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初探无人机大面积航测的四大难点及解决措施
2021-05-26

随着无人机技术的发展、智慧城市建设不断推进,数字孪生、城市影像、三维建模等概念愈发与城市建设紧密联系起来,地理、空间信息应用推陈出新,逐渐从二维向三维演进。

为深入贯彻落实“数字中国”战略,自然资源部在十四五”时期把推进三维实景中国建设作为“基础测绘转型升级发展的重要任务之一,从商业上来说,这对于无人机航测领域和相关企业来说无疑是利好消息。但中国疆域广袤,大面积实景建模也意味着更高难度的挑战。现由于自然环境、技术发展、人才输入等方面受限,无人机在大面积航测应用中,往往还存在诸多难点。

1、地理环境影响

 微信截图_20210526102717.png

地形复杂会导致无人机航测难度增加

一般来说,在进行大面积航测任务时,囊括的地形更加复杂,特别是在高原、平原、丘陵、山地等多种地形杂糅的地区,视野盲区多、信号传播不稳定、高原空气稀薄等因素,会导致无人机作业半径受限、动力不足等,影响无人机作业。

2、气候条件影响

大面积航测意味着需要更多的作业时间,无人机外业受气候影响较大,不同时间作业采集的光线、色彩、动态景别状态不同,会导致采集的数据不统一,内业建模难度增加,甚至成果质量不达标导致重新作业。

3、技术影响

无人机航测是一项涉及多个技术领域的综合应用,它对机体结构设计技术、机体材料技术、无线通信技术、飞行控制技术、人工智能和发动机技术等有较高的要求。当下各项技术参差不齐的发展态势和多型无人飞行平台与载荷集成度低的问题,一定程度上限制了无人机在大面积航测领域中的深度应用。

4、作业人员专业程度影响

由于大面积航测采集的数据量大、精度要求高,导致外业周期长、专业人才需求量大;内业建模时需进行大区划分、分块计算、数据合并,数据计算量增加、容错率降低。整个作业过程面临更多的问题,所以需要作业人员有足够丰富的内外业经验,才能从容应对作业过程中遇到的各种情况。

 微信截图_20210526102737.png

正在工作的内业人员

针对上述问题,业内也在积极采取一些可行性方法使其得到改善。

一、分区航测+多机队同步作业

在实施大面积航测时,可以结合测区地形地貌、气候、交通及无人机性能等要素,并考虑像控点布设与测量的合理性、无人机起降场地预设等因素,将测区划分成多个规则的区域,同时派遣多机队进行分区航测,缩短外业周期,降低气候变化对数据采集的影响,减少时间成本。

微信截图_20210526102729.png

将测区划分成多个规则的区域,随后进行多机队同步作业

二、提速+扩大单张拍摄面积

提高无人机飞行速度,同时缩短拍摄时间间隔,可以增加采集数据的有效时间,提升作业效率;另外,虽然无人机影像像幅较小,但我们可以利用加大传感器尺寸的方式或多相机拼接技术,来增大单张或单次拍摄照片的面积,以提升无人机单架次航摄总面积。当然这些也为无人机性能、无人机负载能力和相机研制提出了更高要求。

 微信截图_20210526102746.png

作业中的垂直起降固定翼无人机

三、免像控+人工布设像控点相结合

由于无人机航摄大面积测区耗时较长,可将无人机免像控功能与人工布设像控点相结合,在地物特征不明显区域等关键位置提前人工布设像控点,随后在无人机航摄的同时进行像控点测量,这样可以在保证数据准确的情况下,有效节约布设像控点和像控测量的时间,提高作业效率。

 微信截图_20210526102754.png

正在布设像控点的作业人员

除此之外,无人机航测是一个专业性强、多学科交叉融合的领域,想要深入应用和发展,需加强无人机行业和测绘行业之间的信息交流,不断吸纳优秀专业人才参与到大面积航测的实际应用中来,为其提供更专业的意见和丰富的经验。

微信截图_20210526103327.png

利用无人机航测采集的数据建立的实景三维模型

无人机大面积航测应用是一个漫长的探索过程,虽然目前它还面临很多问题,但这同时也说明了无人机在大面积航测应用中市场潜力巨大、发展空间充足。相信随着无人飞行平台的更新迭代、载荷升级和软硬件技术的不断发展,对推进无人机航测应用发展,实现实景三维中国任务建设落地有很大作用。期待新技术、新产品尽快到来,给无人机航测领域带来全新发展。

初探无人机大面积航测的四大难点及解决措施
2021-05-26

随着无人机技术的发展、智慧城市建设不断推进,数字孪生、城市影像、三维建模等概念愈发与城市建设紧密联系起来,地理、空间信息应用推陈出新,逐渐从二维向三维演进。

为深入贯彻落实“数字中国”战略,自然资源部在十四五”时期把推进三维实景中国建设作为“基础测绘转型升级发展的重要任务之一,从商业上来说,这对于无人机航测领域和相关企业来说无疑是利好消息。但中国疆域广袤,大面积实景建模也意味着更高难度的挑战。现由于自然环境、技术发展、人才输入等方面受限,无人机在大面积航测应用中,往往还存在诸多难点。

1、地理环境影响

 微信截图_20210526102717.png

地形复杂会导致无人机航测难度增加

一般来说,在进行大面积航测任务时,囊括的地形更加复杂,特别是在高原、平原、丘陵、山地等多种地形杂糅的地区,视野盲区多、信号传播不稳定、高原空气稀薄等因素,会导致无人机作业半径受限、动力不足等,影响无人机作业。

2、气候条件影响

大面积航测意味着需要更多的作业时间,无人机外业受气候影响较大,不同时间作业采集的光线、色彩、动态景别状态不同,会导致采集的数据不统一,内业建模难度增加,甚至成果质量不达标导致重新作业。

3、技术影响

无人机航测是一项涉及多个技术领域的综合应用,它对机体结构设计技术、机体材料技术、无线通信技术、飞行控制技术、人工智能和发动机技术等有较高的要求。当下各项技术参差不齐的发展态势和多型无人飞行平台与载荷集成度低的问题,一定程度上限制了无人机在大面积航测领域中的深度应用。

4、作业人员专业程度影响

由于大面积航测采集的数据量大、精度要求高,导致外业周期长、专业人才需求量大;内业建模时需进行大区划分、分块计算、数据合并,数据计算量增加、容错率降低。整个作业过程面临更多的问题,所以需要作业人员有足够丰富的内外业经验,才能从容应对作业过程中遇到的各种情况。

 微信截图_20210526102737.png

正在工作的内业人员

针对上述问题,业内也在积极采取一些可行性方法使其得到改善。

一、分区航测+多机队同步作业

在实施大面积航测时,可以结合测区地形地貌、气候、交通及无人机性能等要素,并考虑像控点布设与测量的合理性、无人机起降场地预设等因素,将测区划分成多个规则的区域,同时派遣多机队进行分区航测,缩短外业周期,降低气候变化对数据采集的影响,减少时间成本。

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将测区划分成多个规则的区域,随后进行多机队同步作业

二、提速+扩大单张拍摄面积

提高无人机飞行速度,同时缩短拍摄时间间隔,可以增加采集数据的有效时间,提升作业效率;另外,虽然无人机影像像幅较小,但我们可以利用加大传感器尺寸的方式或多相机拼接技术,来增大单张或单次拍摄照片的面积,以提升无人机单架次航摄总面积。当然这些也为无人机性能、无人机负载能力和相机研制提出了更高要求。

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作业中的垂直起降固定翼无人机

三、免像控+人工布设像控点相结合

由于无人机航摄大面积测区耗时较长,可将无人机免像控功能与人工布设像控点相结合,在地物特征不明显区域等关键位置提前人工布设像控点,随后在无人机航摄的同时进行像控点测量,这样可以在保证数据准确的情况下,有效节约布设像控点和像控测量的时间,提高作业效率。

 微信截图_20210526102754.png

正在布设像控点的作业人员

除此之外,无人机航测是一个专业性强、多学科交叉融合的领域,想要深入应用和发展,需加强无人机行业和测绘行业之间的信息交流,不断吸纳优秀专业人才参与到大面积航测的实际应用中来,为其提供更专业的意见和丰富的经验。

微信截图_20210526103327.png

利用无人机航测采集的数据建立的实景三维模型

无人机大面积航测应用是一个漫长的探索过程,虽然目前它还面临很多问题,但这同时也说明了无人机在大面积航测应用中市场潜力巨大、发展空间充足。相信随着无人飞行平台的更新迭代、载荷升级和软硬件技术的不断发展,对推进无人机航测应用发展,实现实景三维中国任务建设落地有很大作用。期待新技术、新产品尽快到来,给无人机航测领域带来全新发展。

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