无人机航拍在体育赛事中的应用

周 鑫

（南京交通职业技术学院，江苏 南京 211188）

0 引言

在当今数字化时代，科技正以前所未有的速度改变着各行各业，体育赛事也不例外。其中，无人机航拍技术的崛起，为体育赛事领域带来了一场视觉与创新的革命。随着无人机技术的日益成熟和创新[1]，无人机作为一种高效、灵活且多功能的工具，凭借其高空俯瞰的视角、极致稳定的飞行能力以及多维角度拍摄等独特优势，正日益成为体育赛事领域的一颗璀璨之星。从大型国际比赛到地方性赛事，无人机航拍技术正以其卓越的性能为观众提供更加震撼的视觉体验，为赛事组织者、运动员和教练员带来了全新的数据收集、分析和战术优化等手段，赋予了体育赛事全新的维度与表现力。本文将深入探讨无人机在体育赛事中的多重应用，展现其在推动体育产业发展、提升比赛水平以及创造更丰富观赛体验方面所发挥的重要作用。

1 无人机航拍技术概述

1.1 无人机

无人机是由自身程序控制装置或无线电遥控设备控制的无人驾驶飞行器[2]。无人机通过搭载各种传感器、通信设备和自动控制系统，能够执行多种任务，从简单的空中摄影到复杂的科研和军事任务。根据不同的用途和设计，无人机分为多种类型，包括多旋翼无人机、固定翼无人机以及垂直起降无人机等。多旋翼无人机通过调整多个旋翼的转速，产生不同大小的扭矩，从而精确控制飞行器的运动轨迹，实现各种飞行动作。并且，其体积相对较小，轻便灵活，起降方便，有良好的抗风能力，能在空中进行悬停，可以更加灵活、准确地拍摄。因此，无人机具有安全稳定、结构简单、操控简单的特点。现在大部分航拍领域使用的无人机设备多为多旋翼无人机，如图1 所示。

图1 多旋翼无人机

1.2 无人机航拍

无人机航拍是利用无人机进行空中摄影或录像的过程。以无人机作为空中平台，通过搭载高分辨率的相机、摄像机或其他传感器，无人机可以从空中俯瞰地面或其他目标，捕捉到独特的视角和画面。

无人机航拍技术的发展历程可以追溯到早期的航空摄影和遥感技术。随着科技的进步和创新，无人机航拍逐渐从军事应用延伸到民用领域。20世纪80 年代，一些研究机构和企业开始尝试将无人机航拍应用于地理测绘、环境监测等领域。21 世纪初期，无人机航拍技术取得了一系列重大突破，如自动化飞行控制、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）导航、稳定性控制等，这些技术使得无人机航拍更加稳定、精准，逐渐走向普及。同时，民用领域对空中数据采集和影像需求增加，推动了无人机航拍的商业化应用，许多企业开始提供无人机航拍服务。

如今，无人机的航空系统越来越优化，由飞控系统、传感器系统、通信系统及载荷系统等多个系统组成，各个子系统相互协作，使无人机能够实现全自主飞行、任务执行等功能。无人机技术的不断进步给航拍领域迎来质的飞跃。高分辨率的相机、稳定的飞行控制系统以及智能化的飞行路径规划等创新不仅使得航拍更加精准、流畅，也为影像创作者带来了更大的创作自由和创意空间。在无人机的俯瞰下，美丽的风景、壮观的建筑和精彩的运动瞬间，正描绘出一幅引人入胜的精彩图景，以前所未有的方式展现在人们面前。

2 体育赛事航拍中的无人机航拍技术要点

2.1 安全和法规意识

进行无人机航拍之前，务必获取合法的飞行许可。首先要了解无人机相关的法律法规，遵守法律法规的规定和限制，遵守当地民航局和相关机构的规定，确保了解飞行限制区域、禁飞区域以及最大飞行高度等规定，以免触犯法律。

国家于2023 年公布了《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》。新规按照分类管理的思路，根据无人机重量、飞行速度等性能指标，将无人机分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机、中型无人机和大型无人机5 个类别。操控小型、中型、大型民用无人驾驶航空器进行飞行活动，操作员必须考取操控员执照。

不同天气条件下都可以进行体育赛事的航拍，但不同的天气条件可能会影响航拍的可行性和画面效果。选择天气条件进行体育赛事航拍时，需要根据具体情况权衡飞行安全、画面效果以及对设备的保护。不同的天气条件可以为航拍作品带来不同的氛围和效果，但也需要注意保证航拍操作的安全性和设备的稳定性。

2.2 航拍操控技巧

航拍操控技巧包括合理规划航线和熟练无人机操控技术两个方面。

第一，合理规划航线。飞行前，必须对航拍区域进行综合了解，熟悉区域的地貌、气候、植被、人流和建筑等情况，检查该区域是否属于禁飞区，是否有飞行高度限制，从而谨慎规划飞行路线，明确拍摄角度、高度以及所需拍摄方向。体育赛事通常会在赛场周围设置观众席，四周的流动人口较多。因此，操作员务必特别注意无人机航拍的飞行高度，以确保不会危及观众的安全，保障飞行与拍摄安全。

第二，熟练无人机操控技术。无人机航拍需要具备较高的飞行技巧，操作员需要通过控制摇杆对无人机的飞行速度进行变速及平稳飞行；利用摇杆控制飞行高度，避免高度变化过大或过快；适应风力，调整摇杆维持稳定高度；使用遥控器摇杆和云台按钮同时平稳操作，培养手眼协调能力，精确控制飞行姿态和方向；实现无人机环绕、升降、跟踪、平移、俯仰、低空飞行及运动跟踪拍摄。最后，操作员需要具有应对紧急情况的灵活性，遇到问题时，可以将无人机紧急刹停或安全返航。

2.3 航拍摄影手法的艺术性

航拍摄影手法涉及无人机的飞行路径、角度、高度等操作技巧，这些手法决定了航拍画面的艺术构图。艺术构图需要考虑画面元素的摆放、比例及平衡等。航拍摄影通过不同的手法，如环绕拍摄展示出全景的壮观，升降拍摄营造出高度感，跟踪拍摄手法展现主体的移动轨迹，而选择俯瞰拍摄手法则需要考虑如何平衡画面中的各个元素。通过掌握不同的航拍手法，摄影师可以在构图时更加灵活地运用元素，通过适当的摆放和元素的组合来强调或突出主题，创造出更具创意的视觉效果来增强艺术表现。

3 无人机航拍技术在体育赛事中的应用优势

3.1 拍摄视角更加多元

早期的体育赛事通常通过传统的地面摄影设备进行拍摄，在赛事场地的关键位置设置固定的摄像机，以捕捉比赛的主要动态。尽管这些摄像机可以捕捉到特定区域的画面，也可以呈现稳定的画面，但是由于视角相对有限，通常只能捕捉到地面上的画面。地面摄影设备受到场地限制，可能难以捕捉到赛场的整体情况，或者无法捕捉到高空的视角。

无人机具有高度的机动性，可以快速在不同位置之间移动，改变飞行高度和方向，具有空中鸟瞰视角，从空中俯瞰，捕捉到更广阔的画面。环绕拍摄可以全局呈现整个赛场，捕捉到多种角度和视角的画面，营造出宏大的视觉效果，带来更全面的观赏体验。

3.2 拍摄机位更加灵活

采用地面摄影方式，摄像师使用手持或固定在摇臂上的摄像机，通过移动摄像机跟随比赛的进行，捕捉运动员的动态。整个操作过程需要摄像师手动变换摄像机的角度或位置，关注比赛的局部情况，一边跟随运动员的运动，一边控制摄像机的镜头切换和局部变焦，难度系数较大。同时，地面摄影受到运动员和摄影设备的位置限制，可能无法捕捉到高速运动的特写镜头，限制动感。

无人机可以在比赛场地内自由移动，升降飞行，捕捉到不同高度的画面，呈现出比赛场地的立体感。无人机可以动态跟踪、实时跟踪运动员或比赛，捕捉到高速运动的精彩瞬间，也能捕捉到比赛的紧张氛围和情感。通过不同的角度和飞行路径，无人机可以拍摄出多样化的画面，拍摄机位更加灵活。

3.3 拍摄成本更加节约

体育赛事应用无人机拍摄，能够有效地节约拍摄成本[3]。传统的体育赛事拍摄可能需要使用大型、昂贵的专业摄像设备和团队，包括摄像机、云台、稳定器、直升机和操作人员等。相比之下，无人机摄影设备通常更经济实惠，操作也更简单，不需要大规模的人力投入，有效地降低了设备和人力成本。

使用无人机进行赛事拍摄，可以提供多个视角，减少了需要多次摄制和编辑的次数。这样可以减少后期制作成本。并且，无人机可以轻松地捕捉到多个角度的画面，到达地面摄影方式难以到达的区域，如高空或障碍物附近，减少必须搬动摄像设备的次数，从而提高了效率。

3.4 数据采集更加快速

在体育比赛中，数据的收集和分析起着至关重要的作用。这些数据可以提供有关运动员表现、比赛策略、战术决策和赛事管理的关键见解，有助于改善运动员的训练、提高竞技水平，并且提供更好的观赏体验和赛事规划。利用图像识别和传感器等技术，无人机可以高度精确地采集有关运动员和赛场的数据。这些数据被实时传送给裁判员和发布员，以实现更有效的比赛管理和统计。这种数据采集方式的准确性非常高，有助于提高比赛的公平性和准确性。

4 无人机航拍在体育赛事中的应用

4.1 体育赛事宣传

为了提高体育赛事的知名度，吸引观众和支持者，吸引赞助商和合作伙伴，赛事组织者一般会在赛前进行一系列宣传和推广活动，通过电视、广播、印刷媒体、互联网及社交媒体等各种媒体渠道发布广告和宣传材料，吸引观众的关注。无人机在体育赛事宣传片中的应用已经成为提高宣传片视觉吸引力的重要因素。2018 年，俄罗斯世界杯宣传片使用无人机捕捉世界杯足球赛的精彩瞬间，包括球场、球员、球迷和赛事氛围的壮观空中画面，使观众能够欣赏到比赛场地的壮观，增加了观众的兴趣和赛事的吸引力。2022 年北京冬奥会宣传片中，无人机捕捉了滑雪、冰壶、雪车等冰雪项目的画面，为冬奥会提供了极寒气候下的特殊视角，突出了冰雪运动的美丽和挑战性。

4.2 体育运动摄影

传播学家麦克卢汉曾提出一个观点——媒介是人的延伸[4]。无人机可被视为扩展的人类视觉能力，通过提供多个视角为体育运动摄影带来了更多可能性，从而丰富了体育运动摄影的表现方式，拓宽了其视野。2022 年3 月，Daniel Koszela 拍摄的《下降的滑雪者》展示了在斯克拉斯卡波伦巴举行的年度滑雪活动的参赛者。摄影师Maxseigal拍摄的《莫阿布攀岩》展示了攀登探险运动之美及攀岩的环境风险，获得第三届国际无人机摄影大赛体育组一等奖。

4.3 体育赛事训练

搭载传感器的无人机可以实时监测运动员的生理参数和运动状态，包括心率、呼吸频率和步频等。教练员可以更全面地了解运动员的训练状况，及时调整和改进训练计划，以提高训练的效果和科学性。这种方式使得训练过程更加精细化和个性化。

搭载高清摄像头的无人机更可以从不同高度多角度地全程捕捉运动员的体育动作。教练员和运动员可以通过无人机记录下的影像资料，查看运动员的表现状态及动作的精细细节，比较和分析训练与比赛中的长处和短处，根据这些分析及时调整、改进训练方式和战术策略，有效地提升了训练课程的安全性和合理性。

4.4 体育赛事直播

无人机在体育赛事直播中具有极大的视角多样性。无人机突破传统体育赛事依靠固定摄像机的空间限制，可以在比赛场地实现高空、低空、快速、多角度等特殊拍摄效果，可以在体育比赛进行中通过空中的俯瞰镜头或是变焦追踪镜头，将运动员和比赛场地的动态一览无余地展现给观众。尤其是一些中大型户外体育赛事（如马拉松赛事、滑雪赛事、赛艇赛事、自行车赛事等）的直播，许多户外赛事在自然场地上进行，场地的地形和环境多种多样，开放空间较大，观众可能无法长时间或近距离观看运动员的比赛状况[5]，引入无人机航拍，可以更广泛地覆盖比赛场地，记录比赛进程、运动员们的比赛场景，更好地展现户外场地的自然景观。无人机航拍从各个角度、全方位地为观众提供观赛体验，增强观众的沉浸感，使他们更好地融入比赛并亲身体验其中。无人机航拍的2023 年苏州太湖马拉松比赛如图2 所示。

图2 2023 年苏州太湖马拉松

4.5 体育赛事表演

随着无人机技术水平的不断进步与发展，无人机编队表演作为一种新的艺术表现形式，其壮观的科技视觉效果给人留下深刻的印象，越来越受到市场的青睐。

无人机表演为体育赛事注入了独特的视觉魅力，吸引了更多观众和粉丝。在成都大学生运动会期间，千架无人机闪烁着灯光，以天空为布、机身为笔，在天空中组合成“大运会徽”“大运会火炬”“大运会吉祥物”“大运会比赛项目”等各种造型，在夜空中展现出一副精妙绝伦、别具一格、充满科技韵味的壮丽景观。无人机编队飞行可以创作出各种图案、文字和标志，呈现令人震撼的视觉效果，为赛事提供了强大的宣传工具。

5 结语

无人机航拍在体育赛事中的应用展示了现代技术在体育领域的巨大潜力。通过提供多角度、高清晰度的视图，无人机航拍提升了体育赛事的观赏性，为观众提供了前所未有的身临其境感受，使观众更加深入地了解运动的精彩和运动员的精湛技艺；为教练员和运动员提供了宝贵的工具，以便更好地分析和改进训练方法。无人机还在体育赛事的宣传推广中发挥了关键作用，为赛事吸引更多观众和赞助商，促进了体育产业的发展。未来，期待无人机在体育领域的广泛应用为体育产业带来更多创新和机会。