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什么是无人机数据收集？

无人机或无人驾驶飞行器旨在取代一些地面测量设备。与手动数据收集方法一样，各行各业的组织（见下页图表）都可以使用无人机来监控项目进度；准备或进行现场检查；评估现场并发现问题；收集用于营销和报告目的的镜头或信息；进行研究；以及进行其他形式的分析和处理。事实上，无人机数据收集的意义远不止发射一架配备摄像头的无人机并将其悬停在现场上方拍摄几张照片。它们利用独特的技术来生成信息丰富的数据集。

摄影测量

借助摄影测量技术，无人机可以收集几乎覆盖任何面积的高分辨率照片。然后，这些照片可以拼凑在一起，为正在调查或分析的地点或物体绘制出一幅细节丰富、数据丰富的画像。

摄影测量法不仅仅关注单个点，而是利用重叠图像来创建详细的 3D 世界地图；摄影测量法不仅显示海拔数据，还收集地图上每个点的纹理、形状和颜色信息，从而实现高清 3D 重建。使用摄影测量法的无人机系统对于捕获 3D 和 2D 图像非常有用。它可以绘制大面积地图并从多个有利位置收集数据。它可以靠近并捕获图像，例如无需派工人上去检查手机信号塔。

总而言之，利用摄影测量技术，作业可以：

• 捕捉 RGB 素材

• 构建某个区域的 3D 模型

• 生成正射影像（类似于高分辨率的 Google 地球图像）

激光雷达

LiDAR 代表光检测和测距，已经存在了几十年。然而，它最近才被无人机广泛使用。LiDAR 传感器是一种基于光的回声定位，它使用镜子向不同方向发出激光脉冲，然后确定光束返回的确切时间。它还使用一种算法来确定光的强度。通过测量强度和时间，LiDAR 传感器可以提供

近乎即时、高精度地读取地形和地面上的点。这个过程重复数百万次，可以生成数据极其丰富的点云。

总体而言，LiDAR 可以产生比摄影测量法通常能实现的更高的分辨率和更准确的扫描。事实上，LiDAR 在传统摄影测量法或人工操作员难以应对的用例中表现出色：

• 扫描植被和灌木丛生的地形

• 扫描小而窄的、难以看清的物体（如电线）

• 在光线不足的情况下使用 LiDAR 进行操作可以：

• 创建高度详细的地形图（一英尺轮廓线），可以有效地穿透植被看到下面的地面，这几乎是任何其他方法都无法实现的

• 关注植被，并将区域划分为高、中、低

• 

• 无人机有何不同？一切都与数据有关

• 无人机的本质是数据收集，它在几乎所有可衡量的维度上都比传统和手动数据收集有所改进：时间和速度、成本、人力、数据量、数据准确性等等。但核心改进在于数据集的丰富性。无人机的纯粹机动性和自动化数据收集相结合意味着从几乎任何位置和角度收集广泛的数据点变得更加容易，包括那些在人类进行调查或检查时可能无法实现的数据点。结果是数据集包含更多信息，并生成更全面、更翔实的图片、地图或评估。

• 更多数据

• 无人机产生的信息量比其他方式多得多。测量点不再以英尺或米为单位，而是以厘米或毫米为单位。这样可以生成包含数百万个点的数据集。此外，无人机测量将生成可重复使用的综合数据集。例如，单个数据集将同时包含树木和道路。如果您最初只需要评估植被，那么它就有这些信息。然后，如果您以后需要检查道路，您已经拥有这些数据；无需派出另一个团队。这最大限度地减少了昂贵且耗时的现场重访。

• 更准确的数据

• 在《大数据杂志》发表 的 一项研究中，无人机在 40 米高空的准确率可达 98.53%，即使在 100 英里高空，准确率也只有轻微下降。测量点的精度可达 0.68 厘米（0.022 英尺）以内，这就是无人机能产生更多点的原因。在另一项研究中，发现生态学中无人机数据收集的准确率比传统的地面收集方法高出 96% ，换句话说，准确率大约是其两倍。ii 尤其是 LiDAR，即使在高达 2000 米（6600 英尺）的高度，也能提供 50 到 200 个点/平方米之间的点密度。

• 更多数据可能性

• 这些改进不仅在数量上改善了流程，还从质量上改变了操作员的工作方式。他们可以收集以前无法获取的信息，或开展因所需数据量巨大而无法开展的项目。无人机可以同时监控多个位置。它们可以完全取代以前由直升机执行的任务。它们可以创建历史记录，当与当前数据或现有场地计划结合使用时，组织可以进行变更分析并可能预测未来的需求。

• LiDAR 技术在数据收集方面尤其具有一些显著的优势：提高了距离测量的准确性、穿透地面植被的能力以及即使在低光条件下也能正常工作的能力。摄影测量可以为您提供高分辨率视图，但 LiDAR 可以为您提供更详细的信息，例如准确确定物体的距离以及物体下方可能存在的东西。因此，LiDAR 提供的丰富数据开辟了仅使用摄影测量无法实现的用例。

  

• 无人机还能带来无与伦比的时间、劳动力和成本效率。

• 除了数据之外，无人机的主要目的和优势在于使项目更加高效和经济。这些效率也是开辟新的数据收集可能性的关键。无人机的灵活性不仅仅在于它们在技术层面上所能实现的。它们还可以使项目在后勤上可行，否则这些项目将过于耗时、耗力或成本高昂。

• 节省时间

• 无人机每秒捕捉的图像数量比人类操作员一分钟捕捉的图像数量要多，因此可以更快地收集更多数据。它们还可以同时收集多种类型的数据，在某些应用中，还可以同时收集不同地块的数据（尤其是从高空）。例如，无人机视频可以缩短高尔夫球场处理时间 96%，因为它可以更快地检测到真菌爆发和漏水等问题，而这些问题在地面上很难发现。iii 同样，技术人员可能需要大约 25 小时步行检查 1MW 的太阳能。因此，一个小型 5MW 太阳能发电场需要 125 个工时才能检查完成，而无人机只需几个小时就可以完成。

• 节省劳动力

• 在某些应用中，劳动力的减少可能是巨大的。如果您不必派遣工人（或一组工人或多个团队）在广阔的土地上（或像手机信号塔一样高的地方）手动收集数据，那么您可以将所需的总体劳动力减少 50% 到 80%。

• 因此，摄影测量和激光雷达都可以作为一种以更少的人员或补充内部人员的方式以更快的速度获取所需数据。

• 节省成本

• 时间和劳动力的节省直接转化为成本效率，而且总体而言，无人机数据收集比人工数据收集更便宜。《电力工程》报告称，一系列试验发现，无人机比人工太阳能检查便宜 40%。iv 同样，纽约电力局与安大略发电公司合作，使用无人机检查了尼亚加拉河和伊利湖之间的冰栅。仅用 20 分钟，无人机就发现了一条损坏的电缆。他们的团队估计，无人机节省了整整 90% 的检查成本。

• 成本节约还可以通过其他方式实现，例如在问题和维护问题演变为代价高昂的危机之前发现它们。一家大型太阳能发电厂能够识别出“在实地检查中可能无法发现”的缺陷模块。这估计可节省 383,127 美元。vi LiDAR 尤其具有潜在的卓越成本效益。佛罗里达州环境保护部委托进行的一项研究评估了 LiDAR 在裸地地面高程测量、内陆水深测量和近岸水深测量中的应用。他们预计每年的净收益将超过 2800 万美元，收益成本比高达 5.1 比 1。

• 许多调查、检查和其他数据收集功能都要求工人置身于危险环境中。寻找甲烷泄漏可能让工人接触危险化学品；检查手机信号塔需要工人面临从高处坠落的风险；进行铁路检查需要人们穿越轨道，这可能会使他们处于危险之中；等等。无人机消除了将人们置于潜在危险环境中的需要；而且无人机本身通常不会妨碍移动设备和车辆。

  

• 仅靠无人机是不够的

• 不过，需要提醒的是：无人机服务的提供方式会产生很大的影响。换句话说，您不一定能买到现成的无人机并期望获得上述结果。特别是，许多组织认为他们只需购买无人机并实施 DIY 无人机调查计划，就能立即节省时间和成本，但事实并非如此。这是因为无人机并不是孤立存在的。无人机和空中数据收集所需的策略和技能也很重要，处理效率低下或处理不当的无人机计划将首先抹去或限制使用无人机的所有潜在收益。 

• 首先，技术 并非所有无人机都是一样的，配备 LiDAR 的无人机和车辆尤其如此。现成的型号可能无法提供实现本文所述结果所需的敏锐度、准确性或功能。确保您了解满足您需求的确切技术和技术规格。

   

• 其次，关系很重要。组织可能需要帮助来确定他们需要什么以及如何最大限度地利用数据。与值得信赖的供应商建立关系在这里可以证明是无价的。不幸的是，太多的供应商默认采用自动化方法，几乎没有人为干预，这让他们的客户不确定如何处理他们收到的数据。

• 第三，商业模式很重要。能够快速大量交付（尤其是定期交付）不仅仅取决于使用无人机，还取决于建立一种能够最大程度地发挥无人机数据优势的商业模式。换句话说，除了无人机的技术能力之外，供应商还需要具有后勤灵活性，以便在任何需要的时间和地点部署它们。

• 结论

• 难怪无人机业务一直在飙升，预计到 2028 年，复合年增长率将达到惊人的 57.5% 以上。

• 就像电子表格取代纸质账簿、智能手机取代名片夹一样，无人机在改进传统数据收集方法方面的巨大能力几乎保证了无人机将成为现场勘察、检查等工作的未来。借助 LiDAR 等尖端技术，无人机可以进一步实现更多令人兴奋的应用和用例，让测量员和检查员能够做更多事情、提高工作速度并降低成本。

• 但重要的是要意识到并非所有无人机和无人机服务都是平等的。要最大限度地发挥效益，需要熟练掌握无人机操作的操作员、具备正确技术能力的设备，以及能够克服后勤障碍的商业模式，这些障碍使无人机在需要的时间到达需要的地方。

• 但只要配备合适的无人机、由合适的操作员提供动力并采用正确的商业策略进行部署，无人机显然确实提升了工业和商业数据收集所固有的可能性。