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无人机航测:成长中的那些伤与痛

近年来,凭借着机动灵活、反应迅速、成本较低等优势,无人机作为一种新型遥感平台,被广泛用于水利工程、油气管道巡检、应急救援、环境监测、农村土地利用调查、城市管理等领域。无人机航空摄影测量可以快速、机动、灵活地获取项目区域的航空影像和数据,但由于受到自身条件及飞行稳定性、地理环境等因素限制,遥感技术存在瓶颈;此外,在测绘领域的法律法规仍需完善,行业壁垒需要破除,一些已成为“潜规则”的行业痼疾也亟待根治。

技术难点待攻克

无人机航测遥感技术,是通过利用无线电设备来控制飞行器,快速获取信息的一种技术。传统的地面测绘信息主要依靠卫星或载人飞机来获取,但信息采集成本偏高,且受天气条件和更新速度等方面的限制大。相较而言,无人机航测遥感技术成本低廉、操作简单、成像清晰,且周期较短,弥补了传统测绘信息采集手段的不足和缺陷。例如无人机无需载重驾驶员,从而不需要相应的架势设备和安全救生设备,减轻了机体重量,飞行更为轻便。据悉,在应急事件的处理中,无人机适用于大范围监测,日监测能力最高可达2000多平方公里,监测效率大幅度提升。

此外,与卫星影像分辨率相比,无人机的影响分辨率要高出很多,一般能达到0.1~0.5米,无人机遥感技术可与GIS进行快速集成,迅速搭建监测应用。

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固定翼专业测绘无人机/图 来源网络

但记者在采访中了解到,当前的无人机遥感技术尚存在不足:

首先是飞行的平稳性欠佳。这恰好是由“机体轻”这一“优势”引发而来。当无人机飞行蹿升至一定高度时,高空风力的影响比较大,导致飞机飞行不稳定,获取影像不清晰。据业内人士分析,一方面是由于飞行姿态受气流影响,拍摄时相机倾角过大,对模型高程面造成扭曲,导致高程误差超限;另一方面,是由于民用相机镜头和机身部分在飞行过程中受飞机振动以及气温变化的影响,相机内方位元素发生改变,从而影响了航测的高程精度。

其次,传感器技术应有有待完善。由于技术限制和要求,普通无人机目前无法搭载精度较高的传感器,因此大比尺的测绘需求的精度较高的信息和图像无法得到满足。据记者了解,目前航测领域,激光测距传感器开始得到越来越广泛的应用。据悉,无人机激光地形测量系统主要由空中飞行单元、地面控制单元和测量作业单元三部分组成,包括相应硬件设备和数据采集处理软件。一般测量作业单元由机载RTK GPS、机载激光测距传感器、机载数据采集存储子系统和地面RTK GPS基准站组成。测量方法是通过机载数据采集单元,获取飞行过程中RTK GPS实时三维数据、激光测距传感器的地面目标测距数据和飞行姿态数据,然后通过处理软件来计算地面目标的三维坐标。

据业内专家介绍,相较常规测量手段,无人机激光测量技术可以实现更高的测量精度和测量效率,对测区的适应能力更强,目前已经应用到带状地形测量、灾害调查和环境监测等多个领域。

最后是过于依赖通讯系统。由于无人机的控制程序对GPS和通讯系统的依赖程度很高,一方面导致在航测任务执行过程中,受地形因素影响较大;另一方面也存在安全隐忧,黑客可以通过编码程序来干扰无人机的正常飞行。一位在西安专业从事航测工作的高先生告诉宇辰网记者,在数据采集过程中,主要难点就是地形。例如山区,一是地形复杂,飞机起降困难,即便是起飞了,爬升也很难。而且转场麻烦,经常绕路。二是信号阻挡严重,飞机飞到一定高度之后,面临丢失信号,飞机“飞丢”的风险; 三是由于地形恶劣,像控点不好布,山区地形落差大,即使勉强采集到图像,精度也比较低。

行业痼疾难除

近日国家测绘地理信息局官网的通知公告一栏,有一则“关于对两家公司测绘违法行为的处理通报”,对一家航测公司私自将项目转包给另一家无测绘资质的公司的违法行为进行的最终处理情况进行了通报。

记者查询《中华人民共和国测绘法》了解到,其中的第四十五条明文规定,测绘单位将测绘项目转包的,责令改正,没收违法所得,处测绘约定报酬一倍以上二倍以下的罚款,并可以责令停业整顿或者降低资质等级;情节严重的,吊销测绘资质证书。

虽然如此,但一位业内资深人士告诉宇辰网记者:现在很多测绘单位自己不做航测,都是雇佣航拍队采集数据照片。但是这些航拍队通常是没有测绘资质的,游离在合法与非法之间。政府应当明确最后呈报测绘结果的单位要有相应的测绘资质,并对结果负责。

上述人士表示,现在一些买了无人机的城建、规划单位,还有一些设计院和研究院,并没有操作和维护飞机的经验,也不想承担风险,因此就将项目外包给这些航拍队进行外业数据采集,测绘公司再对这些数据进行专业处理。“这实际已经成为测绘行业的潜规则”。

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比例尺的航测拍摄/图 来源网络

记者在采访中了解到,近年来无证测绘和违规测绘的情况屡禁不绝:有的单位自身有测绘资质,但超出证载业务范围承担工程测绘任务;有的单位直接“借证”、“卖证”给无证单位或个人,以此谋利;还有的单位或个人不严格执行测绘标准,偷工减料,为了节省开支,将小比例尺的地图直接放大成大比例尺的地图使用;对一些重要的地理信息数据如位置、高程、深度、长度、面积等任意放宽标准等。

行业垄断和壁垒也是亟待破除的痼疾。全国政协委员、中科院院士包为民就在“两会”上一针见血的指出:现在天上的卫星不少,但是都是各占山头,各自的信息是不公开的。因此包为民建议打破行业壁垒,促进对地遥感卫星、高分卫星等卫星信息有效融合,充分利用这些数据和信息,为相关行业提供支撑。

此外,专业测绘人才不足,人才不稳定也是行业一大问题。记者在采访中了解到,航测工作分外业与内业,外业工作主要是实地的考察与测量、收集数据;内业则分为数据采集与数据编辑。用一位业内人士的话来说是:“外业很辛苦,内业则比较枯燥。”而从队伍组成来看,还是以劳动密集型的的为主,劳动强度大,薪酬偏低,高素质全面型的人才缺失。

政策须进一步细化和落地

2017年“两会”上,有政协委员针对测绘领域的法律法规缺失提出议案。全国政协常委,湖南省政协副主席、省国土资源厅副厅长杨维刚表示,由于当前国家层面还没有专门针对数据共享的法律法规,造成地理空间数据共享工作无法可依,难以统筹协调。一些部门和单位出于部门利益考虑,将数据资源当作部门财产,对共享消极应对,不愿向其他部门共享数据,也不愿利用其他部门已有的数据,造成数据重复采集,浪费财政资金。此外,由于数据标准和基准的不统一,使不同部门的数据难以整合共享,形成“信息孤岛”和“数据鸿沟”。

杨维刚认为,当前亟需立法解决上述问题:实行遥感影像统筹管理制度,统筹管理地理信息项目,并统一数据标准和空间基准。

据记者了解,在工程测绘等领域,数据共享机制并未完全建立,各企事业单位往往各自为政,自筹资金组织测绘活动,造成同一地区不同单位重复测绘的现象出现。在严重浪费测绘资源的同时,还造成测绘基准不同、技术标准不一、成果质量不均等问题。

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航测成图/图 来源网络

此外,全国人大代表、阿里巴巴集团副总裁钟天华指出,根据现行法律规定:涉及国家军事、安全要害部门的点位名称及坐标,涉及国民经济重要工程实施优于100米精度的点位坐标等属于国家机密,但是对于涉及上述机密的具体区域并没有明确的标定。而实际上,世界商业卫星遥感影像的最高空间分辨率已经超过0.5米。从理论上讲,国外公司通过正常的商业行为便可以轻易获取全球任何区域优于0.5米精度的坐标或地图。

记者在国家测绘地理信息局网站上查询到2009年发布的《国务院办公厅转发测绘局等部门关于整顿和规范地理信息市场秩序意见的通知》,其中提到要严格规范获取、提供和使用涉密地理信息行为、防范和制止涉军非法测绘活动、加强对外国组织和个人来华测绘活动的监管等,但没有查询到相应的技术防范手段和监管的细则。

我国对于测绘资质的审核一直比较严格,《中华人民共和国测绘法》中对于测绘的资质资格具有明确的要求:从事测绘活动的单位应当具备下列条件,并依法取得相应等级的测绘资质证书后,方可从事测绘活动:(一)有与其从事的测绘活动相适应的专业技术人员;(二)有与其从事的测绘活动相适应的技术装备和设施;(三)有健全的技术、质量保证体系和测绘成果及资料档案管理制度;(四)具备国务院测绘行政主管部门规定的其他条件。

对此,一位不愿具名的业内人士在接受宇辰网记者采访时指出,这种测绘资质审核过于“一刀切”,应该根据情况分别对待:像是精细农业、科研航拍等领域的测绘活动,不应当受限于上述测绘资质的要求。对于相关应用领域来说,资质的适当放开是有必要的,一方面有利于该领域的技术推进和科研项目开展;另一方面也促进无人机产业的发展。

小结:

无人机在航测领域的应用与发展,技术的进步是第一推动力量。但同时技术的应用与推广也倚仗政策法规的进一步完善以及对行业的支持,随着法律法规的逐步健全,技术标准完善,监管漏洞被查实、堵住,当前的行业痼疾也会随之消弭。无人机航测也将成为越来越先进、成熟的测绘手段,得到更为广泛的应用。(来源:宇辰网)

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