來麗芳,郭偉,徐攻博
(1.浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江杭州311231;2.浙江省第二測繪院,浙江杭州310012)
無人機(jī)在起降場地、天氣等方面的靈活性與適應(yīng)性使其引入測繪領(lǐng)域以來,在應(yīng)急、小面積、特殊地區(qū)航攝等方面獲得越來越廣泛的應(yīng)用,汶川、舟曲等地的抗災(zāi)救災(zāi),都可以看到其身影。國家測繪局于2010年初發(fā)布了《關(guān)于在全國測繪系統(tǒng)開展固定翼輕型無人飛機(jī)航攝系統(tǒng)配備和推廣應(yīng)用的通知》(國測國發(fā)[2010]1號),無人機(jī)技術(shù)開始全面進(jìn)入我國測繪系統(tǒng),成為測繪信息化服務(wù)中的重要組成部分。
針對浙江省地形復(fù)雜、局部地區(qū)地物更新變化快、臺風(fēng)、滑坡等自然災(zāi)害發(fā)生較為頻繁等特點,自2009年以來,浙江省測繪與地理信息局利用無人機(jī)快速、機(jī)動、安全的優(yōu)點,已經(jīng)進(jìn)行了一系列有針對性的試驗,從多個方面對無人機(jī)航測的能力進(jìn)行了評估,獲得了良好的效果,為在省內(nèi)全方位推進(jìn)該技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。
2009~2010年,浙江省測繪與地理信息局分別在溫州、舟山、杭州進(jìn)行了航測試驗。從應(yīng)急、小城鎮(zhèn)規(guī)劃、特殊地區(qū)測繪、國土應(yīng)用等方面對無人機(jī)的應(yīng)用做了評價和技術(shù)儲備,并提出了改進(jìn)方向。
(1)溫州新農(nóng)村及應(yīng)急測繪試驗
2009年5~7月,浙江省測繪與地理信息局在溫州泰順、文成兩縣進(jìn)行了無人機(jī)應(yīng)急響應(yīng)及新農(nóng)村測繪的試驗。
測區(qū)地處山區(qū),航測面積總共約10 km2,分三個攝區(qū)、兩次航飛,一次為陰天,一次為多云。試驗區(qū)的控制采用了區(qū)域網(wǎng)布控的方法,利用DPGrid軟件對航攝影像進(jìn)行匹配與空三加密的處理,JX4進(jìn)行立體采集。最后獲得結(jié)果除極小部分植被高覆蓋、嚴(yán)重缺乏同名點的地區(qū)之外,其余地區(qū)三個攝區(qū)高程中誤差分別為0.51 m、0.28 m、0.79 m。
這次試驗是浙江省第一次無人機(jī)航測試驗,為無人機(jī)在浙江省應(yīng)急救災(zāi)、新農(nóng)村建設(shè)等方面后續(xù)工作的展開提供了重要參考。
(2)舟山某海島測量試驗
2010年8月,浙江省測繪局協(xié)同相關(guān)部門在舟山某島開展了海島礁的測量試驗項目。
海島地理環(huán)境與氣候條件都比較特殊,主要面臨以下困難:
①沒有起飛和降落場地,因此采用了借助彈射架起飛和撞網(wǎng)式回收。
②天氣變化比較快,短時間內(nèi)可能出現(xiàn)陣雨和晴天交替的情況。為抓住航飛時機(jī),需要在起飛地點隨時準(zhǔn)備起飛,降落后迅速檢查相片,根據(jù)情況進(jìn)行補(bǔ)飛。
③海島上空風(fēng)速較大,需要加大旁向和航向重疊度,避免出現(xiàn)航攝漏洞。
試驗過程中無人機(jī)飛行了3個架次,前兩次飛行進(jìn)云。設(shè)定絕對航高400 m,旁向、航向重疊度分別為60%和80%,飛行時間80 min,獲取航片1218張。
此次航飛為浙江省應(yīng)急測繪提供了寶貴經(jīng)驗。浙江省主要的地質(zhì)災(zāi)害是臺風(fēng)和泥石流,無人機(jī)如何在沒有起降場地和天氣狀況惡劣的條件下順利完成應(yīng)急測繪任務(wù),這是應(yīng)急測繪的意義所在。
(3)杭州雙浦鎮(zhèn)土地動態(tài)監(jiān)測試驗
2010年9月,為配合杭州市國土局的土地動態(tài)監(jiān)測工作,浙江省測繪局在雙浦鎮(zhèn)何家埠、蘭溪口、袁家浦三個村進(jìn)行了試點航飛。
攝區(qū)實地面積8 km2,飛行2個架次,第一次飛行進(jìn)云。設(shè)定絕對航高385 m,旁向、航向重疊度分別為50%和75%,飛行時間56 min,獲取航片648張。
此次成果正射影像地面分辨率0.15 m,與前一時期正射影像比對發(fā)現(xiàn)各種地類的變化情況。本次試點成果表明,無人機(jī)快速、機(jī)動、高分辨率的特點能夠在國土部門的動態(tài)監(jiān)測工作中發(fā)揮快速高效的作用,大大提高了國土部門動態(tài)監(jiān)測的工作效率。
以上幾次試驗中,無人機(jī)航攝系統(tǒng)都體現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性和高度的靈活性,隨著航測理論和計算技術(shù)的發(fā)展,航攝影像的后處理技術(shù)已經(jīng)大大提高,如DPGrid、Inpho等高自動化的匹配與空三加密軟件,能為非常規(guī)航攝的無人機(jī)相片提供良好的解決方案。但是,通過這些試驗,發(fā)現(xiàn)在航攝系統(tǒng)方面,作業(yè)中還有以下幾點需要注意或改進(jìn)。
(1)低空飛行安全保障
與傳統(tǒng)航攝相同,低空飛行的安全問題是各項工作的首位,安全保障工作務(wù)必要做到全面、細(xì)致、萬無一失。每次作業(yè)前,應(yīng)向有關(guān)部門遞交空運申請,隨著國家低空領(lǐng)域的開放,更需要相關(guān)部門的統(tǒng)籌安排來保障低空飛行的安全。對無人機(jī)各種設(shè)備要做到日常保養(yǎng),飛行前調(diào)試與檢查,飛行后檢修,零件設(shè)備臨近使用期限后及時更換。雷電、大雨、大風(fēng)等危險天氣時避免飛行作業(yè)。避免在人口密集的城市上空作業(yè)。在困難作業(yè)區(qū)域,需要聘請有豐富的無人機(jī)飛行經(jīng)驗的操控手指導(dǎo)和輔助作業(yè)。
(2)規(guī)范化作業(yè)
根據(jù)測區(qū)當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r選擇合適的作業(yè)時間,到測區(qū)后要實地踏勘選擇起降場地。航線設(shè)計時要充分考慮作業(yè)區(qū)域的地理環(huán)境和氣候特征,制定合理高效的飛行路線、航高、重疊度,避免因為設(shè)計失誤而造成的補(bǔ)飛重飛。每次飛行完畢后要認(rèn)真做好各項飛行記錄表的整理工作,為后續(xù)的故障分析和飛機(jī)維護(hù)提供重要參考資料。
(3)系統(tǒng)升級
現(xiàn)階段作業(yè)中,浙江省測繪與地理信息局采用的是佳能5DMarkⅡ數(shù)碼相機(jī),在低空航攝技術(shù)不斷改進(jìn)和完善后,可改用更高檔的數(shù)碼相機(jī)來提高影像質(zhì)量??蓴U(kuò)展差分DPS裝置提高GPS定位精度,精度可提高到1 m以內(nèi)。通過升級發(fā)動機(jī)、自動駕駛儀等硬件設(shè)備,能提升飛機(jī)的穩(wěn)定性與安全性。
快速、機(jī)動的特點使無人機(jī)在信息獲取方面相對傳統(tǒng)測繪有著巨大的優(yōu)勢,面對浙江省經(jīng)濟(jì)社會對測繪服務(wù)現(xiàn)勢性和多樣化越來越強(qiáng)勁的需求,無人機(jī)航測系統(tǒng)也將在應(yīng)急響應(yīng)、規(guī)劃、特殊地區(qū)測繪、國土應(yīng)用等方面獲得廣泛的應(yīng)用。在這個過程中,需要不斷總結(jié),不斷改進(jìn),充分完善和發(fā)揮這種測繪新興技術(shù)的優(yōu)勢,促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。■