隨著空間技術、計算機技術和信息技術的發(fā)展，人類實現(xiàn)了從空中和太空中觀測地球的理想，遙感正是實現(xiàn)這一理想的利器。通過有人飛機航空遙感和衛(wèi)星遙感的方式，獲取地球表面的信息，不僅成本昂貴，也受到回歸周期、高度等因素的限制，遙感數(shù)據(jù)的實時性難以保障。

　　無人機技術正好成為衛(wèi)星和有人機獲取手段的有效補充，一方面，無人機飛行高度低、分辨率高，可以長時間對感興趣的地區(qū)進行“凝視”性觀測;另一方面，無人機沒有人員傷亡危險，操作靈活，對環(huán)境要求低，甚至可以在危險環(huán)境中完成任務。因此，在航空遙感領域，無人機異軍突起，頗受關注。

　　國情普查——用腳步丈量土地

　　測繪作為一項古老的行業(yè)，最開始就是個苦活累活，測繪基本可以分為：外業(yè)測量和內(nèi)業(yè)繪圖。而外業(yè)測量，通常是按照傳統(tǒng)的測量方式——用腳步丈量土地，到底有多苦有多累，國情普查的普查員最有發(fā)言權。

　　2013年，我國開始了全國第一次地理國情普查，普查于2015年結束，歷時3年。普查員在這期間的工作量，每人每天要核查7-8平方公里地域。常規(guī)外業(yè)核查方式一般采用步行或騎電瓶車，手持電子平板和紙圖進行核查。遇到山區(qū)或者地形復雜的核查區(qū)域，全靠兩條腿。

　　普查員需要背著全站儀，認真地核對衛(wèi)星影像圖上的一個個小圖斑，看到不準確的地方，馬上標注并修正。“這樣的方法速度慢、效率低，通常一幅圖要花5、6天。”

　　普查員在外業(yè)作業(yè)時，最主要的工作就是不停地走、不停地核對，手上的軌跡儀，每15秒鐘打一個點，記錄下每天的行進路程。絕無偷懶的機會。

　　這份苦不是一般人能受的，宇辰網(wǎng)記者也接觸過不少測繪專業(yè)的畢業(yè)生，女生很少有出外業(yè)的，這種體力活兒男孩子也常常吃不消。參與過第一次國情普查的普查員說，有新來的小伙子剛跑兩天就累倒了，合理分配體力是很重要的。

　　正是由于國情外業(yè)核查工作如此辛苦，所以才有無人機測繪的簡便易行。

　　同樣是在第一次國情普查期間，海南部分地區(qū)就采用了無人機航測。國家測繪地理信息局第四航測遙感院利用無人機對海南萬寧、興隆變化較大的地區(qū)進行航拍，航攝面積約24平方千米，獲取0.1米分辨率原始像片2860張，并制作完成0.1米正射影像拼接圖。影像成果直接提供給地理國情外業(yè)隊使用，用于海南萬寧、興隆地區(qū)外業(yè)新增補測工作。

　　同樣，山東省也啟用了無人機進行航測。濟南市勘測院受山東省第一次全國地理國情普查領導小組委托，承擔了濟南市地理國情普查的生產(chǎn)任務。

　　濟南市勘測院工作人員使用了兩款無人機航測無人機，目前有固定翼和旋翼兩款無人機，用無人機對工作人員難以到達的偏僻山區(qū)進行高清拍攝。

　　在航測中，充分發(fā)揮無人機的作業(yè)優(yōu)勢，實現(xiàn)內(nèi)外有效結合，低空航測和地面外業(yè)調(diào)繪優(yōu)勢互補，有效提高國情外業(yè)調(diào)繪工作效率，縮短了外業(yè)作業(yè)時間，為國情普查工作的順利完成打下堅實基礎。

　　固定翼與旋翼在測繪上的應用各有側(cè)重

　　上文剛提到目前測繪無人機有固定翼和旋翼之分，那這兩者有什么共通的地方和區(qū)別呢?

　　先來說說相同之處，一套典型的無人機測繪系統(tǒng)至少應該包括無人機平臺、地面控制子系統(tǒng)、任務載荷子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈路子系統(tǒng)以及影像數(shù)據(jù)處理與測繪成果制作子系統(tǒng)五部分組成。

　　在起飛前，都應該關注作業(yè)區(qū)域的環(huán)境，收集相關地形圖等資料，了解作業(yè)區(qū)域地形、氣象條件以及起降場等情況。

　　檢查飛機狀態(tài)，需對飛機姿態(tài)、角度進行調(diào)整，以確保飛機準確通訊。無人機機體內(nèi)都配備有電子羅盤，磁校準等設備來確保飛機在飛行過程中的自我姿態(tài)控制。

　　飛機放飛后該對飛機進行飛行監(jiān)測，主要做三個工作：對航高、航速、飛行軌跡的監(jiān)測;對發(fā)動機轉(zhuǎn)速和空速、地速進行監(jiān)控;隨時檢查照片拍攝數(shù)量。

　　據(jù)埃洛克飛控算法專家王謙介紹，空氣質(zhì)量與航高息息相關，航高越高，對顆粒物、水汽條件的要求就越嚴格。由于無人機大多在云層下方進行作業(yè)，所以云層厚薄與航測的關系還不是那么大。

　　執(zhí)行回測任務的無人機在性能上還有諸多要求，相對航高一般不超過1500米，續(xù)航時間大于1.5小時，能在4級風的情況下安全飛行等。

　　針對有人指出無人機測繪不能進行大比例尺，比如1:500的航測任務，王謙表示其實無人機已經(jīng)可以實現(xiàn)大比例尺的測繪了，“目前很多人使用的索尼黑卡4200萬像素相機，飛200米的高度足夠?qū)崿F(xiàn)1：500的分辨率，另外多加一些地面控制點就可以使精度達到要求。”

　　針對固定翼和旋翼機哪一種更適合做測繪，王謙也給出了自己的看法。他認為，固定翼的優(yōu)勢是速度快，續(xù)航時間長，所以適合較大面積測繪，包括正射影像和傾斜攝影。大型固定翼可以做上百平方公里以上的測繪，不過需要跑道起降，對場地有一定的要求。小型固定翼可以做幾到幾十平方公里的測繪，優(yōu)勢就是可以不需要跑道，彈射起飛，回收時采用傘降。

　　而多旋翼優(yōu)勢是飛行穩(wěn)定，可以懸停，速度可快可慢，而且在傾斜攝影時更方便采集各角度的圖像，所以在小范圍測繪或傾斜攝影方面比較合適，但電動旋翼的通病就是續(xù)航時間短。

　　綜合起來就是較大面積正射(幾十平方公里以上)，基本上是固定翼最合適，中等面積(幾平方公里)的正射用小型固定翼稍微比多旋翼合適，體積稍大的多旋翼也可以。

　　目前，測繪行業(yè)更多的是固定翼，大概70%的航測任務都是固定翼完成的。但傾斜攝影還是可以考慮多旋翼，尤其幾平方公里的傾斜攝影要根據(jù)場景確定用哪種平臺，小范圍的就是多旋翼更合適了。

　　關于作業(yè)環(huán)境的要求，王謙認為，在用固定翼進行測繪時，抗風要求跟飛行平臺抗風性能和測繪相機的云臺性能有關，不同飛機限制不同。目前市面上大部分測繪無人機都能滿足4級左右的風力，甚至還有能抗6級風的。

　　由于無人機航測需要獲取多角度的數(shù)據(jù)，這就注定了測繪無人機不能像物流無人機設計的一樣，從A點到B點就結束飛行。無人機的航線需要認真規(guī)劃。

　　以上說的都是和外業(yè)相關的內(nèi)容，但別忘了測繪還有內(nèi)業(yè)。所謂“外業(yè)”，就是外出作業(yè)，拿著內(nèi)業(yè)初判出來的影像圖，通過走訪實地核查、改正;而“內(nèi)業(yè)”，就是通過衛(wèi)星或航拍獲得基礎影像圖后，用專業(yè)知識和技術判讀、描繪出所屬區(qū)塊。

　　數(shù)據(jù)收集之后……

　　數(shù)據(jù)本身沒有意義，經(jīng)過處理、加工、提煉的信息才有意義。

　　無人機測繪得到的數(shù)據(jù)首先是影像，獲取影像的方法有很多，目前無人機主要是兩種：正射和傾斜攝影。

　　當高空拍攝，中心投影光線近似的被認為平行時，當?shù)匚锔叩筒顒e引起的正射化投影誤差可被忽略時，對影像可進行正射化處理，因為還可能有傾斜角變形。近景攝影測量的任意角度拍攝中存在的問題是遮擋，航空攝影測量也有這個問題。有了同方向傾斜像對，可以形成地物側(cè)面的前方交會測量數(shù)據(jù)，傾斜攝影是多角度攝影的一類方法，為了獲得除了頂部外的更多地物不同側(cè)面進行的相機陣列組合中的相機姿態(tài)調(diào)整，目的是立體像對同名點無死角。

　　傾斜攝影技術是國際測繪領域近些年發(fā)展起來的一項高新技術，它顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從一個垂直、四個傾斜等五個不同的角度采集影像，將用戶引入了符合人眼視覺的真實直觀世界。

　　目前，無人機尚不能完全取代人工作業(yè)，但無人機的技術進步已經(jīng)可以互相補充了。以智慧城市建設航測為例，在進行道路及下水道規(guī)劃時，使用無人機對道路上的井蓋進行正攝影像數(shù)據(jù)采集，由于部分井蓋處于城市建筑角落里、陰影里，大概可以采集到70%，剩下的部分只能依靠人工的腳步測量。但隨著無人機技術的快速發(fā)展，多角度航測的傾斜攝影目前已經(jīng)在很大程度上彌補了正攝影像技術的不足。

　　無人機可以通過遙感軟件對數(shù)據(jù)進行聚類分析等處理，能快速有效的提取所需要的信息，利用軟件對影像進行柵格矢量化，可以快速得出該地區(qū)矢量圖。比如，需要計算測繪地區(qū)的耕地面積，利用信息提取，輔助高分辨影像和豐富紋理特征，能夠快速計算出該地區(qū)準確的耕地面積，能夠節(jié)省大量的人力和時間。

　　無人機影像獲取周期短，時效性強，有利于快速得到影像，便于快速及時有效的統(tǒng)計面積。目前而言，盡管無人機已經(jīng)部分應用于遙感測繪各行業(yè)，由于圖片獲取及處理技術尚未完全成熟，目前尚不能完全取代傳統(tǒng)的“腳步丈量”。但無人機測繪已經(jīng)能成為衛(wèi)星和有人機獲取遙感數(shù)據(jù)手段的有效補充了。隨著無人機測繪技術的進步，未來無人機一定會逐步取代費時費力的腳步丈量。