建模也意味著(zhù)更高難度的挑戰?,F由于自然環(huán)境、技術(shù)發(fā)展、人才輸入等方面受限,無(wú)人機在大面積航測應用中,往往還存在諸多難點(diǎn)。

    1、地理環(huán)境影響

     微信截圖_20210526102717.png

    地形復雜會(huì )導致無(wú)人機航測難度增加

    一般來(lái)說(shuō),在進(jìn)行大面積航測任務(wù)時(shí),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(huì )導致無(wú)人機作業(yè)半徑受限、動(dòng)力不足等,影響無(wú)人機作業(yè)。

    2、氣候條件影響

    大面積航測意味著(zhù)需要更多的作業(yè)時(shí)間,無(wú)人機外業(yè)受氣候影響較大,不同時(shí)間作業(yè)采集的光線(xiàn)、色彩、動(dòng)態(tài)景別狀態(tài)不同,會(huì )導致采集的數據不統一,內業(yè)建模難度增加,甚至成果質(zhì)量不達標導致重新作業(yè)。

    3、技術(shù)影響

    無(wú)人機航測是一項涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的綜合應用,它對機體結構設計技術(shù)、機體材料技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、飛行控制技術(shù)、人工智能和發(fā)動(dòng)機技術(shù)等有較高的要求。當下各項技術(shù)參差不齊的發(fā)展態(tài)勢和多型無(wú)人飛行平臺與載荷集成度低的問(wèn)題,一定程度上限制了無(wú)人機在大面積航測領(lǐng)域中的深度應用。

    4、作業(yè)人員專(zhuān)業(yè)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(yè)周期長(cháng)、專(zhuān)業(yè)人才需求量大;內業(yè)建模時(shí)需進(jìn)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(gè)作業(yè)過(guò)程面臨更多的問(wèn)題,所以需要作業(yè)人員有足夠豐富的內外業(yè)經(jīng)驗,才能從容應對作業(yè)過(guò)程中遇到的各種情況。

     微信截圖_20210526102737.png

    正在工作的內業(yè)人員

    針對上述問(wèn)題,業(yè)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(yè)

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

    微信截圖_20210526102729.png

    將測區劃分成多個(gè)規則的區域,隨后進(jìn)行多機隊同步作業(yè)

    二、提速+擴大單張拍攝面積

    提高無(wú)人機飛行速度,同時(shí)縮短拍攝時(shí)間間隔,可以增加采集數據的有效時(shí)間,提升作業(yè)效率;另外,雖然無(wú)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(shù),來(lái)增大單張或單次拍攝照片的面積,以提升無(wú)人機單架次航攝總面積。當然這些也為無(wú)人機性能、無(wú)人機負載能力和相機研制提出了更高要求。

     微信截圖_20210526102746.png

    作業(yè)中的垂直起降固定翼無(wú)人機

    三、免像控+人工布設像控點(diǎn)相結合

    由于無(wú)人機航攝大面積測區耗時(shí)較長(cháng),可將無(wú)人機免像控功能與人工布設像控點(diǎn)相結合,在地物特征不明顯區域等關(guān)鍵位置提前人工布設像控點(diǎn),隨后在無(wú)人機航攝的同時(shí)進(jìn)行像控點(diǎn)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(diǎn)和像控測量的時(shí)間,提高作業(yè)效率。

     微信截圖_20210526102754.png

    正在布設像控點(diǎn)的作業(yè)人員

    除此之外,無(wú)人機航測是一個(gè)專(zhuān)業(yè)性強、多學(xué)科交叉融合的領(lǐng)域,想要深入應用和發(fā)展,需加強無(wú)人機行業(yè)和測繪行業(yè)之間的信息交流,不斷吸納優(yōu)秀專(zhuān)業(yè)人才參與到大面積航測的實(shí)際應用中來(lái),為其提供更專(zhuān)業(yè)的意見(jiàn)和豐富的經(jīng)驗。

    微信截圖_20210526103327.png

    利用無(wú)人機航測采集的數據建立的實(shí)景三維模型

    無(wú)人機大面積航測應用是一個(gè)漫長(cháng)的探索過(guò)程,雖然目前它還面臨很多問(wèn)題,但這同時(shí)也說(shuō)明了無(wú)人機在大面積航測應用中市場(chǎng)潛力巨大、發(fā)展空間充足。相信隨著(zhù)無(wú)人飛行平臺的更新迭代、載荷升級和軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展,對推進(jìn)無(wú)人機航測應用發(fā)展,實(shí)現實(shí)景三維中國任務(wù)建設落地有很大作用。期待新技術(shù)、新產(chǎn)品盡快到來(lái),給無(wú)人機航測領(lǐng)域帶來(lái)全新發(fā)展。

    初探無(wú)人機大面積航測的四大難點(diǎn)及解決措施
    2021-05-26

    隨著(zhù)無(wú)人機技術(shù)的發(fā)展、智慧城市建設不斷推進(jìn),數字孿生、城市影像、三維建模等概念愈發(fā)與城市建設緊密聯(lián)系起來(lái),地理、空間信息應用推陳出新,逐漸從二維向三維演進(jìn)。

    為深入貫徹落實(shí)“數字中國”戰略,自然資源部在十四五”時(shí)期把推進(jìn)三維實(shí)景中國建設作為“基礎測繪轉型升級發(fā)展的重要任務(wù)之一,從商業(yè)上來(lái)說(shuō),這對于無(wú)人機航測領(lǐng)域和相關(guān)企業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是利好消息。但中國疆域廣袤,大面積實(shí)景建模也意味著(zhù)更高難度的挑戰?,F由于自然環(huán)境、技術(shù)發(fā)展、人才輸入等方面受限,無(wú)人機在大面積航測應用中,往往還存在諸多難點(diǎn)。

    1、地理環(huán)境影響

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    地形復雜會(huì )導致無(wú)人機航測難度增加

    一般來(lái)說(shuō),在進(jìn)行大面積航測任務(wù)時(shí),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(huì )導致無(wú)人機作業(yè)半徑受限、動(dòng)力不足等,影響無(wú)人機作業(yè)。

    2、氣候條件影響

    大面積航測意味著(zhù)需要更多的作業(yè)時(shí)間,無(wú)人機外業(yè)受氣候影響較大,不同時(shí)間作業(yè)采集的光線(xiàn)、色彩、動(dòng)態(tài)景別狀態(tài)不同,會(huì )導致采集的數據不統一,內業(yè)建模難度增加,甚至成果質(zhì)量不達標導致重新作業(yè)。

    3、技術(shù)影響

    無(wú)人機航測是一項涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的綜合應用,它對機體結構設計技術(shù)、機體材料技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、飛行控制技術(shù)、人工智能和發(fā)動(dòng)機技術(shù)等有較高的要求。當下各項技術(shù)參差不齊的發(fā)展態(tài)勢和多型無(wú)人飛行平臺與載荷集成度低的問(wèn)題,一定程度上限制了無(wú)人機在大面積航測領(lǐng)域中的深度應用。

    4、作業(yè)人員專(zhuān)業(yè)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(yè)周期長(cháng)、專(zhuān)業(yè)人才需求量大;內業(yè)建模時(shí)需進(jìn)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(gè)作業(yè)過(guò)程面臨更多的問(wèn)題,所以需要作業(yè)人員有足夠豐富的內外業(yè)經(jīng)驗,才能從容應對作業(yè)過(guò)程中遇到的各種情況。

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    正在工作的內業(yè)人員

    針對上述問(wèn)題,業(yè)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(yè)

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

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    將測區劃分成多個(gè)規則的區域,隨后進(jìn)行多機隊同步作業(yè)

    二、提速+擴大單張拍攝面積

    提高無(wú)人機飛行速度,同時(shí)縮短拍攝時(shí)間間隔,可以增加采集數據的有效時(shí)間,提升作業(yè)效率;另外,雖然無(wú)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(shù),來(lái)增大單張或單次拍攝照片的面積,以提升無(wú)人機單架次航攝總面積。當然這些也為無(wú)人機性能、無(wú)人機負載能力和相機研制提出了更高要求。

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    作業(yè)中的垂直起降固定翼無(wú)人機

    三、免像控+人工布設像控點(diǎn)相結合

    由于無(wú)人機航攝大面積測區耗時(shí)較長(cháng),可將無(wú)人機免像控功能與人工布設像控點(diǎn)相結合,在地物特征不明顯區域等關(guān)鍵位置提前人工布設像控點(diǎn),隨后在無(wú)人機航攝的同時(shí)進(jìn)行像控點(diǎn)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(diǎn)和像控測量的時(shí)間,提高作業(yè)效率。

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    正在布設像控點(diǎn)的作業(yè)人員

    除此之外,無(wú)人機航測是一個(gè)專(zhuān)業(yè)性強、多學(xué)科交叉融合的領(lǐng)域,想要深入應用和發(fā)展,需加強無(wú)人機行業(yè)和測繪行業(yè)之間的信息交流,不斷吸納優(yōu)秀專(zhuān)業(yè)人才參與到大面積航測的實(shí)際應用中來(lái),為其提供更專(zhuān)業(yè)的意見(jiàn)和豐富的經(jīng)驗。

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    利用無(wú)人機航測采集的數據建立的實(shí)景三維模型

    無(wú)人機大面積航測應用是一個(gè)漫長(cháng)的探索過(guò)程,雖然目前它還面臨很多問(wèn)題,但這同時(shí)也說(shuō)明了無(wú)人機在大面積航測應用中市場(chǎng)潛力巨大、發(fā)展空間充足。相信隨著(zhù)無(wú)人飛行平臺的更新迭代、載荷升級和軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展,對推進(jìn)無(wú)人機航測應用發(fā)展,實(shí)現實(shí)景三維中國任務(wù)建設落地有很大作用。期待新技術(shù)、新產(chǎn)品盡快到來(lái),給無(wú)人機航測領(lǐng)域帶來(lái)全新發(fā)展。

    人民日報海外版:國產(chǎn)無(wú)人機賦能千行百業(yè)
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