武岳龙 钟 凡 高 月

（西安交通工程，陕西 西安710300）

1 无人机航拍技术发展历程

人们常说要“知己知彼，才能百战不殆”，所以，要想了解无人机航拍技术就要先了解无人机航拍的发展历程。学者一致认为，第一个出现在历史舞台上的无人机是1917 年。第一次世界大战期间，皇家空军采用了无线电技术，用一架装满炸药小型飞机引入目标区域进行攻击；在同年的11 月，美国一架无人机在纽约长滩岛试飞成功，这是真正意义上无人机首次实践成功。由此可以看出，无人机起初出现的目的是运用于军事，是当靶机来使用的，随时可以牺牲。中国最早的无人机是在新中国成立之后的1966 年12 月试飞成功的“长江一号”，最初的目的是为军事和国家安全服务的。由于各国对空领域管控十分严格，导致民用无人机很难发展。直到21 世纪，市场经济发展日益活跃，民用无人机迎来了快速发展时期。

2 无人机航拍原理

2.1 遥感信息采集系统。遥感信息采集系统主要包括以下几个方面：（1）无人机遥感平台。航测和遥感技术使用无人机来安装航拍数码相机，并使用IMU（惯性检查）/GPS（全球定位系统）技术来导航航拍。适用于低空飞行的航空测绘和遥感技术是基于遥感技术的中国的发展。新技术的优势在于可以快速，准确，高效地获取地理信息数据。无人机遥感检查系统包括两部分，即遥感信息采集系统和遥感信息处理系统。（2）地面监测系统。全向天线，监视软件，电源系统和便携式计算机构成了地面监视系统。不同链接的解密和组合彼此相关。技术人员可以操作地面监控软件。科学设置相关数据，包括导航模式。选择，摄像机曝光，基本飞行参数设置，路线计划输入；输出和上传调查数据，以及在突发情况下的警报设置。在实际操作中，机载飞行控制系统与数据链路是链接的，飞行过程中的实际信息和数据可以在任何时间传输，更便于操作。（3）飞行控制系统。无人机飞行控制的关键内容是飞行控制系统，其具体工作包括科学地使用定位系统导航来进一步实现信号定位，实时掌握飞机平台（如加速度计和陀螺仪）的特定工作状态变化。这种工作流程实现了无人机的数字化监控，基本实现了定点信息的采集任务。

2.2 遥感信息处理系统。遥感信息处理系统主要包括以下三个方面：第一，遥感图像处理。遥感影像的处理主要是整合相机校准参数和航拍规格表等数据文件。第二，空中三角检查。空中三角检查是遥感信息处理系统的关键。它是指通过一定的过程以及对极线图像的生成而形成的三维三维模型。第三，三维建模系统。通过3D 建模系统实现虚拟地形和要素的可视化以获取特定信息。

3 无人机航拍技术应用优势

3.1 提升了工作效率。在低空航摄过程中使用无人机不仅提升了反应速率，还表现出显著的机动性和灵活性，无较高的起降场地要求，形成了安装和调试操作水平，可以在既定区域内的突发事故或天气恶劣环境中安排拍摄工作，在时间相对紧张，巡查工作十分繁重的前提下利用有关技术，能在短期内迅速获得影像信息，为处理地震、山体滑坡等突发事件提供参考数据。

3.2 获得更准确的数据。利用这项技术可以得到分辨率较高的影像，基本不会受到云层的干扰，同时自由掌控与地面形成的高度，得到的影像资料更为详尽且高分辨率。

3.3 节省生产成本。在应用无人机过程中投入成本相对不高，巡查过程中形成良好的反馈能力，不会浪费时间，有利于转换应用在不同地区。无需构建专业特点的起降场所，节省了人力成本，降低了投入。

4 无人机航拍技术应用流程

4.1 科学规划航线与巡查范围。根据地形图成图比例尺，可以确定影像地面分辨率、像片摄影比例尺和飞行更高度；根据航空摄影航向旁向重叠度设计，确定基线距离和航线距离。但是这一过程中需要考虑无人机的飞行时间或有效飞行时间和起降场地选择，防止在这一过程中消耗殆尽能源，引发严重的坠机问题。现代无人飞行最长时间已经达到60min，去除飞行中起降所需时间，整体拍摄操作所需大概50min 的时间。

4.2 飞行实施。无人机飞行实施是巡查外业数据采集阶段。这一过程包括无人机飞行前检查、飞行轨迹制作、照片及曝光位置设定、滑跑或弹射起飞、巡航压线飞行、返航降落等。

4.3 建立区域控制网。要想对巡查工作不断细化，应结合真实状况，对区域建立控制网。在建设项目中合理运用该项技术。结合得到的地图规格建立类似规模的控制网络，并在实际操作中，严控网络覆盖的实际范围，科学设计坐标点，以此为标准，建立三维坐标，通过这部分坐标点明确其实际范围，借助这一方法，简化了处理后期数据的程度。

5 无人机航拍在铁路日常巡查中存在的问题

5.1 天气限制。有必要在无人机航拍之前观察当天的天气。许多无人驾驶飞机尚不能抵御风雨，强风对无人机飞行有很大影响，并且容易发生危险。因此，在强风，雷暴和其他天气下，应尽量避免无人机飞行。工作时，当风超过三级时，应及时停止飞行。如果处于严寒天气，则应在飞行前对无人机进行预热，在高海拔和极寒地区，无人机动力系统的性能会下降，并且飞行距离，飞行高度和信号接收也会降低都会受到很大的影响。因此，无人机应尝试选择足够的光线，晴朗的天气以及没有强风的天气来进行航空摄影。

5.2 信号干扰。在无人机飞行期间，它容易受到外部信号的干扰。高压电力线，信号发生器和高层建筑物会影响无人机信号的接收，使无人机无法准确定位。因此，在驾驶无人驾驶飞机时，请避免在干扰太大的地方进行空中摄影任务，并避免在机场飞行，以免干扰飞机的正常飞行。

6 无人机航拍技术在铁路日常巡查中的应用

6.1 降低拍摄成本，提高铁路日常巡查时效性。传统铁路日常检查的航拍主要由配备摄像头的直升机完成。铁路日常检查单位一般选择出租方式。在拍摄过程中，照相机和导演等人员也需要共同努力，以完成大量的人力和物力资源。另外，选择主题并申请路线需要花费很长时间。一旦遇到突然的铁路日常检查事件，就很难及时射击并错过最佳机会。另外，使用直升机携带相机也需要大量的资本支出。使用无人机航空技术具有成本效益，而且购买无人机并不昂贵。一旦铁路日常检查突然发生，您可以迅速到达现场并完成所需的拍摄任务，大大提高了铁路日常检查的及时性，可以迅速赢得读者，在市场竞争中占据有利位置。

6.2 灵活性和适应性能力强，无需巡查员亲身深入。无人机具有体积小和重量轻的特点，便于携带，通过精准的操作可以打破空间的局限性。专业级的航拍无人机甚至可以在恶劣的环境下工作，尤其是在灾害性和调查性的报道中发挥出了较强的适应能力。长期实践表明，无人机完全可以代替巡查员进入危险的现场拍摄，不但避免了人员伤亡，而且还可以拍摄到高质量的视频。

6.3 数据更准确。高分辨率影像获取是无人机航拍技术的一个特点，低空无人机作业几乎不受云层影响，距地面的高度可以自己控制，这便于获取更详细，更高分辨率的图像数据。工作人员可以灵活控制无人机的速度，将速度控制在最佳范围内，并且进行变通，得到更加准确的信息资料。通过无线传输方式，航摄数据可及时有效地传播到地面设备上，通过软件处理可形成准确的正摄影像数据成果。

无人机航拍技术在铁路日常巡查实践过程中承担了辅助性设备角色，这种新型检查设备促进了铁路日常检查行业的变化。现阶段无人机铁路日常巡查发展迅猛，能够深入恶劣的环境进行拍摄，还能有效保地护人员安全，有效地降低资金支出，获取最大的经济利益。