遙感科普

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)

無(wú)人機(jī)遙感, 即利用先進(jìn)的無(wú)人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)、通訊技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化、智能化、專用化快速獲取國(guó)土資源、自然環(huán)境、地震災(zāi)區(qū)等空間遙感信息，且完成遙感數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析的應(yīng)用技術(shù)。無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)由于具有機(jī)動(dòng)、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為世界各國(guó)爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)課題，現(xiàn)已逐步從研究開(kāi)發(fā)發(fā)展到實(shí)際應(yīng)用階段，成為未來(lái)的主要航空遙感技術(shù)之一。

無(wú)人機(jī)按照系統(tǒng)組成和飛行特點(diǎn)，可分為固定翼型無(wú)人機(jī)、無(wú)人駕駛直升機(jī)兩大類種類。

固定翼型無(wú)人機(jī)通過(guò)動(dòng)力系統(tǒng)和機(jī)翼的滑行實(shí)現(xiàn)起降和飛行，遙控飛行和程控飛行均容易實(shí)現(xiàn)，抗風(fēng)能力也比較強(qiáng)，類型較多，能同時(shí)搭載多種遙感傳感器。起飛方式有滑行、彈射、車(chē)載、火箭助推和飛機(jī)投放等；降落方式有滑行、傘降和撞網(wǎng)等。固定翼型無(wú)人機(jī)的起降需要比較空曠的場(chǎng)地，比較適合礦山資源監(jiān)測(cè)、林業(yè)和草場(chǎng)監(jiān)測(cè)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染源及擴(kuò)散態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、土地利用監(jiān)測(cè)以及水利、電力等領(lǐng)域的應(yīng)用。

無(wú)人駕駛直升機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是能夠定點(diǎn)起飛、降落，對(duì)起降場(chǎng)地的條件要求不高，其飛行也是通過(guò)無(wú)線電遙控或通過(guò)機(jī)載計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)程控。但無(wú)人駕駛直升機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，操控難度也較大，所以種類有限，主要應(yīng)用于突發(fā)事件的調(diào)查，如單體滑坡勘查、火山環(huán)境的監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

遙感傳感器是根據(jù)不同類型的遙感任務(wù)，使用相應(yīng)的機(jī)載遙感設(shè)備，如高分辨率CCD數(shù)碼相機(jī)、輕型光學(xué)相機(jī)、多光譜成像儀、紅外掃描儀，激光掃描儀、磁測(cè)儀、合成孔徑雷達(dá)等。使用的遙感傳感器應(yīng)具備數(shù)字化、體積小、重量輕、精度高、存儲(chǔ)量大、性能優(yōu)異等特點(diǎn)。

無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)多使用小型數(shù)字相機(jī)（或掃描儀）作為機(jī)載遙感設(shè)備，與傳統(tǒng)的航片相比，存在像幅較小、影像數(shù)量多等問(wèn)題，針對(duì)其遙感影像的特點(diǎn)以及相機(jī)定標(biāo)參數(shù)、拍攝（或掃描）時(shí)的姿態(tài)數(shù)據(jù)和有關(guān)幾何模型對(duì)圖像進(jìn)行幾何和輻射校正，開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的軟件進(jìn)行交互式的處理。同時(shí)還有影像自動(dòng)識(shí)別和快速拼接軟件，實(shí)現(xiàn)影像質(zhì)量、飛行質(zhì)量的快速檢查和數(shù)據(jù)的快速處理，以滿足整套系統(tǒng)實(shí)時(shí)、快速的技術(shù)要求。進(jìn)一步的建摸、分析使用相應(yīng)的遙感圖像處理軟件。

無(wú)人機(jī)出現(xiàn)在1917年，早期的無(wú)人駕駛飛行器的研制和應(yīng)用主要用作靶機(jī)，應(yīng)用范圍主要是在軍事上，后來(lái)逐漸用于作戰(zhàn)、偵察及民用遙感飛行平臺(tái)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)的迅速發(fā)展以及各種數(shù)字化、重量輕、體積小、探測(cè)精度高的新型傳感器的不斷面世，無(wú)人機(jī)的性能不斷提高，應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓展。世界范圍內(nèi)的各種用途、各種性能指標(biāo)的無(wú)人機(jī)的類型已達(dá)數(shù)百種之多。續(xù)航時(shí)間從一小時(shí)延長(zhǎng)到幾十個(gè)小時(shí)，任務(wù)載荷從幾公斤到幾百公斤，這為長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的遙感監(jiān)測(cè)提供了保障，也為搭載多種傳感器和執(zhí)行多種任務(wù)創(chuàng)造了有利條件。

傳感器由早期的膠片相機(jī)向大面陣數(shù)字化發(fā)展，2011年國(guó)內(nèi)制造的數(shù)字航空測(cè)量相機(jī)擁有8000多萬(wàn)像素，能夠同時(shí)拍攝彩色、紅外、全色的高精度航片；中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院使用多臺(tái)哈蘇相機(jī)組合照相，利用開(kāi)發(fā)的軟件再進(jìn)行拼接，有效地提高了遙感飛行效率；德國(guó)祿來(lái)公司推出的2200萬(wàn)像素專業(yè)相機(jī)，配備了自動(dòng)保持水平和改正旋偏的相機(jī)云臺(tái)，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的成圖軟件。另外激光三維掃描儀、紅外掃描儀等小型高精度遙感器為無(wú)人機(jī)遙感的應(yīng)用提供了發(fā)展的余地。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可快速對(duì)地質(zhì)環(huán)境信息和過(guò)時(shí)的GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新、修正、和升級(jí) 。為政府和相關(guān)部門(mén)的行政管理、土地、地質(zhì)環(huán)境治理，提供及時(shí)的技術(shù)保證。

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

① 臺(tái)灣大學(xué)理學(xué)院空間信息研究中心利用無(wú)人機(jī)拍攝低空大比例尺圖像，配合FORMOSAT2分類進(jìn)行異常提取，解譯桃園縣非法廢棄堆積物（固體垃圾等），用于環(huán)境污染和執(zhí)法調(diào)查。

② 美國(guó)Nicolas Lewyckyj等人利用UAV-RS技術(shù)在北卡羅萊納洲進(jìn)行自然災(zāi)害調(diào)查，通過(guò)正射影像處理與分析準(zhǔn)確評(píng)估場(chǎng)房和村莊的損失。顯示了無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)具有的快速反映能力，為災(zāi)害的治理提供了及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

③日本減災(zāi)組織使用RPH1和YANMAHA 無(wú)人機(jī)攜帶高精度數(shù)碼攝像機(jī)和雷達(dá)掃描儀對(duì)正在噴發(fā)的火山進(jìn)行調(diào)查，無(wú)人機(jī)能抵達(dá)人們難以進(jìn)入的地區(qū)快速獲取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況，對(duì)災(zāi)情進(jìn)行評(píng)估。不同埋藏深度的輻射源的輻射強(qiáng)度的反映能力進(jìn)行量化研究。為核電站及其它核設(shè)施的管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

④我國(guó)首個(gè)成立的Quickeye（快眼）應(yīng)急空間信息服務(wù)中心，是我國(guó)無(wú)人機(jī)應(yīng)急遙感應(yīng)用的開(kāi)創(chuàng)嘗試和遙感應(yīng)用典范。其基于的無(wú)人機(jī)平臺(tái)即為例圖所示Quickeye（快眼）系列無(wú)人機(jī)，在不到兩年的時(shí)間內(nèi)，該機(jī)型已成功作業(yè)近10萬(wàn)平方公里，廣泛應(yīng)用于1：1000，1：2000成圖，及測(cè)繪、應(yīng)急領(lǐng)域。