无人机低空遥感影像的应用

无人机低空遥感影像的应用

刘娟娟何红

连云港市勘察测绘院有限公司江苏省222001

摘要：无人机遥感技术借助无人机和遥感平台来获取核心的遥感影像数据，其分辨率极高，快速高效，运行成本较低，同时还能够有效弥补卫星遥感以及航空遥感技术的不足。正是因为如此，无人机低空遥感技术在近年来得到飞速发展，并应用广泛。因此文章就无人机低空遥感影像的应用进行略述。

关键词：无人机；低空遥感影像；应用

当前，如何快速获取位置数据已经成为测绘地理信息行业研究的热点。传统的以卫星、航空器为平台的数据获取方法已经广泛应用，但是在中西部受天气影响较大的地区很难拍摄到符合要求的高分辨率影像，运用无人机为平台的低空遥感能很好地发挥优势。无人机作为卫星遥感不可缺少的补充手段，弥补了卫星光学遥感和普通航空摄影经常受云层遮挡获取不到影像的缺陷。

一、无人机低空遥感技术的概念

无人低空遥感系统，是一种以自动控制的无人机为平台，以机载遥感设备为有效载荷，飞行高度一般在1000m以下，获取规则重叠度影像，并按规定精度要求制作地理信息数据的航空摄影系统。通常由飞行平台、遥感设备、地面监控站、数据链路和应急装置等部分组成，具有成本低、精度高、分辨率高、效率高等特点。其所获得的高分辨率影像能够达到大比例尺地形图精度要求。

二、无人机低空遥感主要特点

（一）航摄效率高

无人机航摄效率较高，可以通过监控平台进行控制，进行针对性航拍，重点获取指定区域数据，针对不合格影像可以现场重新航拍。这类设备体积小，机动灵活，通过地面遥控快速采集影像，不需要专用跑道起降，受天气和空域管制的影响较小。此外无人机还可以抵达载人飞行器无法到达的空域或危险地区。

（二）影像分辨率高

影像主要以RGB三波段为主，可以挂载多光谱相机（R\G\B\NIR）、高光谱相机和激光雷达传感器，无人机低空遥感影像的最大优点是遥感影像空间分辨率高（厘米级）、影像清晰。工业无人机普遍采用索尼、尼康等高精度数码相机，高达4000万像素，可实现定距或定时拍照。所获取影像为真彩色数字影像，成图与实测误差已经满足1：500的地形图测量规范要求。

（三）数据处理速度快

影像数据处理速度快，现势性强。例如某国产软件Pips能实现对航空影像数据以及低空无人机影像数据的快速自动化处理，可完成从空中三角测量到各种比例尺的DEM、DOM、DLG等测绘产品的生产任务。特别是高性能计算机在测绘领域的应用，将数据处理速度显著提升。

（四）主要缺点

影像获取主要采用非量测型数码相机，像幅较小，数量较多，数据量较大。摄影时飞机姿态和位置任意性较大，影像航向重叠度和旁向重叠度都不够规则。影像间的比例尺不一致、旋偏角大、影像本身的畸变差较大等。这类影像是非标准遥感影像，实质是缺乏定向参数的数字影像，这些情况下实现自动空三是现有数字摄影测量的主要挑战。

三、无人机低空遥感影像的应用

随着时代的不断发展，无人机低空遥感影像应用越来越广泛，目前主要涉及到国土监测、地质灾害监测、环境监测、城市绿化监测以及应急保障等各个重要的领域。当然，在其余领域之中也会得到有效的使用，这需要在今后的研究之中进一步分析，让无人机低空遥感影像的应用更加全面。

（一）国土监测

对国土变化进行实时监测是目前国土监测的主要工作之一。传统的实地调查不仅方法滞后，同时也不能及时反应土地变化情况，并且卫星遥感数据需要较长的采购时间，其本身存在一定限制性，而且分辨率偏低，同样不能满足土地实时变化的监测。航空遥感会受到航空管制以及气候条件的制约，一旦面临突发情况，无法及时的到达监测区域。但是无人机的利用，就可以规避上述的缺点，及时发现非法开采、乱占耕地、破坏生态等现象，并且及时上报反馈加以制止。

（二）地质灾害监测

我国地质灾害频发，并且大部分灾害都集中在山地区域，不过因为云雾带来的影响，使得航空遥感无法获取清晰的影像。但是无人机凭借其自身的低空飞行能力，就可以避免云雾天气对其带来影响，并且无人机本身耗费的成本低廉，而且影像的分辨率较高，这样就可以及时掌握灾害情况，提供技术方面的支撑，并且这样的模式还可以保护作业人员的安全，防止人员安全事故发生。利用空间上无人机的低空图像与灾害信息的相互叠加，也可以将现状图最直观的呈现出来。

（三）环境监测

对于环境的监测主要放置在自然保护区、环境污染以及事故应急监测方面。因为保护区大部分都设立在交通不便的区域，并且位置偏，面积大，传统的调查无法满足监测的要求。但是无人机凭借其优势，就可以分辨出保护区内的实际情况，如水文地质与人类活动等，并且也可以对保护区被破坏的实际情况加以了解，做好针对性保护。无人机遥感还可以基于宏观的角度来观测器污染源的排放和分布情况，并且也可以对环境污染做好及时的跟踪，以便后续的取证处理。当突发环境事故的时候，因为恶劣环境的影响，无人机利用低空飞行，也可以掌握具体情况，从而为环境部门提供技术支持，以便后续方案的制定。就如，原本大连出现输油管线爆炸的事故，通过无人机，在恶劣的条件下进行低空的飞行，这样就及时的了解溢油情况，提供实时的监测数据，这样也方便后续的环境监测应急管理。

（四）城市绿化监测

城市绿地实际情况的监测是城市绿化监测的关键，这样可以有效的评价城市生态环境现状。通过无人机低空航摄，其本身的分辨率要比卫星影像分辨率高，并且也可以避免楼层阴影带来的影响，能更加确保数据的准确性。同时，复核城市绿化测定需求，为今后的生态管理提供强大的数据支撑。

（五）应急保障

自然灾害本身突发性较强，一旦灾害发生之后，需要及时的掌握情况，这样才可以针对性的处理，制定准确的救援方针，以此来保护救援效率与质量。无人机结合工作底图航拍作业法具有实时性强、影像分辨率高的特点，能够在高度危险地区进行作业，使得无人机遥感可以在自然灾害发生后能够迅速反应。通过对航摄影像快速拼接和处理，可以迅速准确反映现势状况，对于及时制定救援策略，提高救援效率起着极其重要的作用。通过高分辨率遥感影像和原有数据叠加，可以准确定位受灾区域的具体位置及边界，在ArcGIS软件中对房屋损毁数量、受灾面积的统计，再结合调查，进行灾害评估，为应急保障提供数据支持。如，在四川汶川大地震中，无人机遥感技术就得到很好的应用。

（六）其它领域

除开上述各个行业的利用之外，无人机在农业、气象以及水利等各行各业之中都得到广泛的应用，并且也可以在较短的时间内获取高分辨影响数据，最终提升行业工作效率，为其决策与规划提供数据支撑，确保决策更具科学性。

总而言之，在经济建设快速发展的时代下，测绘技术需要不断提升才能满足各个行业的观测需求。低空无人机遥感技术的使用，在提供测绘数据信息支撑的同时，也可以推动各行各业快速的发展。另外，基于低空无人机航摄遥感技术作为载体，将精准及权威的数据作为支撑，可以为政府及公众积极参与各行各业的建设与管理，提供直观、新颖与可视化的服务平台，也可以为其余的行业发展提供最有利的测绘保障条件。

参考文献：

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[2]王柯，付怡然，彭向阳，左志权，易琳，黄松波.无人机低空遥感技术进展及典型行业应用综述[J].测绘通报，2017（S1）

[3]孙振勇，王世平，彭万兵.无人机低空遥感技术在水文应急演练中的应用[J].水利水电快报，2017，38（06）

[4]郭世敏.基于无人机航摄影像的大比例尺测图及三维建模研究[D].昆明理工大学，2017

标注：“连云港市测绘科研项目（编号：LYGCHKY2017005）”