


当美国军方需要识别阿富汗一个危险山谷中的矿井时,航空影像专家 Tudor Thomas 帮助构建了一个基于飞机的测绘系统。该项目并不便宜。Thomas 说,在 2013 年,类似的系统花费了军方及其承包商一到五百万美元——这还不包括飞机的成本。“很难想象光是制作一张简单的航空影像就花了多少钱。”他说。
这次经历激发了一个商业理念:无人机测绘。客户可以租用或购买无人驾驶飞行器 (UAV),来拍摄照片(事实上,很多人已经在这样做了)。然后 Thomas 和他的团队将负责处理复杂的软件过程,将从空中不同点拍摄的单帧图像“拼接”成一张统一的地图。一个基于云的软件工具将校正从不同角度拍摄的图像,并将它们融合以提供单一视角,这个过程称为“正射校正”。如果用户仔细地将几处地面控制点的 GPS 读数输入到未拼接的照片中,额外的软件将添加现实世界的地理位置数据,从而创建一张“地理参考”地图。
Thomas 的无人机销售公司 Drones Made Easy 在 8 月份的一次成功的 Kickstarter 活动后,以应用程序的形式推出了这项服务。这款名为 Maps Made Easy 的应用程序立即在土地测量员中找到了受众,但也面向业余爱好者。“如果你打开谷歌地图看你的房子,(图像)可能已经有 4 年了,”Thomas 说。“而且很可能,你无法分辨出三英尺以上的高度细节——一辆汽车只有两个像素。”有了无人机,用户可以生成分辨率比谷歌地球高 20 倍的最新地图。
摩尔定律遇上航空摄影
地质学家 Larry Hulbert 最近使用了 Maps Made Easy 来拼接他在加拿大魁北克勘测的含有镍、铜或铂矿床的土地的图像。Hulbert 使用从直升机拍摄的视频,利用 Maps Made Easy 图像处理工具制作了一张 7 公里 x 0.3 公里的薄地图,仅花费了 44 美元。价格非常合适——尽管收集地理位置数据的过程很复杂,但这位地质学家也感到印象深刻,因为他标准的地图制作软件在处理狭长地块时遇到了困难。
但该项目还有另一笔高昂的费用。直升机和飞行员的时间花费为 1800 美元/小时。价格如此之高,以至于 Hulbert 在拍摄时感到匆忙和压力,因为他不想在“计费时”进行第二次飞行。
“几个小时我就可以买一架无人机了,”Hulbert 说。
他现在计划购买自己的摄影无人机,以进一步降低开支。“无人机技术正在真正改变我工作的行业,”Hulbert 说。“但任何人都可以买一架无人机拍照——把它们拼起来才是突破性的技术。”
无人机人道主义者
卡塔尔计算研究所社会创新总监 Patrick Meier 也认识到了有效的无人机测绘软件的重要性。他牵头的一项行动是,在纳米比亚库兹库斯野生动物保护区,无人机进行了 90 次飞行,搜寻濒危的黑犀牛和其他动物。(由于对主要来自亚洲的犀牛角的巨大需求,世界犀牛种群数量急剧下降。目前野生犀牛约有 29,000 头,低于 1970 年的 70,000 头和 1900 年的 500,000 头。)
“对于地面的巡逻员来说,知道哪里没有动物同样重要,”Meier 说。“这减少了需要覆盖的区域。”但海量的数据让公园巡逻员面临着手动浏览超过 25,000 张无人机拍摄图像的艰巨任务。
9 月份,Meier 求助于众包,请志愿者们查看照片,并在他们找到的动物周围画白色的轮廓。来自世界各地大约 500 名“数字巡逻员”在短短 48 小时内分析了 98% 的图像。Meier 还与瑞士洛桑大学的计算机科学家合作,探索使用人工智能算法来自动化这一过程。
Meier 计划同时使用众包和人工智能这两种工具,来搜寻菲律宾受台风影响地区的图像。他的目标是记录椰子树(当地的主要农作物)的损坏程度。由于机器学习算法通过处理大量样本而变得更好,菲律宾椰子树的密度应该能够改进他的软件,这是濒危动物景观无法做到的。
在过去二十年中大部分时间使用卫星图像的保护和灾难救援专家,欢迎无人机测绘的兴起。“如果你和实地的人道主义者交谈,并告诉他们我们可以以更快的速度、更高的分辨率和更低的价格提供数据,那简直是毫无疑问的,”Meier 说。

知道尸体埋在哪里
这样的工具还可以造福一系列其他职业——包括墓地测量员。在北爱尔兰,Sean 和 Leona McAllister 共同创立了一个名为 PlotBox 的无人机辅助墓地管理工具,他喜欢将其称为“墓地管理者的 Salesforce”。许多墓地仍然依赖几十年来关于葬礼和可用墓地的纸质记录,而这些记录可能与现有的地块地图不符。
一架无人机已将 12 英亩土地的测绘时间从 100 小时缩短到约 2 小时。
“这个行业还没有真正有效的新技术,”McAllister 说。“你不能管理成千上万个墓穴,却不知道它们相对于你的数据在哪里。”
更新墓地地图的(相对)老式方法是派一位测量员,比如 Sean McAllister,去墓地,并在每个墓穴的角落处进行 GPS 测量。然后,测量员会确保地图坐标与关于墓穴是否已被占用以及由谁占用的墓地记录相符。一个 12 英亩的墓地通常需要扎实的 100 小时测绘工作。
使用无人机,McAllister 已将 12 英亩土地的测绘时间缩短到约 2 小时。通过在地面放置标记作为参考点,他可以快速生成一张地理参考地图。然后,他可以使用 PlotBox 中的专有数据聚合工具,将墓地记录与墓地中的数千个墓穴正确关联起来。
“我们将(技术)带入墓地领域,”McAllister 说,“但要小心谨慎。”
你甚至可以说,在无人机测绘方面,天空才是极限。
本文的一个版本最初发表在 2015 年 1 月的《大众科学》杂志上,标题为“无人机制作的地图”。