(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川 成都 610059)

簡(jiǎn)述無(wú)人機(jī)遙感的應(yīng)用及發(fā)展前景

李雪劉承承周濤

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院四川成都610059)

近年來(lái)，隨著測(cè)繪與地理信息技術(shù)的飛速發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)b感數(shù)據(jù)的需求不斷增加。將無(wú)人機(jī)技術(shù)與遙感技術(shù)相結(jié)合，可以以較低的成本快速獲取高精度地理信息數(shù)據(jù)，在測(cè)繪與地理信息等相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。文章在簡(jiǎn)單介紹無(wú)人機(jī)遙感特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，論述了其在農(nóng)業(yè)、災(zāi)害應(yīng)急、環(huán)境監(jiān)測(cè)、國(guó)土資源監(jiān)測(cè)及其它領(lǐng)域中的應(yīng)用，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

無(wú)人機(jī)；遙感；應(yīng)用；發(fā)展前景

無(wú)人機(jī)(UnmannedAerial Vehicle，縮寫(xiě)為UAV)又稱(chēng)“空中機(jī)器人”，是一種由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、機(jī)上無(wú)人駕駛、可重復(fù)使用的航空器的簡(jiǎn)稱(chēng)。無(wú)人機(jī)與遙感技術(shù)的結(jié)合即無(wú)人機(jī)遙感(UAV Remote Sensing，縮寫(xiě)為UAVRS)，它是使用先進(jìn)的無(wú)人駕駛技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)、POS定位定姿技術(shù)、通信技術(shù)、GPS差分技術(shù)等，自動(dòng)、智能、專(zhuān)業(yè)、快速的獲取國(guó)土、資源、環(huán)境、事件等空間信息，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、建模和分析的新型航空遙感技術(shù)[1]。作為一種新型的遙感數(shù)據(jù)獲取手段，無(wú)人機(jī)遙感具有許多傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、成本低、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、高危地區(qū)探測(cè)、機(jī)動(dòng)靈活等，因而吸引了各國(guó)研究者和生產(chǎn)者探究的目光，成為其爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)。本文在無(wú)人機(jī)遙感不斷發(fā)展的背景下，對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了探討，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望，突顯了其在未來(lái)社會(huì)中的不可或缺性。

一、無(wú)人機(jī)遙感的特點(diǎn)

(一)快速的響應(yīng)能力

無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，在發(fā)生突發(fā)事件后，無(wú)人機(jī)可以立刻響應(yīng)，通過(guò)地面運(yùn)輸快速到達(dá)指定目標(biāo)區(qū)域，并對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。

(二)操作簡(jiǎn)單、目的明確

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷成熟，其操作也日益智能化、自動(dòng)化。為了對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)量，可先制定飛行路線，然后在飛行的過(guò)程中進(jìn)行量測(cè)的校對(duì)和調(diào)整，如果在飛行的過(guò)程中發(fā)生故障，無(wú)人機(jī)將啟動(dòng)其故障自動(dòng)診斷及顯示功能，這時(shí)飛機(jī)會(huì)自動(dòng)返航到起點(diǎn)上空，等待故障排出。

(三)成本低，數(shù)據(jù)處理速度快

無(wú)人機(jī)體形較小，操作簡(jiǎn)單、對(duì)操作人員的培養(yǎng)周期相對(duì)較短、系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修方便、同時(shí)無(wú)人機(jī)飛行不需要租賃起飛和停放的場(chǎng)地，故而其成本較低。無(wú)人機(jī)影像數(shù)據(jù)獲取后，可采用高性能的處理技術(shù)，立刻對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理速度快。

(四)獲取影像分辨率高，采集速度快

無(wú)人機(jī)搭載的高精度數(shù)碼成像設(shè)備，具備垂直或傾斜成像的功能，可對(duì)其垂直、前、后、左、右各方向?qū)λ鶖z物體監(jiān)測(cè)，其獲取的影像分辨率高，最優(yōu)分辨率可達(dá)0.1m，超過(guò)所有的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)遙感對(duì)起飛場(chǎng)地要求較低，工作方式靈活、快捷，能迅速響應(yīng)拍攝任務(wù)，數(shù)據(jù)采集速度快[2]。

二、無(wú)人機(jī)遙感的應(yīng)用

(一)無(wú)人機(jī)遙感在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

隨著高新技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的使用，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐漸向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)過(guò)渡，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)逐漸出現(xiàn)在人們的視野。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)模式是用無(wú)人機(jī)搭載光譜傳感器，根據(jù)空間定位，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)田間信息，準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)，通過(guò)分析所獲取的數(shù)據(jù)制作有針對(duì)的培養(yǎng)與管理方案。這一形式不僅可以獲得優(yōu)質(zhì)、高效的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，也能夠大大縮減人力的投入和水資源、農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑等化學(xué)物質(zhì)的使用。采用微小型的無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái)可以使用較低的成本、靈活、快速地獲取高精度數(shù)據(jù)，從而對(duì)土壤濕度、農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)作物種植面積與產(chǎn)量進(jìn)行估計(jì)，對(duì)農(nóng)業(yè)災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估等。

(二)無(wú)人機(jī)遙感在災(zāi)害應(yīng)急方面的應(yīng)用

突發(fā)事件及災(zāi)害的發(fā)生通常會(huì)導(dǎo)致周?chē)h(huán)境的變化，這可能會(huì)給救援人員快速到達(dá)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，制定救援方案帶來(lái)極大的困難，而無(wú)人機(jī)遙感可以在突發(fā)的災(zāi)害中克服天氣、交通等不利因素的影響，在最短的時(shí)間內(nèi)，最大限度地接近災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行集“天-地-空”于一體的高危地區(qū)的監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)獲取災(zāi)區(qū)最直接、最真實(shí)的第一手資料，為相關(guān)部門(mén)制定有效的應(yīng)急救災(zāi)方案提供依據(jù)。在今年四川九寨溝發(fā)生地震后，四川省遙感信息測(cè)繪院的工作人員立即響應(yīng)，攜帶無(wú)人機(jī)趕赴災(zāi)區(qū)，在惡劣的天氣條件下，對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行了無(wú)人機(jī)航拍，并將獲取的災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)資料立即傳送到該院的數(shù)據(jù)處理中心及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，作出災(zāi)后的4D產(chǎn)品影像圖，為相關(guān)部門(mén)制定有效的應(yīng)急救災(zāi)方案提供了及其重要的圖像支持，也對(duì)減少人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)損失起到了至關(guān)重要的作用。一般情況下，無(wú)人機(jī)在突發(fā)事件或?yàn)?zāi)害環(huán)境中執(zhí)行高危任務(wù)時(shí)，具有其它平臺(tái)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

(三)無(wú)人機(jī)遙感在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的環(huán)境污染監(jiān)測(cè)會(huì)耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力資源，也會(huì)使數(shù)據(jù)分散，不能對(duì)污染的分布格局進(jìn)行直觀的顯示。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法的缺點(diǎn)，將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)不僅能從宏觀上對(duì)污染源的分布、排放狀況進(jìn)行觀測(cè)，也能夠?qū)ν话l(fā)的環(huán)境污染事件進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)并及時(shí)取證。在環(huán)境事故突發(fā)，條件惡劣時(shí)，無(wú)人機(jī)能降低飛行高度，對(duì)事故的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為環(huán)保部門(mén)制定應(yīng)急管理策略提供技術(shù)支持；在道路工程建設(shè)中，將無(wú)人機(jī)遙感用于其環(huán)保驗(yàn)收工作，可以對(duì)居民的拆遷、道路的損毀、植被的恢復(fù)等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，極大地提高了工作效率；在礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)中，無(wú)人機(jī)遙感對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)開(kāi)發(fā)活動(dòng)中造成的地面塌陷、土地退化和水土流失等問(wèn)題，避免大的環(huán)境問(wèn)題的發(fā)生有巨大作用；在水利工程項(xiàng)目中，利用無(wú)人機(jī)遙感來(lái)進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生的植被破壞、土地荒漠化、鹽漬化、洪水淹沒(méi)等問(wèn)題，繼而對(duì)研究區(qū)環(huán)境變化的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，為該地區(qū)的環(huán)保措施提供依據(jù)。

(四)無(wú)人機(jī)遙感在國(guó)土監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)遙感可克服傳統(tǒng)實(shí)地調(diào)查的滯后性、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)采購(gòu)時(shí)間長(zhǎng)、分辨率低、航空遙感受氣候和航空管制難以在突發(fā)情況下第一時(shí)間到達(dá)檢測(cè)區(qū)域的缺點(diǎn)，及時(shí)、準(zhǔn)確、全面的了解監(jiān)測(cè)區(qū)國(guó)土資源數(shù)量、質(zhì)量、分布狀況及其變化趨勢(shì)，以便合理的引導(dǎo)其開(kāi)發(fā)和利用。采用無(wú)人機(jī)對(duì)法律施行的重點(diǎn)區(qū)域和熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行滾動(dòng)式循環(huán)監(jiān)測(cè)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種如非法用地、非法開(kāi)采和破壞生態(tài)等違規(guī)、違法現(xiàn)象，并及時(shí)進(jìn)行管束與制止。與傳統(tǒng)的國(guó)土資源監(jiān)測(cè)方法相比，無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)具有效率高，成本低等優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)的發(fā)展中無(wú)人機(jī)遙感將會(huì)發(fā)揮巨大作用[3]。

(五)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)遙感除了在上述行業(yè)中的應(yīng)用外，還廣泛應(yīng)用于氣象、水利、電力、軍事等各個(gè)行業(yè)中，并在很短的時(shí)間內(nèi)為其提供高分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)，減少這些行業(yè)人員的工作強(qiáng)度和資金投入，提高其工作效率，為其規(guī)劃、管理、決策提供依據(jù)[4]。

三、結(jié)論與展望

雖然目前我國(guó)對(duì)于無(wú)人機(jī)的使用仍處于初級(jí)階段，無(wú)人機(jī)遙感作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，還沒(méi)被更多的人了解，市場(chǎng)還有一定的局限性，但是隨著地理信息和關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的不斷向前發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域?qū)b感數(shù)據(jù)的需求與日俱增[4]。作為一種新型的航空攝影測(cè)量和對(duì)地觀測(cè)遙感平臺(tái)，無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)因?yàn)槠洫?dú)特優(yōu)勢(shì)，已成為衛(wèi)星遙感、有人航空遙感和地面遙感的有效補(bǔ)充手段，將在測(cè)繪、農(nóng)林牧業(yè)生產(chǎn)、土地資源調(diào)查、地理國(guó)情監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用中保持強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)與快速拓展。盡管現(xiàn)在無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)還面臨著許多技術(shù)問(wèn)題，但其廣闊的應(yīng)用前景決定了它的存在價(jià)值，也決定了世界各國(guó)對(duì)它研究和完善將不遺余力的持續(xù)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，更加小巧、智能、集成的無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)將在更多的領(lǐng)域?yàn)閼籼峁└臃奖?、快捷的服?wù)。

[1]李德仁,李明. 無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)的研究進(jìn)展與應(yīng)用前景[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版),2014,39(5):505-513.

[2]范承嘯,韓俊,熊志軍等. 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用[J].測(cè)繪科學(xué),2009,34(5):214-215.

[3]閆麗陽(yáng).無(wú)人機(jī)遙感的應(yīng)用[J].科技與管理,2016,(21):92.

[4]廖玉佳. 簡(jiǎn)析無(wú)人機(jī)遙感的應(yīng)用[J].科技傳播,2013,5(23):121-122.