許欣欣

摘 要 近年來，海洋開發(fā)力度不斷擴(kuò)大，不管是用海需求還是用海矛盾都非常凸出，海洋侵權(quán)問題不斷，急需能夠?qū)Ｑ筮M(jìn)行全天高精度監(jiān)測的新技術(shù)，保證海洋的安全，維護(hù)海洋生態(tài)平衡。無人機(jī)是一種新型的海洋監(jiān)測技術(shù)，操作簡單，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)，且應(yīng)用成本較低，能夠快速獲取具有高分辨率的影像，對(duì)海洋的污染和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)性監(jiān)測，以提高我國海洋的綜合發(fā)展能力。文章對(duì)無人機(jī)遙感技術(shù)的監(jiān)測現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并對(duì)無人機(jī)遙感海洋監(jiān)測技術(shù)展開重點(diǎn)研究，同時(shí)分析無人機(jī)遙感海洋監(jiān)測技術(shù)的具體應(yīng)用，為海洋管理提供理論支持。

關(guān)鍵詞 無人機(jī)遙感；海洋監(jiān)測；應(yīng)用；發(fā)展

中圖分類號(hào) P7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2019）232-0097-02

我國地域遼闊，海島眾多，隨著“海洋強(qiáng)國”戰(zhàn)略的實(shí)施，海島地區(qū)成為緩解國民經(jīng)濟(jì)的重要保障，同時(shí)也是維護(hù)海洋權(quán)益的重要戰(zhàn)略。目前，海島的過度開發(fā)導(dǎo)致海岸線位置發(fā)生變化，海洋生態(tài)環(huán)境惡化，嚴(yán)重影響海島資源的可持續(xù)發(fā)展。海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加劇了海島空間信息的應(yīng)用，急需新的技術(shù)對(duì)海洋的現(xiàn)狀進(jìn)行監(jiān)測。由于海島的地勢、地貌較為復(fù)雜，常規(guī)的人工測量難以完成地理空間采集的任務(wù)，現(xiàn)有的衛(wèi)星遙感技術(shù)的分辨率較低，航空遙感成本較高，容易受到天氣的影響，使得很多海島地區(qū)的地形數(shù)據(jù)更新緩慢。近年來，無人機(jī)遙感技術(shù)得到了發(fā)展與應(yīng)用，無人機(jī)遙感技術(shù)具有高時(shí)效性、低成本的特點(diǎn)，同時(shí)還有高自動(dòng)化的專業(yè)處理軟件的支持，能夠滿足海洋地區(qū)獲取地理空間信息的要求，獲取海岸線變化以及海洋的現(xiàn)狀，在海洋監(jiān)測中的應(yīng)用一片光明。

1 無人機(jī)遙感技術(shù)

無人機(jī)就是使用無線電智能操控不載人飛機(jī)并完成監(jiān)測任務(wù)，可以通過計(jì)算機(jī)智能操控，對(duì)空間的要求較低，操作方便，成本低，不會(huì)受到環(huán)境的影響，適應(yīng)能力非常強(qiáng)，適合危險(xiǎn)系數(shù)高的任務(wù)。無人機(jī)可以搜集高分辨率的影響資料，與衛(wèi)星遙感技術(shù)相比，不會(huì)受到惡劣天氣的影響，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)衛(wèi)星遠(yuǎn)距離采集的弊端。遙感技術(shù)作為一種新興的探測技術(shù)，在電磁波理論的支撐下，能夠遠(yuǎn)距離對(duì)物體的情況進(jìn)行觀察，并搜集被監(jiān)測對(duì)象的紫外線活動(dòng)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，從而完成對(duì)監(jiān)控對(duì)象的識(shí)別。通過遙感技術(shù)能夠?qū)Ω叻直媛实挠绊戀Y料進(jìn)行快速查詢，對(duì)搜集到的信息進(jìn)行整合和傳送，與無人機(jī)相結(jié)合，將其應(yīng)用在海洋領(lǐng)域的監(jiān)測中，能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋的管理。

2 海洋監(jiān)測現(xiàn)狀及無人機(jī)的應(yīng)用需求

2.1 海洋資源環(huán)境監(jiān)測

我國有著非常豐富的海島資源，漁業(yè)發(fā)達(dá)，但是近年來海洋領(lǐng)域受到各方面的破壞。為了保護(hù)海洋環(huán)境，維護(hù)海洋領(lǐng)域安全，國家對(duì)重點(diǎn)海洋區(qū)域的巡邏力度加大，但是還是會(huì)受到外界條件的限制，當(dāng)遇到突發(fā)事件時(shí)無法進(jìn)行及時(shí)的回應(yīng)與處理。無人機(jī)的飛行速度快，監(jiān)測的面積廣，能夠?qū)Ｑ笞兓M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，第一時(shí)間獲取有用的資源，快速發(fā)現(xiàn)海上突發(fā)情況，對(duì)海冰分布情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，為海上工程提供一手資料，高效率的完成海洋環(huán)境監(jiān)測的重任。

2.2 海洋動(dòng)態(tài)監(jiān)測與執(zhí)法

我國海洋面積遼闊，海洋工程不斷增加，違法打撈，占用港口等活動(dòng)嚴(yán)重影響了海洋的正常秩序，地面監(jiān)測與船只巡邏等已經(jīng)無法滿足海洋監(jiān)測的需求，轉(zhuǎn)型能力較差，無法對(duì)違法用海的活動(dòng)進(jìn)行詳細(xì)取證，無法保證海上安全。

2.3 海洋突發(fā)情況應(yīng)急響應(yīng)

海上自然災(zāi)害容易造成海洋事故，針對(duì)海上救援工作，傳統(tǒng)的海洋救援應(yīng)急響應(yīng)能力不足，對(duì)搜救的范圍有限，阻礙了海上救援的速度，無法在第一時(shí)間得知海洋事故并趕往事故地點(diǎn)，事故現(xiàn)場無法與救援中心取得高效連接；另外，針對(duì)海洋的災(zāi)害情況，比如海上油輪泄露，會(huì)對(duì)海洋造成非常大的破壞，海洋有關(guān)部門需要快速了解事故發(fā)生的具體情況，船舶監(jiān)測技術(shù)無法快速了解災(zāi)害情況，無法立即采取補(bǔ)救措施。海上艦艇、衛(wèi)星遙感等監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有的工作需求，相比之下，無人機(jī)遙感技術(shù)的相應(yīng)時(shí)間快，具有較強(qiáng)的靈活性，同時(shí)應(yīng)用成本低，在惡劣的天氣下也可以正常監(jiān)測，對(duì)海上應(yīng)急監(jiān)測具有極大的幫助。

3 無人機(jī)遙感海洋監(jiān)測技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 災(zāi)害監(jiān)測

近年來海洋自然災(zāi)害事故時(shí)有發(fā)生，比如風(fēng)暴潮、赤潮等，嚴(yán)重影響我國沿海地區(qū)居民的正常生活，為沿海地區(qū)居民帶來巨大的財(cái)產(chǎn)損失，使用人工監(jiān)測的技術(shù)對(duì)這些災(zāi)害事故無法預(yù)測全面，不能對(duì)信息有快速及時(shí)的掌握，容易造成預(yù)報(bào)不及時(shí)情況的發(fā)生，而且監(jiān)測的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，容易造成處理偏差等情況。使用無人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)災(zāi)害進(jìn)行影響攝取，搭配影響設(shè)備對(duì)海洋進(jìn)行視頻錄取，以獲取災(zāi)害的具體情況，能夠獲得更加全面的災(zāi)害情況，對(duì)災(zāi)前預(yù)報(bào)與監(jiān)控的監(jiān)測效果極好。

3.2 海洋測繪

在人為或者其他自然條件的影響下，港口、河流入口等交界地特別容易發(fā)生地形地勢的變化人。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，人們會(huì)對(duì)水陸交界的區(qū)域進(jìn)行開發(fā)，比如填海造地，發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)等，會(huì)造成地形地勢的變化；在自然環(huán)境的影響下，入?？诘臎_擊會(huì)造成海岸線發(fā)生變化，從而造成地形變更，對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，將會(huì)對(duì)海岸的管理起到重要作用。使用無人機(jī)對(duì)海洋進(jìn)行監(jiān)測，比傳統(tǒng)的監(jiān)測方法更快更好，無人機(jī)技術(shù)能夠?qū)Ｋ膮^(qū)域范圍進(jìn)行擴(kuò)大，以獲得具有更高分辨率的遙感數(shù)據(jù)，完成海洋數(shù)據(jù)分析。主要表現(xiàn)在以下幾方面：

3.2.1 海冰監(jiān)測

海冰是海洋冬季比較嚴(yán)重的災(zāi)害之一，海冰遙感能確定不同類型的冰及其分布，從而提供準(zhǔn)確的海冰預(yù)報(bào)。海冰可分為冰山、冰塊、新冰、一年餅等不同類型的冰齡及其成因都是不同的。無人機(jī)技術(shù)從而可以掌握海冰的形成、生長、移動(dòng)、消亡等過程。有了這些資料，就可做出冰情預(yù)報(bào)，也可提供海冰參數(shù)。

3.2.2 赤潮分析

在我國，從渤海灣到南海，近幾年來，每年都有多次赤潮發(fā)生。無人機(jī)遙感可監(jiān)測某些赤潮發(fā)生的范圍、時(shí)間和地點(diǎn)，并根據(jù)水文氣象資料進(jìn)行赤潮的實(shí)時(shí)速報(bào)。

3.2.3 海洋動(dòng)力遙感觀測

風(fēng)力、波浪、潮流等是塑造海洋環(huán)境的動(dòng)力，利用RS，GPS等現(xiàn)代海洋觀測技術(shù)可以大范圍快速、準(zhǔn)確、直接地獲得海洋動(dòng)力信息，利用SAR對(duì)淺海區(qū)域進(jìn)行探測，建立DEM，為風(fēng)暴潮的到來提供數(shù)據(jù)參考。使用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行海島礁監(jiān)測時(shí)，可以獲得更多關(guān)于海道礁的信息，以更好的完成對(duì)海島的監(jiān)測。

此外，利用無人機(jī)遙感影像對(duì)海岸以及港口的信息進(jìn)行提取，與GIS技術(shù)相結(jié)合，對(duì)海洋的面積以及變化的情況進(jìn)行分析預(yù)測；利用無人機(jī)搭載對(duì)填海造地工程進(jìn)行指導(dǎo)。

3.3 海洋參數(shù)反演

對(duì)全球氣候變化進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，海洋是最為關(guān)鍵的一部分，海表的溫度與海面的濕度參數(shù)都是影響全球氣候變化的重要參數(shù)。無人機(jī)遙感技術(shù)是獲取海洋環(huán)境參數(shù)的重要手段，可以對(duì)海洋進(jìn)行長期監(jiān)測，對(duì)氣候變化以及海洋循環(huán)等提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)，無人機(jī)還可以對(duì)重點(diǎn)海洋區(qū)域的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，是衛(wèi)星遙感監(jiān)測的重要輔助手段，可以提供關(guān)于海洋異常變化、生物環(huán)境變化以及海洋鹽度變化的具體數(shù)據(jù)，為海洋研究提供數(shù)據(jù)參考。同時(shí)無人機(jī)獲取的海洋環(huán)境參數(shù)還可以進(jìn)為海上油氣平臺(tái)建設(shè)提供耐腐蝕性的數(shù)據(jù)。

3.4 海事監(jiān)管

無人機(jī)中有配備高分辨率的攝像機(jī)和自動(dòng)跟蹤設(shè)備，可以對(duì)肇事船舶進(jìn)行搜救，對(duì)海上遇險(xiǎn)人員進(jìn)行定位，并快速達(dá)到事故現(xiàn)場，對(duì)發(fā)生事故的程度以及救援情況進(jìn)行預(yù)測，將捕捉到的影像進(jìn)行回傳，為事故調(diào)查取證等工作提供準(zhǔn)確的參考信息，對(duì)事故的發(fā)展情況進(jìn)行監(jiān)控，是海事監(jiān)管救助的重要輔助工具。無人機(jī)的抗風(fēng)性較好，不會(huì)受到外界條件的影響，在惡劣的天氣情況下也可以對(duì)事故船只進(jìn)行搜救，一旦發(fā)生危險(xiǎn)也不會(huì)傷害到搜救人員的人身安全，最大程度的避免了安全事故的發(fā)生，是惡劣天氣情況下最可靠的裝備。

4 結(jié)論

無人機(jī)遙感海洋監(jiān)測技術(shù)具有高時(shí)效性、高靈活性的技術(shù)，應(yīng)用價(jià)值非常高，隨著人們對(duì)海洋的開發(fā)力度不斷擴(kuò)大，需要獲取海洋領(lǐng)域各方面的詳細(xì)信息，對(duì)無人機(jī)的需求越來越高。將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用在海洋監(jiān)管領(lǐng)域中，對(duì)海洋領(lǐng)域的監(jiān)測與管理具有十分重要的意義，能夠滿足各種條件下的海洋監(jiān)測作業(yè)。隨著技術(shù)的不斷成熟，無人機(jī)遙感技術(shù)與海洋監(jiān)管中其他的通信技術(shù)相結(jié)合，形成多功能的監(jiān)測設(shè)備，對(duì)海洋領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，將更好的服務(wù)于海洋事業(yè)的發(fā)展。

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