魏 升 郑 杰 万晓磊

（山东省地矿工程勘察院 山东济南 250014）

引言

随着无人机测量技术的不断发展，给无人机飞行器的研究提出了更高的要求。传统的固定翼无人机由于存在一些缺陷，使其无法满足航空摄影测量中的要求。而多旋翼无人机不仅机动性高，而且适应性强，可以完成各种复杂区域的航空摄影测量工作，同时其拍摄影像清晰度高，可以为后续的分析和研究提供巨大便利。然而多旋翼无人机在实际的应用过程中还是不可避免的会出现一些不足，所以还需要加大其研究力度，从而促进我国航空摄影测量工作的进一步发展。

1 无人机飞行器分类

无人机飞行器涉及的种类较多，根据机翼的不同，大体可以将其分为以下两种：①固定翼飞行器。固定翼飞行器最早应用于军事方面，在二战期间发挥了巨大的军事作用。自此，固定翼飞行器得到了各个国家的高度重视，逐渐将固定翼飞行器应用到民用行业，形成为航空系统，给人们的出行带来了极大地便利。除此之外，固定翼无人机主要应用在地形侦查方面，可以快速发现敌方目标，这也就是它被广泛应用于军事方面的原因所在；②多旋翼飞行器。相对比固定翼飞行器，多旋翼飞行器的结构较为复杂，加之难以控制，使得早期对于多旋翼飞行器的研究较少。但是由于多旋翼飞行器的飞行原理相对比固定翼飞行器而言较为简单、智能化水平较高，同时它具有多样化的飞行姿态，可以适应各种复杂的环境。因此，多旋翼飞行器具有较高的研究价值，将成为未来飞行器发展的重要代表。

2 多旋翼无人机的应用现状

①环境监测中的应用。传统的环境监测难度较大，对于一些复杂的区域很难进行有效的监测和管理，而多旋翼飞行器则不同，它可以通过无线遥感进行远程操控，不需要工作人员进行实地深入，所以一方面减轻了工作难度，另一方面也降低了危险的发生概率。工作人员只需要根据飞行器发出的信号进行接收和判断，以完成相关的环境监测任务，这极大地提高了监测效率；②低空侦查方面。由于多旋翼飞行器可以实现低空监控，而且还可以结合红外线设备进行能见度较低环境下的拍摄，这对于侦查事业的发展有着巨大的推动作用；③军用方面。除了商业方面的应用外，多旋翼飞行器在军用方面的应用效果更为显著，一般情况下多旋翼飞行器可以用作军事突袭，即将飞行器上放置大型杀伤力设备，例如炸弹等，通过远程操控可以将其深入敌军内部，完成突袭任务。由于多旋翼飞行器结构简单，体积轻巧，所以其在军事方面的应用前景较为巨大；④信号干扰方面。在军事方面除了突袭外，多旋翼飞行器还常常用作信号干扰的设备，通过将其深入敌军军事范围内，利用其携带相关的设备，实现对敌军的信息干扰，达到相应的军事目的。

3 多旋翼无人机航空摄影测量的应用

3.1 工程概况

某县级公路在发生三次大规模滑坡后，当地调查人员对其采取了勘察，重点对第三次滑坡进行勘察，在完成公路边坡加固后，利用多旋翼无人机对其进行摄影测量。

3.2 多旋翼无人机低空摄影

本次研究所使用的多旋翼无人机承载量为5kg，相机像素为1200万，具备GPS导航功能，同时可设置飞行路线，便于工作人员操控和低空摄影测量。此次的公路边坡加固工程完成后，进行了多旋翼无人机的航空摄影测量工作。经过反复试验，选定的飞行路线大体与坡面平行。此飞行路线不同于《低空数字航空摄影规范》（CH/Z3005-2010）中要求的路线，例如相对于坡脚的实际飞行高度不超过100m，而边坡的最大高差超过70m，因此实际飞行高度远低于规范的要求。为了确认关键部位的情况，从不同角度和高度对同一部位进行多次拍摄，导致飞行路线出现交叉。摄影过程中通过GPS记录每张照片的拍摄位置，但无法记录影像旋偏角。此次测量共获取照片125张，在影像处理时所有照片全部可用[1]。

3.3 影像处理

目前影像处理软件众多，本研究采用商业软件Pix4D，它可以自动完成空三、生成DOM和DSM等工作。处理的照片越多计算量越大，且耗时越多。在本研究中采用的计算机为个人用台式计算机，刺控制点的工作完成后，计算机共用2h，得到的DOM如图1所示。

图1 公路边坡DOM

4 结束语

综上所述，本次研究主要分析了多旋翼无人机在公路边坡影像获取中的应用，由于传统的方法所得到的平面图无法验证公路边坡加固方案的可行性，而多旋翼无人机所拍摄的照片在完成处理后，达到了预期的效果，具有很好地应用价值。

[1]潘海兵.多旋翼无人机控制与仿真[D].沈阳航空航天大学，2017.

[2]代君，管宇峰，任淑红.多旋翼无人机研究现状与发展趋势探讨[J].赤峰学院学报（自然科学版），2016，32（16）：22～24.

[3]李诚龙.多旋翼无人机高空飞行稳定控制问题研究[D].浙江大学，2016.