【摘要】 無人機(jī)遙感技術(shù)指的是綜合利用無人駕駛飛行器、GPS定位、遙感傳感器、通訊等先進(jìn)技術(shù)，從而實現(xiàn)空間遙感信息的專用化、智能化獲得，并完成遙感數(shù)據(jù)處理與建模分析的一項應(yīng)用技術(shù)。本文首先分析低空無人機(jī)遙感技術(shù)的特點，其次就此項技術(shù)在水利相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用展開深入探討，并對水利相關(guān)領(lǐng)域中，低空無人機(jī)遙感技術(shù)具有的應(yīng)用前景作出展望。

【關(guān)鍵詞】 低空無人機(jī)遙感技術(shù) 水利領(lǐng)域 應(yīng)用

無人機(jī)是一種通過機(jī)載計算機(jī)程序或無線遙控設(shè)備進(jìn)行操控的無人飛行器。作為一種微型空中遙感技術(shù)，無人機(jī)遙感技術(shù)將無人機(jī)作為空中平臺，利用遙感傳感器實現(xiàn)空間信息的采集，并利用計算機(jī)處理圖像信息，再按照要求的精度完成圖像的制作[1]。無人機(jī)系統(tǒng)具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、可完成有人駕駛飛機(jī)難以完成的危險任務(wù)等優(yōu)點，已逐步投入實際應(yīng)用中，必將成為未來航空遙感的主要技術(shù)。低空無人機(jī)遙感技術(shù)具備的顯著優(yōu)勢，有效完善了傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感技術(shù)存在的不足之處，極大程度上促進(jìn)了水利相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。

一、低空無人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

早期的無人機(jī)主要應(yīng)用在軍事上，起靶機(jī)的作用，后來逐漸應(yīng)用于偵查作戰(zhàn)、民用等范圍。隨著計算機(jī)通訊技術(shù)的發(fā)展，以及高精度、輕重量、數(shù)字化的先進(jìn)傳感器的研發(fā)與應(yīng)用，無人機(jī)的綜合性能也得到逐步提升，其應(yīng)用領(lǐng)域也得到了充分拓展，為遙感監(jiān)測工作的開展提供可靠的支持與條件。

1.1低空無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用特點

作為空中遙感平臺中一項微型的遙感技術(shù)，無人機(jī)具備以下幾個方面的特點：

（1）低空無人機(jī)遙感技術(shù)將無人機(jī)作為空中平臺，利用專用的照相機(jī)及無線視頻傳輸技術(shù)采集相關(guān)信息，并利用計算機(jī)處理圖像信息，再按照要求的精度完成圖像的制作。

（2）在應(yīng)用無人機(jī)的前提下，可根據(jù)需要的不同選擇不同類型的遙感平臺，為轉(zhuǎn)場及起降等操作提供了便利。

（3）無人機(jī)采用改裝后的CCD數(shù)字照相機(jī)進(jìn)行遙感航拍，拍攝的影像為數(shù)字格式，還可利用無線視頻傳輸技術(shù)或小型的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)攝制彩色，從而獲取可靠的遙感信息。

（4）無人機(jī)飛行高度偏低，可獲得分辨率較高的遙感影像，使得在小空間尺度上便可將地表的變化詳細(xì)觀察出來，并完成大比例尺的遙感制圖。此外，高分辨率的航片影像還可有效解決衛(wèi)星拍攝存在盲區(qū)、云量大而難以獲得遙感數(shù)據(jù)等難題。

1.2低空無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用實踐分析

目前，低空無人機(jī)遙感技術(shù)已在評估災(zāi)害、檢測環(huán)境等方面得到了具體的應(yīng)用實踐。

（1）臺灣大學(xué)空間信息研究中心的相關(guān)人員采用無人機(jī)，將低空大比例尺的圖像拍攝下來，并開展異常提取操作，將桃源縣的固體垃圾等進(jìn)行解譯，從而為執(zhí)法調(diào)查環(huán)境污染情況提供了依據(jù)。

（2）日本減災(zāi)研究組織利用無人機(jī)攜帶雷達(dá)掃描儀及數(shù)碼攝像機(jī)，并對正處于噴發(fā)狀態(tài)的火山進(jìn)行調(diào)查。無人機(jī)可以到達(dá)人們難以進(jìn)入或非常危險的地區(qū)，將現(xiàn)場的實際狀況進(jìn)行快速獲取，從而對當(dāng)?shù)氐臑?zāi)情進(jìn)行評估[2]。

（3）我國成立的首個Quick eye空間信息應(yīng)急服務(wù)中心，為我國無人機(jī)在應(yīng)急遙感應(yīng)用方面的嘗試與典范。在兩年不到的時間內(nèi)，此服務(wù)中心已完成近10萬km2的作業(yè)量，在1：1000成圖、測繪及應(yīng)急等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。

二、低空無人機(jī)遙感技術(shù)在水利相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

低空無人機(jī)遙感技術(shù)的具有非常高的分辨率與機(jī)動性，非常適用于水利相關(guān)領(lǐng)域，且在抗旱防汛、監(jiān)測水域、監(jiān)測水土保持以及水利工程建設(shè)管理等方面發(fā)揮著顯著作用。

2.1在抗旱防汛中的應(yīng)用

低空無人機(jī)遙感技術(shù)為一項重要的獲取空間數(shù)據(jù)的方法，具有持續(xù)航行時間長、機(jī)動靈活、成本低、可在高危地區(qū)進(jìn)行探測等多項優(yōu)點。在日常的防汛檢查工作中，無人機(jī)可不受交通限制，能在最短時間內(nèi)趕往險區(qū)的上空，對蓄滯洪區(qū)的水庫、地形地貌及堤防險段等進(jìn)行立體查看，根據(jù)機(jī)載裝置數(shù)據(jù)將影像信息實時傳遞，在向防洪對策提供可靠、準(zhǔn)確信息的基礎(chǔ)上，盡最大可能規(guī)避風(fēng)險的發(fā)生。通過應(yīng)用無人機(jī)抗旱防汛系統(tǒng)，政府相關(guān)部門可全面了解突發(fā)事件狀況，并作出迅速反應(yīng)，在降低工作難度的同時，充分保障參與抗旱防汛人員的生命安全。在抗旱防汛領(lǐng)域，低空無人機(jī)遙感技術(shù)能夠確保政府部門在洪澇旱災(zāi)來臨時，可及時、準(zhǔn)確獲取相應(yīng)的災(zāi)情及應(yīng)急信息，從而為領(lǐng)導(dǎo)的抗災(zāi)決策提供決定性的輔助信息。例如在2010年的舟曲泥石流災(zāi)害中，無人機(jī)小組立即作出響應(yīng)，并及時采集受災(zāi)地區(qū)的遙感影像信息，為災(zāi)情的評估及有效治理提供了寶貴的數(shù)據(jù)支持[3]。

2.2在動態(tài)監(jiān)測水域中的應(yīng)用

人們的日常生活及工業(yè)生產(chǎn)均離不開水的支持。然而隨著我國人口的急劇增長及工業(yè)的快速發(fā)展，合理開發(fā)利用水資源已成為迫切需要解決的問題，而水源開發(fā)的基礎(chǔ)便是準(zhǔn)確計算出河流分布及流域面積。然而由于之前技術(shù)水平有效，許多河流分布及流域面積等資料已難以將當(dāng)前的狀況準(zhǔn)確反映出來。

動態(tài)監(jiān)測水域的目的便是將地區(qū)內(nèi)的水域變化情況調(diào)查清楚，通過完善水域調(diào)查、統(tǒng)計及占補(bǔ)平衡制度，從而使得水域資源信息為社會提供服務(wù)，進(jìn)一步滿足水域資源管理及社會發(fā)展的需求。在調(diào)查水資源中采用低空無人機(jī)遙感技術(shù)，可大大減少人力、財力的投入。同時，根據(jù)已有的水域監(jiān)測可實現(xiàn)調(diào)查結(jié)果的更新，全面變更調(diào)查水域的權(quán)屬界線及使用情況，采用計算機(jī)自動識別與目視解譯的方法采集數(shù)據(jù)，編輯圖形，準(zhǔn)確獲取水域的動態(tài)監(jiān)測類型、權(quán)限及分布等信息，進(jìn)而建立信息共享的水域動態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)等。此外，還可在航道開發(fā)及水利規(guī)劃等方面利用無人機(jī)水域監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.3在監(jiān)測水土保持中的應(yīng)用

目前，我國最主要的環(huán)境問題即為水土流失。在水土保持研究中，定量調(diào)查土壤侵蝕為其重要內(nèi)容。無人機(jī)遙感由于具有動態(tài)、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點，已成為調(diào)查土壤侵蝕信息的重要方法。土壤侵蝕受到自然及人為多種因素的影響，過程十分復(fù)雜。其中，土壤侵蝕類型不同，影響因素也便不同，例如水蝕，可參考土壤侵蝕通用方程的各因子指標(biāo)，同時考慮結(jié)合使用常規(guī)方法與遙感技術(shù)能否順利獲取，以及在GIS中是否便于存取、計算等。通常情況下選擇地形、降水、植被覆蓋程度、溝谷密度及侵蝕防治措施等項目，作為估算土壤侵蝕量的因子。此外，對比分析不同時期的土壤侵蝕強(qiáng)度，對水資源保護(hù)工程的治療效果進(jìn)行評估，從而為以后的水土保持工作提供合理指導(dǎo)。

無人機(jī)可對研究地區(qū)進(jìn)行低空、低速拍攝，且拍攝的照片能將范圍內(nèi)水土流失的強(qiáng)度、實際狀況真實反映出來，為土壤侵蝕的類型、程度，以及植被、地形、管理措施等侵蝕因子的屬性提供了充足的數(shù)據(jù)源。利用低空無人機(jī)遙感技術(shù)采集的遙感影像信息可為區(qū)域內(nèi)水土流失的發(fā)生特點及發(fā)展趨勢提供有效幫助，為政府部門的水土保持工作提供便利的同時，促進(jìn)水土流失治理工作的全面開展。

2.4在水利工程建設(shè)管理中的應(yīng)用

水利工程建設(shè)管理工作涉及到水利工程安全監(jiān)測及建設(shè)環(huán)境的影響分析等方面，而低空無人機(jī)遙感技術(shù)由于具備實施快、拍攝的影像分辨率高等優(yōu)點，因而在水利工程領(lǐng)域可發(fā)揮出關(guān)鍵作用。水利工程的環(huán)境影響遙感監(jiān)測工作內(nèi)容包括因工程建設(shè)引起的生態(tài)變化、土地鹽漬化、淹沒范圍等。利用無人機(jī)遙感機(jī)動靈活等特點，可向生態(tài)環(huán)境工程提供科學(xué)的數(shù)據(jù)及可靠的決策依據(jù)。此外，結(jié)合使用空間信息技術(shù)、無人機(jī)遙感影像及GPS系統(tǒng)，可順利開展提防工程及大型水庫工程的建設(shè)施工及管理工作[4]。

三、前景展望

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及全球氣候的變化，水資源的供需矛盾也日益明顯，這使得水利工程發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的同時，也為其帶來了發(fā)展機(jī)遇。水利建設(shè)朝著信息化的方向發(fā)展推進(jìn)，為水利的勘測、設(shè)計、建設(shè)、管理等各項工作提供了有力的支撐。而無人機(jī)由于起降方式機(jī)動靈活，且具有低空、自主的飛行方式，以及多數(shù)據(jù)快速響應(yīng)的能力等優(yōu)勢，在水利檢測、水域規(guī)劃及水利建設(shè)管理等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。無人機(jī)可攜帶分辨力高的數(shù)碼相機(jī)及攝像機(jī)等影像采集設(shè)備，進(jìn)行實時水文數(shù)據(jù)的采集與回傳，充分體現(xiàn)出應(yīng)急性強(qiáng)、實效性高等優(yōu)勢，而這些優(yōu)勢正是現(xiàn)代化水利工程建設(shè)與管理工作的發(fā)展趨勢。因此，對低空無人機(jī)遙感技術(shù)的特點及應(yīng)用效果進(jìn)行綜合考慮，我們可以得知此項技術(shù)在我國水利相關(guān)領(lǐng)域中具有極為廣闊的應(yīng)用前景。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]金偉，葛宏立，杜華強(qiáng)，等.無人機(jī)遙感發(fā)展與應(yīng)用概況[J].遙感信息，2012，12（01）：88-92.

[2]王青山.簡述無人機(jī)在遙感技術(shù)中的應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息，2010，15（03）：168.

[3]王新，陳武，汪榮勝，等.淺論低空無人機(jī)遙感技術(shù)在水利相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景[J].浙江水利科技：2010，11（06）：27-29.

[4]雷添杰，宮阿都，李長春.無人機(jī)遙感系統(tǒng)在低溫雨雪冰凍災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，16（04）：269-271.