ck-gy04測繪鷹——固定翼無人機的一種機型。
8月10日，國家測繪局利用無人機成功獲取舟曲災后高分辨率影像，無人機低空遙感技術再次進入人們視野。
■ 核心提示
甘肅舟曲縣突發(fā)特大泥石流災害后，國家測繪局利用無人機成功獲取舟曲災后高分辨率影像。早在上世紀90年代末，我國成立了專門的無人機系統(tǒng)研究小組，自主研制無人機低空航測技術。經(jīng)過十年發(fā)展，飛行平臺輕小型化，成像傳感器系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件的研發(fā)三大技術難題都已得到解決，無人機低空航測已在抗震救災、社會管理、城市規(guī)劃等方面發(fā)揮了積極作用。
■ 將新聞進行到底
8月7日晚至8日凌晨，甘肅舟曲縣突發(fā)特大泥石流災害。
8月10日，在蘭州軍區(qū)空管部門支持下，國家測繪局利用無人機成功獲取舟曲災后高分辨率影像。無人機低空遙感技術再次進入人們視野。
此前，該技術曾在國土管理、城市規(guī)劃、社會安全、抗震救災等方面發(fā)揮積極作用。
災情就是命令，速度就是一切！這次航測是對無人機技術的又一次重大考驗——
2天4小時30分 完成舟曲災后無人機低空航測任務
“甘肅舟曲發(fā)生特大泥石流災害后，8月8日凌晨接到國家測繪局通知，10日完成第一張舟曲災后高分辨率影像，僅用時兩天。無人機距地面飛行相對高760米左右，繞舟曲飛行20平方公里，完成航拍僅用30分鐘。成功傘降，15厘米的高分辨率影像拼接成功，傳回北京，僅用四個小時。” 低空航測舟曲災后高分辨率影像負責人、北京朗天博泰科技有限公司總經(jīng)理白瑞杰說。
此次獲取甘肅舟曲災后高分辨率影像，使用的是一種翼展約3米、機身長約兩米、機重約20公斤的固定翼無人機。舟曲地形特殊，高差大，間有側風，并且軟件數(shù)據(jù)處理速度相對較慢。
[page]為解決這兩個困難，出發(fā)前，白瑞杰帶領團隊針對軟件數(shù)據(jù)處理速度慢的問題進行升級，把原來注重精度、忽視處理速度的常規(guī)測繪軟件，升級為應急救災軟件：略微降低精度，處理速度卻成倍增加。同時，在趕往舟曲的路上，工作人員又進行了減輕機身重量、調(diào)節(jié)機身配重、增加飛機發(fā)動機馬力等方面的飛機改造。
白瑞杰介紹，無人機和軟件都是自主開發(fā)研制，因此改造起來非常快。經(jīng)改造后，它能成功應對復雜的地形和惡劣的氣候條件，滿足救災應急需要。之后，我們及時把影像傳給有關部門，這對科學評估災情、制定周密及時的救援方案起了重要作用。
無人機航測是與衛(wèi)星遙感、大航空遙感兩者并列的航空遙感技術——
無人機低空航測系統(tǒng)的“三大件”
中國測繪科學研究院院長林宗堅教授介紹，一般來講，uav（Unmanned Aerial Vehicles）是指無人飛行器，包括固定翼無人機，旋翼無人機和無人飛艇等，可統(tǒng)稱為無人機。
飛行平臺、成像傳感器系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件是無人機低空航測系統(tǒng)的“三大件”，林宗堅說。
對于無人機航測系統(tǒng)的定義非常泛泛。“是以先進的無人機遙感技術和衛(wèi)星導航定位技術為核心，將無人機作為飛行平臺，以先進的全自動化攝影測量工作站為處理平臺，通過計算機飛行控制系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)，以及3S（gps衛(wèi)星導航、GIS地理信息系統(tǒng)、RS遙感）技術的集成、定制，成為一套基于無人機遙感技術的快速獲取及處理系統(tǒng)。”白瑞杰告訴筆者。
現(xiàn)在衛(wèi)星遙感和有人駕駛飛機的普通航空（或稱大航空）遙感十分發(fā)達，然而在及時性和精確性上還明顯不足——
及時精確 無人機更勝一籌
林宗堅介紹，A地與B地相距500公里，假設兩地間修建一條鐵路，工程規(guī)劃急需1米分辨率影像。若用某顆具有1米分辨率的衛(wèi)星，每天軌道成像寬度僅為11公里。即便保證天天晴日，也得需要整整一個半月，顯然速度太慢。有人駕駛的大飛機航測雖然靈活性稍好，但會受制于陰云天氣，很難滿足“需要的時候就能有”的服務需求。
精確性上，與衛(wèi)星遙感影像分辨率最高達0.3米相比，無人機低空航測可以精確到5厘米（與1∶500地圖分辨率相匹配），并且還能生成實地的三維景觀數(shù)據(jù)。
“無人機可以在陰云天氣攝影。它飛得低，可以距地面50米飛行，根據(jù)光度學中“照度的距離平方反比定律”，獲取的影像會格外清晰；它飛得慢，航速每小時幾十公里，能靈活應付地形復雜條件，得到精準影像。”林宗堅認為，無人機另一大優(yōu)勢還在于，制造成本低，不需要專門的機場和飛行員，而且起降靈活。
為彌補衛(wèi)星遙感和大飛機遙感存在的缺陷，趕超發(fā)達國家有人駕駛小飛機技術，早在1999年，受國土資源部委托，由林宗堅領銜，成立專門的無人機系統(tǒng)研究小組，自主研制無人機低空航測技術——
[page]三大技術 10年攻關無人機低空航測
林宗堅介紹，低空飛行雖具有光學優(yōu)勢，不過在研制過程中，低空飛行的安全性也成了最大問題。低空飛行需要無人機飛行平臺輕、小，而飛行平臺的輕小型化，必然要求傳感器載荷的輕小型化，傳感器系統(tǒng)輕小型化還受到高分辨率、高精度測繪的挑戰(zhàn)。因此，怎樣通過特殊的技術設計實現(xiàn)飛行平臺輕小型化、傳感器系統(tǒng)輕小型化和高精度測繪相配合的目標，并研制出專門的攝影測量數(shù)據(jù)處理軟件，三大技術難題擺在研究小組面前。
經(jīng)過研究小組的艱苦攻關，能保證安全性和影像清晰的最低航速問題、起飛載重與起飛離地速度關系問題、飛行控制水平以及應對低空湍流飛行性能問題均一一得到解決。
飛行平臺輕小型化，要求不能搭載一般有人駕駛飛機使用的重達百公斤的高檔航空相機。然而，大多數(shù)無人機航攝系統(tǒng)，都是輕小型固定翼無人機攜載一個普通數(shù)碼相機，這種普通的單相機系統(tǒng)，攝取的影像幅面過小，造成飛行攝影效率和后續(xù)處理（尤其是人工測圖）效率低下。林宗堅說：“我們經(jīng)過反復試驗，在單個數(shù)碼相機的基礎上研制出雙拼組合寬角相機，擴大面陣傳感器容量，形成組合寬角視場：提高基高比和高程量測精度；增加航帶影像的地面覆蓋寬度，提高飛行作業(yè)效率以及減少野外控制點的布設數(shù)量。”
成功研制出飛行平臺和成像傳感器系統(tǒng)后，數(shù)據(jù)處理軟件的研發(fā)就提上了議事日程。“考慮到低空無人機航測面臨的一系列特殊問題，我們成功研發(fā)出具有自主版權的MAP-AT（現(xiàn)代航測自動空中三角測量）軟件。”該軟件在繼承國內(nèi)外先進航測軟件已有優(yōu)點的基礎上，增加針對低空大傾角影像變形大的連接點自動選取失敗而設計的自動檢查和人工操作彌補功能；與組合寬角相機配套的影像拼接裁切與誤差檢查功能；支持建筑物景觀三維模型構建的功能等。
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“要學習無人機低空航測技術，一定會來中國。”
未來的遙感市場將三分天下，衛(wèi)星遙感、大飛機遙感、無人機低空航測各分得一杯羹。
林宗堅解釋，三種遙感技術各有特色：飛行高度不同，飛行速度有差，飛行條件要求不一，影像分辨率精度各異。因此，這就決定了它們的航測范圍有別：衛(wèi)星遙感適合全球、全國航測；大飛機遙感適合全國、全省航測；而無人機遙感航測在市、縣范圍更有得天獨厚的優(yōu)勢。
雖然美國首先發(fā)明無人機并把它用于軍事，但把軍用轉(zhuǎn)為民用，做的最好的國家是中國。林宗堅說，世界范圍看，我國的民用輕小型無人機低空航測已處于國際領先水平。
林宗堅同時說，我國有無人機制造公司100多家，但它們的技術水平參差不齊。如何用先進的技術“武裝”和提高這些公司的技術水平，更好的為現(xiàn)代化建設服務，繼續(xù)保持我國在國際上的領先優(yōu)勢，已成為必須面對的問題。
他表示，無人機低空航測已在抗震救災、社會管理、城市規(guī)劃等方面發(fā)揮了積極作用。現(xiàn)在國家西部大開發(fā)、新農(nóng)村建設掀起高潮，相信在中國，無人機有廣闊的市場和非常好的應用前景。
“如果有外國留學生學習無人機低空航測技術，一定會來中國。”林宗堅笑著說。(實習生 王昊魁)
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