无人机航测的含义

1 无人机的定义
- 1.1 固定翼、混合翼：
- 1.2 旋翼无人机
2 航测
- 2.1航测的定义
- 2.2航测的特点：
- 2.3 航测生产的4D产品
3无人机航测系统组成

根据“无人机航测”这几个字可知，它包含的关键词为：

无人机
航测

下面我分别介绍这几个关键词

1 无人机的定义

无人机：这里说的“机”是飞机，无人机就是不需要人在飞机上操控，无人机的种类有很多，光是从体积来区别就有大中小型；从飞行方式来说有固定翼、旋翼、混合翼等；从动力来源方面常见的有电力、燃油、太阳能等。

在航测领域，固定翼、旋翼、混合翼都很常用，各有特点，尤其是可以根据飞行高度、任务面积、测区地形来选择适合的无人机。

一般来说，无人机本身的特征有：体积、航高、航速、载荷种类、载荷重量、便携性、滞空时长、定位精度、数据传输模式、控制方式等。

体积
通常来说，无人机翼展越大、体积越大、重量也越大、滞空时间也越长。

定位精度
一般定位模块安装在机身顶部或机身内部，也有的定位模块是独立于机身的，亦有定位模块集成在载荷内的。集成在载荷内的定位模块所获取的POS数据可能会更加准确，因为集成在载荷内的定位模块在读取时间戳时更灵敏、定位天线相位中心和相机中心的偏移距离更加稳定。

数据传输模式
大部分无人机在工作时获取的数据会存储在机身的硬盘中，降落后再取出储存卡拷贝到电脑中；
也有的会实时传输到遥控器等地面站；
现在亦有厂家在测试将数据实时传输到云端并实时处理。

控制方式
常见的固定翼和混合翼无人机的控制方式是地面站控制，一般的地面站是电脑，电脑插上天线就可以连通无人机，可以发送飞行任务至无人机，包括航线、上升和降落时盘旋路径（固定翼）、航高、航速、拍照速度（相机等载荷）、扫描速度（LiDAR等载荷）。固定翼和混合翼的地面站可以检测到无人机的位置、高度、俯仰角等参数，但是受限于无人机和地面站之间的距离（可能有数十公里），一般无法实时获取飞机的第一视角（FPV First Person View）。

常见的旋翼无人机的控制方式是用遥控器控制，常用的是带屏遥控器或者结合手机、平板设备来查看无人机的实时画面。遥控器的机械杆主要用于操控无人机飞行，但是一般在执行任务时不需要机械杆操控，都是自动飞行。遥控器的屏幕主要用于航线规划、监视无人机画面、查看无人机的位置参数、设置载荷的工作参数等。

载荷
载荷是无人机航测系统中的核心模块。
航测中常用的载荷有：

普通光学相机
普通的光学相机就是像我们的手机摄像头一样可以拍摄照片、视频
多光谱相机
高光谱相机
激光雷达LiDAR

载荷种类取决于机身的载荷接口，载荷重量取决于机身的飞行能力。

1.1 固定翼、混合翼：

使用场景
大区域航测比如面积大于10km²，这种情况用固定翼或者混合翼较为合适，不管是带状测区还是面状测区，固定翼都能满足航测要求。原因如下，首先是固定翼的飞行高度较高，因此单张航片涵盖的地面面积更大，当然，这个要满足任务的地面分辨率。

常见品牌和型号
航测中常见的固定翼无人机：国内有飞马、纵横等；国外有ebee、镁科众思（Microdrones）等厂家。

飞马V10混合翼无人机

纵横cw-007混合翼无人机

纵横cw-100混合翼无人机

ebee的固定翼航测无人机

镁科众思md4-3000

1.2 旋翼无人机

使用场景
旋翼无人机比固定翼或混合翼更适合小区域航测，比如5km²以内的区域。
旋翼无人机的体积一般都是中小型，按照旋翼数量可以分为8旋翼、6旋翼、4旋翼，一般旋翼数据越大、无人机体积越大，不过也不绝对。
常见的中型旋翼航测无人机，如大疆M300系列，是可折叠的四旋翼
旋翼无人机易收纳，对于起降场的地形要求更低，有些小机型甚至可以在人手中起降，比如大疆精灵4系列无人机。

其他厂家也有中小型旋翼航测无人机，如飞马、哈瓦（涉及军工）等。

常见品牌和型号

大疆M300 RTK

大疆精灵4RTK

飞马 D500

哈瓦旋翼五镜头航测无人机

哈瓦军用旋翼无人机

2 航测

2.1航测的定义

航测，顾名思义就是航空摄影测量。
在无人机上安置摄影测量仪器，比如可见光相机、多光谱相机、激光扫描仪（LiDAR）等。
航测的历史久远，最早的航测可以追溯到在鸽子胸前放一个定时拍照的微型相机。
接下来是有人飞机，二战的适合曾应用于搜集战场信息，类似于今日的间谍卫星。
后来才用于摄影测量，进行地形测绘。
随着无人机技术的发展，轻小型无人机的生产成本和使用难度降低，促进了无人机摄影测量的发展。

2.2航测的特点：

1.无人机航测具有高空间分辨率、大比例尺、高现势性的特点，适合小区域高精度项目，尤其是带状区域（如公路、铁路、河流、海岸线等）、地形落差较大的区域（旋翼无人机比固定翼无人机更合适）；

2.外业工作简洁、无人机起降方便，对降落场要求较小；

3.无人机操作简单，硬件成本和人工低；

4.数据处理方便，市场有很多成熟的摄影测量软件，可用于生产DEM/DOM/DLG/DRG和倾斜模型等数据产品。

2.3 航测生产的4D产品

DSM 数字地貌模型（严格来说不属于4D产品）

DEM 数字高程模型
DEM和DSM的区别是DSM上面有很多地物，比如树木、房屋等，DEM是真实地形

DOM 数字正射影像

DLG 数字线划图，现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集

DRG 数字栅格图，是纸制地形图的栅格形式的数字化产品

3无人机航测系统组成

表中内容依据事实机型为准

硬件部分	内容
动力系统	电池/内燃机、螺旋桨、机翼
机身核心处理平台	飞控
定位系统	GNSS接收机
任务载荷	各种相机
地面控制系统	遥控器、地面站
弹射与回收系统	手抛、弹射架、降落伞

在无人机航测中这些都很重要，但是一般用不上，除非自己组装无人机。

但是现在的无人机航测大部分都是买成熟的机型，成熟的电池系统、成熟的载荷系统。
在航测无人机中需要关注的两个精度：定位精度和航片的空间分辨率精度。
定位模块一般集成在机身内部或上部，也有装在无人机机翼上的，一个无人机上面装多个GNSS模块也可以提高整体的定位精度。
空间分辨率取决于载荷的CMOS参数和航高。具体公式如下

H= f × GSD / α
式中：
H：相对航高
f：相机焦距
GSD（Ground Sampling Distance地面采样间隔–地面分辨率）
α：CMOS中的像元尺寸

假设地形平坦，像素大小为2.4um，焦距为8.8mm，GSD=5cm，则：
H=50*8.8/0.0024=18333mm=183m

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