航空拍攝的種種本領(lǐng)

2013年4月20日8時(shí)2分在四川省雅安市蘆山縣發(fā)生7.0級(jí)地震，震源深度13千米。地震發(fā)生后，成都軍區(qū)某陸航部隊(duì)利用航拍技術(shù)，傳回災(zāi)情第一手資料。同時(shí)，國(guó)家測(cè)繪地理信息局緊急派往雅安市蘆山縣的無(wú)人機(jī)成功獲取到蘆山縣核心災(zāi)區(qū)太平鎮(zhèn)的首批高分辨率航空影像，技術(shù)人員在第一時(shí)間趕制出了第一張?zhí)J山縣太平鎮(zhèn)震后無(wú)人機(jī)航拍影像圖，分辨率達(dá)到0.16米。蘆山縣太平鎮(zhèn)震后航拍影像圖將提供給國(guó)務(wù)院應(yīng)急辦、國(guó)家減災(zāi)委、國(guó)土資源部、中國(guó)地震局、四川省有關(guān)部門等，用于指揮決策和搶險(xiǎn)救災(zāi)。

利用直升機(jī)航空拍攝

20世紀(jì)80年代末，我軍空軍某航測(cè)團(tuán)轉(zhuǎn)隸為總參某測(cè)繪信息技術(shù)部隊(duì)。1995年9月，該部第一次將許多渺無(wú)人煙的戈壁荒漠和雪域高原攝入鏡頭，獲取了豐富的西藏地表信息，并首次將全球定位系統(tǒng)與航攝技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了大面積無(wú)人區(qū)的拍攝。如今，該部開(kāi)發(fā)應(yīng)用的航線設(shè)計(jì)與監(jiān)視系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了航拍相機(jī)和飛機(jī)領(lǐng)航的一體化，大大提高了拍攝效率；首次運(yùn)用動(dòng)態(tài)GPS技術(shù)在高原地區(qū)進(jìn)行航攝；參與了專用航測(cè)飛機(jī)的改裝和定型工作，結(jié)束了我國(guó)航測(cè)飛機(jī)依賴進(jìn)口的歷史；摸索總結(jié)出沙漠、雪山等地區(qū)航攝參數(shù)表，有效解決了在特殊地區(qū)進(jìn)行航攝的難題……2008年5月16日，中國(guó)衛(wèi)通所屬子公司中國(guó)四維測(cè)繪技術(shù)總公司機(jī)組從成都太平寺機(jī)場(chǎng)起飛，執(zhí)行對(duì)地震中心區(qū)域的航空拍攝任務(wù)，航攝覆蓋面積約2200平方千米。經(jīng)過(guò)2小時(shí)40分鐘的作業(yè)，機(jī)組獲得震災(zāi)中心區(qū)域高清晰彩色航空照片200張，照片將被用于進(jìn)行災(zāi)害評(píng)估和建立數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字正射影像圖（DOM）。為了拍攝到清晰的照片，攝影員們?cè)诜敲芊獾娘w機(jī)艙中顧不得吸氧，克服低溫、缺氧的困難去完成任務(wù)。

利用無(wú)人機(jī)航空拍攝

20世紀(jì)90年代初我國(guó)已開(kāi)始配制無(wú)人機(jī)，經(jīng)過(guò)10多年后，無(wú)人機(jī)的機(jī)體制造技術(shù)和材料技術(shù)越來(lái)越好，控制系統(tǒng)技術(shù)也得到飛速發(fā)展，現(xiàn)在做的小型控制系統(tǒng)，可以裝在很小的飛機(jī)上。飛機(jī)重量?jī)H10千克左右，最小的兩三千克，通過(guò)手拋就可以起飛。飛機(jī)翼展都在兩米多，只要跑起來(lái)20米就可以起飛，速度一般是每小時(shí)100千米，飛行的活動(dòng)半徑最大在100千米左右，正常情況下要求最大風(fēng)速在6級(jí)以下。無(wú)人機(jī)的企業(yè)或者產(chǎn)業(yè)發(fā)展要比模型飛機(jī)規(guī)范程度高，不僅是人員、器材的規(guī)范，還有行業(yè)的規(guī)范，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)經(jīng)常在城市、高危險(xiǎn)地方作業(yè)，可靠性是第一位的。民用無(wú)人機(jī)主要搭載照相機(jī)、攝像機(jī)、氣象探測(cè)設(shè)備等，飛行靠自帶GPS定飛機(jī)的位置，速度傳感器可以知道飛行速度，自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前自己的位置預(yù)定自動(dòng)飛行路線。這就意味著我們可以丟掉遙控器，只要飛機(jī)有動(dòng)力，理論上可以飛到地球上任何一個(gè)點(diǎn)。2008年5月14日，四川特大地震的第3天，災(zāi)區(qū)的通訊中斷、道路中斷，汶川、北川等重災(zāi)區(qū)幾乎成為與世隔絕的“孤島”，里面究竟是什么情形，救援指揮部的每個(gè)人都心急如焚。那一天，北京觀典航空設(shè)備有限公司20多位航拍技術(shù)人員趕赴災(zāi)區(qū)。由于連日的陰雨天氣，霧氣很重，災(zāi)區(qū)厚重的云層使衛(wèi)星根本無(wú)法監(jiān)測(cè)到地面的受災(zāi)情況，而載人飛機(jī)在如此惡劣條件下，也根本無(wú)法低空飛行進(jìn)行航拍，否則很容易造成機(jī)毀人亡的慘劇。此時(shí)此刻，啟用無(wú)人小飛機(jī)航拍，成為了解災(zāi)區(qū)最新情況的唯一手段。5月14日下午3時(shí)30分，“北京觀典”作為第一家到達(dá)災(zāi)區(qū)的無(wú)人機(jī)飛行團(tuán)隊(duì)，技術(shù)人員進(jìn)行了簡(jiǎn)單的試飛。5月15日清晨6點(diǎn)，機(jī)組成員拿著由成都軍區(qū)抗震指揮部特批的最高級(jí)別通行證，進(jìn)入距都江堰30千米的漢旺鎮(zhèn)進(jìn)行了災(zāi)后第一次空中拍攝。此次帶去災(zāi)區(qū)進(jìn)行航拍的是“禁毒者”A2型無(wú)人機(jī)，這部飛機(jī)在設(shè)計(jì)之初，原本是針對(duì)毒品原植物非法種植進(jìn)行航測(cè)的。“禁毒者”借助一個(gè)名為“面陣CCD”的數(shù)碼相機(jī)，對(duì)地震災(zāi)區(qū)的地面狀況，包括道路毀壞狀況、建筑物坍塌情況進(jìn)行偵察，并利用毒品原植物種植地塊識(shí)別系統(tǒng)對(duì)災(zāi)區(qū)重點(diǎn)區(qū)域標(biāo)定準(zhǔn)確坐標(biāo)，為救援提供最佳路徑。此次無(wú)人機(jī)的飛行高度為1300米，航速為每小時(shí)95千米，在飛行的25分鐘內(nèi)，一共拍攝了300幅照片。

空軍航空兵航空拍攝

汶川大地震發(fā)生后，空軍部隊(duì)監(jiān)測(cè)地震災(zāi)區(qū)面積累計(jì)達(dá)16萬(wàn)平方千米，重點(diǎn)航拍的汶川、北川等20多個(gè)縣（市、區(qū)）的100多個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）地形影像資料，為制定災(zāi)后重建規(guī)劃提供了重要依據(jù)?？哲姴筷?duì)又向國(guó)家地震局提供了一幅寬3米、長(zhǎng)15米的航拍影像圖，完整清晰地顯現(xiàn)出四川龍門山寬80千米、長(zhǎng)300千米的地震帶，為專家分析災(zāi)區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化、研究地震發(fā)生規(guī)律提供了資料。5月16日，當(dāng)?shù)孛婢葹?zāi)部隊(duì)因道路堵塞、交通不暢原因無(wú)法及時(shí)、清楚了解到地震中心地區(qū)災(zāi)情時(shí)，飛機(jī)航空遙拍成為救災(zāi)指揮部和群眾了解地震中心地區(qū)受災(zāi)情況的重要途徑。國(guó)土資源部調(diào)集5架飛機(jī)待命，第一架飛機(jī)“里爾”于5月14日已經(jīng)帶回200張照片，經(jīng)過(guò)解譯后，國(guó)土資源部于5月15日下午發(fā)布了部分航拍照片和解譯觀點(diǎn)。與此同時(shí)，“遙感中心”自己所帶的專業(yè)飛機(jī)于5月15日起飛，進(jìn)行了超低空的2000米拍攝，共拍攝彩色圖片300張。第一次航拍圖片的比例大約為1：50000，第二次航拍是低空飛行，大概能拍攝到1：800到1：5000比例的照片，這樣高清晰的照片解譯出來(lái)以后，對(duì)地質(zhì)專家解譯地震中心地區(qū)受災(zāi)情況、后續(xù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的危害等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)都會(huì)帶來(lái)突破性進(jìn)展。

太空衛(wèi)星航空拍攝

衛(wèi)星采用當(dāng)今最先進(jìn)的自適應(yīng)光學(xué)成像技術(shù)，可在計(jì)算機(jī)控制下隨觀測(cè)視場(chǎng)環(huán)境的變化，靈活地改變主透鏡表面曲率，從而有效地補(bǔ)償大氣影響造成的觀測(cè)影像畸變。星上可旋轉(zhuǎn)反光鏡可使衛(wèi)星進(jìn)行大斜角拍攝，從而獲得處于飛行路線數(shù)百千米外物體的圖像。衛(wèi)星還采用了小像元和多像元 CCD、長(zhǎng)焦距等新技術(shù)和復(fù)雜的衛(wèi)星穩(wěn)定控制技術(shù)，使地面分辨率大大提高。如美國(guó)最先進(jìn)的照相偵察衛(wèi)星“鎖眼”-11（KH-11）的分辨率從150毫米提高到100毫米，也使瞬時(shí)觀測(cè)幅寬從2.8～4千米提高為7～10千米。100毫米分辨率代表了目前照相偵察衛(wèi)星的最高分辨率，足以發(fā)現(xiàn)地表幾乎所有的目標(biāo)。其中，1984年10月4日美國(guó)發(fā)射的第6顆KH-11間諜衛(wèi)星很特別，居然一直到1995年下半年才結(jié)束使命。作為照相偵察衛(wèi)星，KH-11很容易受到天氣的影響。一旦天氣惡劣，它的偵察效果就要大受限制，甚至難以工作。自“鎖眼”-12升空至今，它已在美國(guó)的全球軍事戰(zhàn)略中發(fā)揮了重要作用。無(wú)論是海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、波黑沖突，還是北約空襲南聯(lián)盟、阿富汗“持久自由行動(dòng)”，直至現(xiàn)在的伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)，“鎖眼”-12都扮演了重要角色。為了獲取更多、更詳盡的伊拉克情報(bào)，在高遠(yuǎn)的太空，3顆“鎖眼”-12（K H-12）光學(xué)成像偵察衛(wèi)星不分晝夜地對(duì)伊拉克各重要目標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視。2001年發(fā)射的那顆“鎖眼”-12衛(wèi)星，每天早上2時(shí)從南向北經(jīng)過(guò)巴格達(dá)時(shí)，使用微光和紅外相機(jī)；在每天下午3時(shí)由北向南經(jīng)過(guò)巴格達(dá)時(shí)使用可見(jiàn)光相機(jī)?！版i眼”-12是當(dāng)今最先進(jìn)的光學(xué)成像偵察衛(wèi)星，與“鎖眼”-11系列衛(wèi)星相比，“鎖眼”-12通過(guò)采用新技術(shù)進(jìn)一步提高了空間分辨率；通過(guò)組成星座進(jìn)行偵察，提高了時(shí)間分辨率，即縮小了觀測(cè)周期?！版i眼”-12增裝了熱紅外成像儀，從而改善了紅外觀測(cè)能力，這意味著它能夠偵察導(dǎo)彈發(fā)射、識(shí)別利用樹(shù)林和灌木叢進(jìn)行的偽裝。

電子傳感器航空拍攝

衛(wèi)星存在著圖像不清、易受攻擊和體積龐大、價(jià)格昂貴的弊病，每顆衛(wèi)星價(jià)值約10億美元，且操作不便，并被認(rèn)為在1991年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中 “表現(xiàn)不佳”，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法迅速傳回圖片。針對(duì)這種情況，美國(guó)科學(xué)家聯(lián)合會(huì)說(shuō)：必須進(jìn)行“一項(xiàng)多年的努力，提供一 種功能更強(qiáng)，但價(jià)格較便宜的方式以滿足國(guó)家的需求”。于是，一種體積較小、制造精巧、更便宜、更高效、數(shù)量較多的傳感器便應(yīng)運(yùn)而生。傳感器，被認(rèn)為是高科技的“觸角”，并有“征服了傳感器就征服了高科技”的說(shuō)法。可見(jiàn)光、紅外相機(jī)及導(dǎo)彈防御激光器代表了傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。新型傳感器將使用兆像素陣列，僅重幾千克，耗電幾瓦，能產(chǎn)生1米～10米分辨率的圖像。幾十千克重的激光器耗電增至幾百瓦，能對(duì)水蒸氣和氣象要素進(jìn)行空間和瞬時(shí)的可讀數(shù)測(cè)量。隨著計(jì)算機(jī)、兆像素可見(jiàn)光和紅外線陣列、激光器、合成孔徑雷達(dá)、微波探測(cè)器等方面的技術(shù)進(jìn)步，新型的傳感器也會(huì)在近期問(wèn)世。

海洋監(jiān)視衛(wèi)星航空拍攝

海洋監(jiān)視衛(wèi)星是為掌握對(duì)象國(guó)或是目標(biāo)區(qū)域大面積的海上活動(dòng)情況而發(fā)射的監(jiān)視衛(wèi)星。它采用先進(jìn)的電視攝像、紅外探測(cè)器、電子偵察接收機(jī)、雷達(dá)等遙感器材，觀測(cè)海上船只、艦隊(duì)的活動(dòng)情況，探測(cè)潛艇并對(duì)其實(shí)施跟蹤。美國(guó)目前使用的海洋監(jiān)視衛(wèi)星名為“白云”，是一種信號(hào)情報(bào)衛(wèi)星，1968年開(kāi)始研制，1976年4月啟用，主要用于監(jiān)視和偵察海上艦船發(fā)射的電磁波信號(hào)，也可偵收部分陸基無(wú)線電信號(hào)，具有跟蹤和定位能力，可實(shí)施全天候、全天時(shí)偵察監(jiān)視。其監(jiān)聽(tīng)信號(hào)的有效距離可達(dá)3200千米。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，10余顆該型衛(wèi)星每天至少飛經(jīng)戰(zhàn)區(qū)上空一次，對(duì)波斯灣及伊科邊境地區(qū)的偵察目標(biāo)進(jìn)行偵收和定位，為美軍提供了海上及部分陸基信號(hào)情報(bào)。美軍認(rèn)為，未來(lái)海上沖突和海上作戰(zhàn)的可能性越來(lái)越大，因而全面、及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握戰(zhàn)區(qū)的海上情況對(duì)于更好地部署和調(diào)配有限的美軍兵力有著十分重要的意義。另外美軍認(rèn)為，由于目前全球眾多第三世界國(guó)家和地區(qū)性強(qiáng)國(guó)競(jìng)相發(fā)展常規(guī)動(dòng)力潛艇和核攻擊潛艇，準(zhǔn)確掌握目標(biāo)海區(qū)的敵情和海況對(duì)于保障美軍航母戰(zhàn)斗群和其他艦艇編隊(duì)的安全更是利害攸關(guān)。

【責(zé)任編輯】林 京