无人机测绘者的崛起

当美国军方需要识别阿富汗一个危险山谷中的地雷时，航拍图像专家图多尔·托马斯帮助建立了一个基于飞机的系统来绘制地图。这个项目并不便宜。托马斯说，早在 2013 年，类似的系统就花费了军方及其承包商 100 万到 500 万美元——这还不包括飞机的成本。“很难想象仅仅为了制作一张简单的航拍图像就花了多少钱，”他说。

这次经历激发了一个商业想法：无人机测绘。客户可以租用或购买无人机 (UAV) 来拍照（事实上，许多人已经在这样做了）。然后，托马斯和他的团队将处理棘手的软件过程，将从天空不同位置拍摄的单帧图像“拼接”成统一的地图。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在一起以提供单一视角，这一过程称为“正射校正”。如果用户在未拼接的照片上仔细输入几个地面控制点的 GPS 读数，其他软件将添加真实世界的位置数据以创建“地理参考”地图。

托马斯的无人机销售公司 Drones Made Easy 在 8 月份成功发起 Kickstarter 众筹活动后，以应用程序的形式推出了这项服务。这款名为 Maps Made Easy 的应用程序很快就吸引了土地测量员的关注，但它也针对业余爱好者。“如果你打开谷歌地图，看看你的房子，[图片] 可能是 4 年前的，”托马斯说。“而且很有可能你无法分辨三英尺以上的细节——一辆汽车只有两个像素。”使用无人机，用户可以制作分辨率比谷歌地球高 20 倍的最新地图。

摩尔定律影响航空摄影

地质学家 Larry Hulbert 最近使用 Maps Made Easy 将他正在加拿大魁北克勘测的镍、铜或铂矿的土地图像拼接起来。Hulbert 使用从直升机上拍摄的镜头，使用 Maps Made Easy 图像处理工具绘制了一张 7 公里 x 0.3 公里的细长地图，仅花费 44 美元。这个价格非常合理 — 尽管收集位置数据的过程很复杂，但这位地质学家也对他印象深刻，因为他的标准地图制作软件在处理狭长的土地时会遇到困难。

但该项目还有另一项大成本。直升机和飞行员的时间成本为每小时 1,800 美元。价格如此之高，以至于赫伯特在拍摄时感到匆忙和压力，因为他不想在“计价器正在计时”时进行第二次拍摄。

“再过几个小时，我就能买到一架无人机了。”赫尔伯特说。

他现在计划购买自己的摄影无人机，以进一步减少开支。“无人机技术确实改变了我所在的行业，”赫伯特说。“但任何人都可以买一架无人机来拍照——把它们组合在一起才是突破性技术。”

无人机人道主义者

卡塔尔计算研究所社会创新主管帕特里克·迈耶 (Patrick Meier) 同样意识到了有效的无人机测绘软件的重要性。他率先开展了一项工作，让无人机飞行 90 次，在纳米比亚的库兹库斯野生动物保护区搜寻濒临灭绝的黑犀牛和其他动物。（由于亚洲对犀牛角的需求导致偷猎活动猖獗，全球犀牛数量急剧下降。野生犀牛数量约为 29,000 头，低于 1970 年的 70,000 头和 1900 年的 500,000 头）。

“对于地面上的护林员来说，知道哪里没有动物同样重要，”迈尔说。“这可以减少你需要覆盖的区域。”但是，大量的镜头让公园护林员面临一项艰巨的任务，即手动搜索超过 25,000 张无人机拍摄的图像。

9 月，迈耶开始采用众包方式，请志愿者查看照片并在他们发现的动物周围画出白色轮廓。来自世界各地的约 500 名“数字护林员”在短短 48 小时内分析了 98% 的图像。迈耶还与瑞士洛桑大学的计算机科学家一起探索使用人工智能算法来自动化这一过程。

Meier 计划使用众包和人工智能这两种工具来搜索菲律宾台风灾区的录像。他的目标是记录椰子树（当地的主要农作物）的受损程度。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可以提高他的软件的性能，而濒危动物的栖息地却无法做到这一点。

过去二十年，保护和救灾领域的专家一直在使用卫星图像，他们对无人机测绘的兴起表示欢迎。“如果你和实地的人道主义者交谈，告诉他们我们可以更快、更高分辨率、更便宜地为你提供数据，这完全是明智之举，”迈耶说。

知道尸体埋在哪里

这种工具还可以使许多其他职业受益，包括墓地测量员。在北爱尔兰，肖恩和利奥娜·麦卡利斯特共同创立了一款无人机墓地管理工具，名为 PlotBox，他喜欢将其视为“墓地管理者的 Salesforce”。许多墓地仍然依赖数十年的纸质葬礼记录和可用的墓地，而这些记录可能与现有的墓地地图并不完全对应。

无人机将 12 英亩土地的勘测时间从 100 小时缩短至约 2 小时。

“这个行业没有真正出色的技术，”麦卡利斯特说。“你不可能管理数千个地块，却不知道它们与你的数据的关系。”

更新墓地地图的（相对）老式方法是派出像肖恩·麦卡利斯特这样的测量员到墓地，在每个坟墓的每个角落测量 GPS 读数。然后测量员会确保地图坐标与墓地记录相匹配，以确定坟墓是否有人以及由谁使用。一个 12 英亩的墓地通常需要整整 100 小时的测量工作。

麦卡利斯特利用无人机将 12 英亩土地的勘测时间缩短到大约 2 小时。通过在地面放置标记作为参考点，他可以快速生成地理参考地图。然后，使用 PlotBox 中的专有数据聚合工具，他可以将墓地记录与墓地中的数千块墓地正确关联起来。

麦卡利斯特说：“我们将技术带入墓地领域，但要保持谨慎。”

你甚至可以说，当谈到无人机测绘时，天空才是极限。

本文版本最初刊登于 2015 年 1 月的《大众科学》杂志，标题为“无人机制作的地图”。