【技术】 “多规合一”背景下无人机摄影测量技术的发展机遇与挑战

导读

“多规合一”背景下，无人机摄影测量技术将会得到前所未有的发展机遇，与此同时，由于监管政策与技术发展的不完善，无人机技术高速发展的背后也存在着诸多困难。据此，对无人机技术的发展机遇和挑战进行了梳理，对应对困难和挑战的办法进行了探讨。

引 言

建立统一的空间规划体系、探索“多规合一”模式下的规划编制成为自然资源部成立以来的首要发展目标。作为传统航空摄影测量手段和卫星遥感有益补充的无人机摄影测量技术，在实现自然资源全要素、全覆盖、全天时调查监测及监管方面具有明显的优势，可以为山水林田湖草自然资源调查监测提供技术保障，为多规合一、生态保护、资源资产评估等提供决策支撑。无人机大规模应用的同时也带来了安全、监管等巨大的困境。如何应对当前的困境与挑战是在新时代背景下促进无人机航摄技术高速发展的关键。 

无人机航测发展机遇

1.应急测绘 

无人机测绘以其轻便灵活、机动高效的特点在应对突发事件中发挥着巨大的作用，可为突发事件处置提供及时、得力、高效的测绘地理信息保障，被誉为“灾区上空的眼睛”。目前，无人机遥感技术在2008年汶川地震、2013年芦山地震、2017年九寨沟地震、2018年茂县山体滑坡等灾害救援中发挥了重要的作用。 

2.大比例尺地形图测绘 

无人机航摄技术为大比例尺地形图测绘提供了新的方法，得到了测绘行业的广泛应用和认可。目前，无人机多搭载PPK/RTK等高精度定位系统，可以获取高精度的POS数据，可以在稀少控制点 或者无控制点条件下实现比例尺为1:1000、1:2000的大比例尺地形图测绘，平面和高程测量精度均能达到规范要求；通过优化空三加密算法实现了无人机航测1:500大比例尺地形图；利用空地一体化的方式，通过地面扫描仪与无人机相结合实现了大比例尺地形图测绘。 

3.智慧城市建设

智慧城市是我国新型城镇化发展的必然选择，随着城市可持续发展对遥感大数据需求的日益提高，作为地理信息获取重要手段的无人机遥感技术的应用领域越来越广，在城市信息化建设中发挥的作用也越来越大。利用低空无人机遥感技术可以实现对城市范围内的人、事件、基础设施和环境等要素实现实时动态识别和信息采集，借助物联网大数据等技术实现信息数据的全面感知和快速提取，在城市规划、城市违章建筑监管、工程环境管理、智慧物流、智慧交通、废弃物管理等方面为智慧城市的建设提供更多有价值的信息。

4.水利行业

无人机因其机动灵活的起降方式、低空循迹的自主飞行方式、快速响应的多数据获取能力，在水利管理上具有巨大的应用前景，包括水域规划、水利监测与水利管理。无人机还能完成水情监测、河道走向、水库监测、洪灾区域检査等，还能查看水毁桥梁、淹没区域等情况。无人机可以搭载高分辨率数码相机进行快速测图，也可以搭载视频采集设备，实时的采集并回传即时的影像数据，体现出分辨率高、实效性好等优势，还可以搭载合成孔径雷达设备，在云雾天气获得高清晰度图像。事实证明，无人机技术将在我国及全世界数字水利领域得到迅速而广泛的应用。

在水利领域采用无人机系统，可以提高雨情、水情、旱情和灾情信息采集的准确性及传输的时效性，对其发展趋势作出及时、准确的预测和预报，制定防洪抗旱调度方案，为决策部门科学决策提供科学依据，充分发挥已建工程设施的效能，为最大限度地减轻灾害损失提供了至关重要的帮助。

5.倾斜摄影测量

无人机倾斜摄影测量技术是近年来发展的一项技术，它的诞生颠覆了传统测绘的作业方式，相对于竖直航空摄影在地物立面信息获取方面的缺陷，倾斜航空摄影可以快速获取大范围区域地表物体三维立面信息，可以支持对摄影区域的三维测量，实现快速的大场景建模与地物测量，能够生成接近真实的地表三维场景。

随着相机技术的快速发展，无人机倾斜摄影测量技术的应用越来越广泛，内容涉及国家重大工程建设、灾害应急处理、新农村建设、国土监察、城市规划、环保、公众服务等。随着计算机技术以及高精度定位技术的发展，无人机倾斜摄影测量技术为基础测绘、土地资源调查监测、土地利用动态监测、数字城市建设和应急测绘等领域带来了跨越式发展。

6.矿产资源监测

严重矿产开采活动破坏了大量的耕地和建设用地，导致了严重的水土流失和土地荒漠化，直接诱发了地质灾害和次生地质灾害。利用无人机遥感技术开展多元精细化调査有利于综合整治矿区环境、保持矿产资源的可持续开发与利用。无人机低空遥感技术可以在矿山开发状况、矿山环境等多目标遥感调查与监测、矿山复绿、矿山执法等领域发挥重要作用。

挑战与出路

1.技术发展不成熟

• 飞控系统作为无人机航摄的大脑，是保证无人机航摄安全实施的核心部件。国内无人机的飞控系统的核心算法大多来自世界上存在的很多开源飞控的项目，没有自己的自主知识产权。 
  

• 导航系统是无人机的眼睛，为无人机提供参考坐标系的位置、速度、飞行姿态等。目前无人机搭载的导航系统多为GPS、RTK、PPK等技术，这些技术容易受外界环境的干扰，作业过程中存在着误差积累增大的缺点，未来的无人机产品对精度、可靠性提出了更高的要求，因此，要研究多种导航技术融合发展，提高无人机作业的精度。

• 动力系统为无人机的安全续航提供源源不断的动力，目前市场上的无人机续航时间短是制约无人机航摄技术发展的重要因素之一。 

• 数据链系统是无人机的重要技术之一，负责完成对无人机的遥控、跟踪定位及指令的发送，目前无人机系统的数据链还不够稳定，飞机容易出现丢星、失控等现象，随着无人机技术的发展，无人机对数据链稳定性的要求只会越来越严格。 

2.监管政策不健全 

无人机航摄市场的前景越来越明显，但是，我国相应的法律法规远远落后于现实的需求，无人机的政策配套落后、监管缺位、低空空域开放步伐缓慢、缺乏相应的产业标准，是制约其大规模发展和应用的困境。因此需要从国家层面梳理、建立并完善无人机低空航摄相关法律法规，明确管理权责，理顺衔接关系；同时，在行业管理层面，需要与测绘管理相关部门建立充分的合作机制，共同管理和规范无人机航空摄影 。 

3.产业市场不完善

政策、技术和应用需求是制约无人机发展的三大驱动力。由于国内无人机产品技术相对落后，导致产品普及率较低，这在一定程度上限制了无人机产业的发展。由于测绘数据具有一定的敏感性，因此测绘行业某种程度上算是一个半政策性的行业，随着国家传统产业转型升级与供给侧结构改革的落地，在鼓励创业创新的大背景下，无人机测绘行业将会得到更大的发展。 

结 语

无人机航空摄影测量技术作为行业的新宠，其应用和发展得到了行业的高度认可。随着国务院机构改革以及新测绘法修订的落地，无人机航空摄影一定能得到进一步的发展，为提升国家应急测绘保障能力、完善地理信息数据采集体系、支持国家经济建设提供更强有力的支撑。

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来源：网络；作者：孙长奎

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