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Art and Science

低空无人机航摄遥感测绘技术在测绘领域的应用分析

作者

田春艳

湖南省永顺县自然资源局石堤镇自然资源所

传统的测绘方式受成本高、周期长、环境适应性较差的限制,无人机以灵活的机动、高分辨率的影像获取、快速的响应能力,为中小范围测绘、应急监测、复杂环境作业等提供高效的解决方案。目前,这一技术已经在灾害评估、城市规划、农业监测中得到了广泛地应用,但是它的进一步普及还面临着传感器精度和数据处理效率方面的挑战。本文对其核心优势和应用策略进行分析,并对无人机航摄技术的实践价值和发展方向进行论述。

一、低空无人机航摄技术的核心优势

1.高精度与高效率

其一,低空无人机可以航拍飞行高度低、使用高分辨率摄像设备准确拍摄地面细节。这一低空飞行特点使无人机获取数据时能够得到更高空间分辨率,从而提高图像的准确性。它对开展地形测绘、城市规划、农田监测方面都有着十分重要的意义。例如,在执行地理信息系统(GIS)的数据收集任务时,低空无人机有能力提供精确的地物识别服务,以确保数据的可靠性和准确度[1]。其二,低空无人机航摄技术效率高。在常规航空航拍或者地面测绘的方法下,一般都要耗费很多人力、物力、时间,同时还受天气以及地形的限制。

2.灵活性与适应性

相较于传统测绘手段,低空无人机可以在地形复杂、环境变化的情况下完成任务,表现出了超强的适应能力。在山区、森林、城市建筑密集区这些用常规测绘方法很难涵盖的地区,低空无人机凭借灵活多变的飞行模式,可以成功跨越障碍物并完成优质影像获取。无人机飞行高度及路径可依据任务需要灵活调节,从而实现对不同地形的准确摄影,确保资料全面、准确[2]。

3.低成本与低门槛

其一,低空无人机购置成本与运行成本都比较低廉。传统航空测绘一般对飞机租赁费用、燃油费用、飞行员报酬要求很高,低空无人机通过降低购置费用及运营成本,显著降低测绘任务总成本[3]。其二,低空无人机作业流程更灵活,可满足不同尺度、不同复杂度测绘需求。对中小规模测绘任务而言,无人机可快速布放且效率较高,传统方法则可能需繁琐的前期准备及较长的作业周期。

二、无人机航摄遥感测绘技术的应用策略

1.技术选择与优化策略

无人机航摄遥感测绘技术应用中技术选择和优化策略是关键。其一,技术选择要依据具体测绘任务需要,测绘区域特点和期望数据质量等因素做出合理评判。无人机航摄技术主要由各种传感器及数据采集方式组成,其中常用的是光学传感器、红外传感器、激光雷达(LiDAR)、多光谱传感器。这几种传感器各有其优点及适用场景,故在选型时需考虑测绘精度、环境条件、作业成本[4]。其二,优化策略以促进数据采集效率与准确性为核心。为达到这一目的,必须先从飞行规划上对航线进行优化设计,以保证航线重叠度与飞行高度符合数据采集的要求,才能得到更全面、准确的信息。

2.数据处理与融合策略

数据处理就是对无人机采集到的原始遥感数据去噪、校正、分析、解译等处理,其目的在于提取出宝贵的信息,数据融合就是把不同传感器采集到的数据融合在一起,这样就弥补单一数据源存在的缺陷,增强数据全面性、准确性。为达到这个目的,需要确保数据预处理的准确性,这包括图像的几何矫正、辐射矫正、大气矫正等方面。几何校正主要是解决无人机姿态变化和地球曲率引起的影像畸变,保证影像和真实地面坐标之间的一一对应;辐射校正的目的是为消减不同传感器之间的辐射偏差,并确保各个传感器的数据具有可比较性。

3.行业应用场景拓展策略

随着科技的持续发展与革新,扩大行业应用场景已成为企业增强竞争力、扩大市场份额的重点。其一,企业要对现有技术应用范围进行深入剖析,确定潜在市场需求,根据实际情况准确定位。如在人工智能、大数据、物联网等技术不断成熟的今天,很多传统行业都逐渐进行数字化转型。其二,着眼于长航时、远距离、高精度测绘技术的研究和开发,增强对复杂地形的适应能力。针对偏远山区测绘作业的特殊需求,企业应重点突破无人机长续航电池技术、高精度定位导航(如北斗增强系统)及智能避障系统的融合应用。比如通过优化动力系统和轻量化设计来增加无人机在山区环境中的工作时间。

以湖南省永顺县为例,该县位于云贵高原以东和武陵山的交界处,地形复杂多变,涉及中山、中低山、溶洞等不同地貌类型。传统的测绘方法对于溶洞探测和断裂构造调查任务都面临着巨大的挑战。利用低空无人机的航摄技术,并结合激光雷达(LiDAR)与多光谱传感器,成功地达到了预定的目标:(1)无人机灵活穿越山峦溪谷,高效获取高分辨率影像,精准绘制断裂构造(例如北东向,北西向断裂就有 40 多处)的空间分布。(2)对车坪黑洞(长 1017 米,面积 3.5 万平方米)等 180 余个溶洞进行三维建模,通过影像与激光雷达数据融合,清楚地显示了该剖面的化学沉积特征,可为地质保护与旅游开发提供数据支持。

三、结语

低空无人机航摄遥感测绘技术正凭借自身特有的优势重塑着现代测绘作业模式。通过传感器优化配置、智能航线规划、多源数据融合等措施,显著提高测绘数据准确性和时效性,可为灾害应急和资源调查提供可靠支撑。今后随着人工智能和 5G 技术深度结合,无人机航摄技术会不断朝着自动化和智能化的方向发展,并进一步扩展到实景三维建模领域、动态监测和其他场景的潜在应用,促进测绘行业朝着高效化和精准化方向发展。

参考文献

[1]张典运.低空无人机航摄遥感测绘技术在测绘领域中的应用探索[J].数码-移动生活,2023:445-447.

[2]陈东.测绘工程低空无人机遥感技术研究[J].2024(10):76-78.

[3]崔熙玉.低空无人机遥感技术在矿山测绘中的运用探讨[J].现代盐化工,2024,51(5):56-58.

[4]严兵.简述工程测绘中无人机遥感测绘技术的应用[J].港工技术,2023,60(2):78-81.