無(wú)人機(jī)低空遙感影像的應(yīng)用

大連市教育學(xué)院附屬高級(jí)中學(xué) 滕昊松

無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)主要是基于無(wú)人機(jī)，從而利用遙感平臺(tái)來(lái)獲取核心的遙感影像數(shù)據(jù)的手段，其具有較高的分辨率。相比之下，無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)所具有的優(yōu)勢(shì)較強(qiáng)，同時(shí)，也能夠?qū)πl(wèi)星遙感以及航空遙感技術(shù)加以補(bǔ)充。無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)本身的成本較低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)獲取影像的速度較快，因此，得到了最為廣泛的應(yīng)用。本文就無(wú)人機(jī)低空遙感影像應(yīng)用進(jìn)行了探討。

一、低空遙感系統(tǒng)及無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于低空數(shù)碼遙感的研究主要集中在數(shù)據(jù)精度獲取、系統(tǒng)平臺(tái)本身以及正射影像無(wú)縫拼接上。而低空遙感系統(tǒng)按照不同的平臺(tái)，又直接劃分成為無(wú)人駕駛低空遙感系統(tǒng)與輕小型的多功能對(duì)地觀測(cè)傳感器系統(tǒng)[1]。

就無(wú)人機(jī)而言，其起源于第一次世界大戰(zhàn)，在上一個(gè)世紀(jì)的蘇冷戰(zhàn)期間是無(wú)人機(jī)成長(zhǎng)的時(shí)段，華約集團(tuán)與北約集團(tuán)對(duì)其進(jìn)行了大量研究。在20世紀(jì)的90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及GPS全球定位系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得無(wú)人機(jī)進(jìn)入繁榮時(shí)期。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，美軍將無(wú)人機(jī)直接應(yīng)用到實(shí)戰(zhàn)中，所取得的成效令世界震驚，進(jìn)而開(kāi)始重視對(duì)無(wú)人機(jī)的研制與開(kāi)發(fā)。同時(shí)，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)本身的低損耗、零傷亡、高度靈活性以及可重復(fù)利用等諸多特性，從而在科研和民用領(lǐng)域之中得到廣泛的應(yīng)用。

我國(guó)對(duì)于無(wú)人機(jī)的研究開(kāi)始于20世紀(jì)50年代的后期，本身劇本基礎(chǔ)差、起步晚、后勁足以及起點(diǎn)高的特點(diǎn)。首先是基于高等學(xué)校作為基礎(chǔ)來(lái)建立無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)研究機(jī)構(gòu)，主要是面向軍隊(duì)與科研。在改革開(kāi)放之后，民間的企業(yè)與資金逐步涉及到無(wú)人機(jī)研究，逐漸在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)的領(lǐng)域之中引入無(wú)人機(jī)，作為對(duì)地觀測(cè)的飛行平臺(tái)，并且利用裝載各種小型的對(duì)地觀測(cè)儀器，這樣就可以在任何時(shí)間飛往任何地點(diǎn)，從而執(zhí)行幾乎囊括所有類型的遙感飛行任務(wù)。無(wú)人機(jī)作為毒地觀測(cè)應(yīng)用之中最容易獲取、最為普通的平臺(tái)，在世界范圍內(nèi)都得到了廣泛的使用。拒不完全統(tǒng)計(jì)，目前超過(guò)30多個(gè)國(guó)家研制超50種無(wú)人機(jī)，并且由55個(gè)國(guó)家已經(jīng)裝備有無(wú)人機(jī)。

對(duì)于無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)而言，其遙感系統(tǒng)組成具體見(jiàn)圖1所示：

圖1 無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)

二、無(wú)人機(jī)低空遙感影像特點(diǎn)分析

（一）機(jī)動(dòng)方便靈活

在目前的測(cè)繪工作中，低空無(wú)人機(jī)憑借其本身快速響應(yīng)的能力，就可以提供支撐條件服務(wù)遙感測(cè)繪。另外，因?yàn)榈涂諢o(wú)人機(jī)擁有設(shè)備輕便、越野能力強(qiáng)以及運(yùn)輸靈活的特點(diǎn)，再加上其本身對(duì)于場(chǎng)地沒(méi)有太高的要求，并且安裝、調(diào)試以及起飛等都很簡(jiǎn)單，所以應(yīng)用也非常廣泛。尤其是針對(duì)起降條件差、高山以及地形復(fù)雜的區(qū)域，大飛機(jī)航空攝影難以滿足要求，這時(shí)就可以利用低空無(wú)人機(jī)，獲取高清晰的數(shù)據(jù)資料，最終滿足測(cè)繪實(shí)效性的目標(biāo)，要求，同時(shí)也能夠提供服務(wù)保障方面的支持[2]。

（二）快速高效

就應(yīng)急測(cè)繪項(xiàng)目而言，因?yàn)榍闆r相對(duì)特殊，再加上任務(wù)時(shí)間緊張，如山體滑坡、森林救火、洪水泛濫等自然災(zāi)害，所以急需災(zāi)區(qū)實(shí)時(shí)的影像資料用于災(zāi)情的分析以及救援工作的開(kāi)展。在這一種情況下，低空無(wú)人機(jī)航攝遙感技術(shù)就能發(fā)揮重要作用，確保在最短的時(shí)間內(nèi)獲取高清晰的數(shù)據(jù)，用于災(zāi)情評(píng)估、救災(zāi)指揮等規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

（三）運(yùn)行成本低

低空無(wú)人機(jī)航攝遙感數(shù)據(jù)，不但擁有衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的價(jià)值，同時(shí)也能滿足大飛機(jī)航空攝影快速采集的諸多優(yōu)勢(shì)。低空無(wú)人機(jī)不需要專用的停機(jī)場(chǎng)，也不需要專業(yè)的駕駛班組，其飛行作業(yè)方便快捷，并且擁有極高的自動(dòng)處理技術(shù)，確保在最短的時(shí)間內(nèi)完成航攝數(shù)據(jù)的預(yù)處理，滿足數(shù)據(jù)的精加工以及快速輸出，不但可以縮短工期，同時(shí)其整體花費(fèi)的成本也非常低廉。

三、無(wú)人機(jī)低空遙感影像的應(yīng)用

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)低空遙感影像應(yīng)用越來(lái)越廣泛，目前主要涉及到國(guó)土監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市綠化監(jiān)測(cè)以及應(yīng)急保障等各個(gè)重要的領(lǐng)域。當(dāng)然，在其余領(lǐng)域之中也會(huì)得到有效的使用，這需要在今后的研究之中進(jìn)一步分析，讓無(wú)人機(jī)低空遙感影像的應(yīng)用更加全面。

（一）國(guó)土監(jiān)測(cè)

對(duì)國(guó)土變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是目前國(guó)土監(jiān)測(cè)的主要工作之一。傳統(tǒng)的實(shí)地調(diào)查不僅方法滯后，同時(shí)也不能及時(shí)反應(yīng)徒弟變化情況，并且衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)需要較長(zhǎng)的采購(gòu)時(shí)間，其本身存在一定限制性，而且分辨率偏低，同樣不能滿足土地實(shí)時(shí)變化的監(jiān)測(cè)。航空遙感會(huì)受到航空管制以及氣候條件的制約，一旦面臨突發(fā)情況，無(wú)法及時(shí)的到達(dá)監(jiān)測(cè)區(qū)域。但是無(wú)人機(jī)的利用，就可以規(guī)避上述的缺點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)非法開(kāi)采、亂占耕地、破壞生態(tài)等現(xiàn)象，并且及時(shí)上報(bào)反饋加以制止。

（二）地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)

我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，并且大部分災(zāi)害都集中在山地區(qū)域，不過(guò)因?yàn)樵旗F帶來(lái)的影響，使得航空遙感無(wú)法獲取清晰的影像。但是無(wú)人機(jī)憑借其自身的低空飛行能力，就可以避免云霧天氣對(duì)其帶來(lái)影響，并且無(wú)人機(jī)本身耗費(fèi)的成本低廉，而且影像的分辨率較高，這樣就可以及時(shí)掌握災(zāi)害情況，提供技術(shù)方面的支撐，并且這樣的模式還可以保護(hù)作業(yè)人員的安全，防止人員安全事故發(fā)生。利用空間上無(wú)人機(jī)的低空?qǐng)D像與災(zāi)害信息的相互疊加，也可以將現(xiàn)狀圖最直觀的呈現(xiàn)出來(lái)[3]。

（三）環(huán)境監(jiān)測(cè)

對(duì)于環(huán)境的監(jiān)測(cè)主要放置在自然保護(hù)區(qū)、環(huán)境污染以及事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)方面。因?yàn)楸Ｗo(hù)區(qū)大部分都設(shè)立在交通不便的區(qū)域，并且位置偏，面積大，傳統(tǒng)的調(diào)查無(wú)法滿足監(jiān)測(cè)的要求。但是無(wú)人機(jī)憑借其優(yōu)勢(shì)，就可以分辨出保護(hù)區(qū)內(nèi)的實(shí)際情況，如水文地質(zhì)與人類活動(dòng)等，并且也可以對(duì)保護(hù)區(qū)被破壞的實(shí)際情況加以了解，做好針對(duì)性保護(hù)。無(wú)人機(jī)遙感還可以基于宏觀的角度來(lái)觀測(cè)器污染源的排放和分布情況，并且也可以對(duì)環(huán)境污染做好及時(shí)的跟蹤，以便后續(xù)的取證處理。當(dāng)突發(fā)環(huán)境事故的時(shí)候，因?yàn)閻毫迎h(huán)境的影響，無(wú)人機(jī)利用低空飛行，也可以掌握具體情況，從而為環(huán)境部門提供技術(shù)支持，以便后續(xù)方案的制定。就如，原本大連出現(xiàn)輸油管線爆炸的事故，通過(guò)無(wú)人機(jī)，在惡劣的條件下進(jìn)行低空的飛行，這樣就及時(shí)的了解溢油情況，提供實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這樣也方便后續(xù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)急管理。

（四）城市綠化監(jiān)測(cè)

城市綠地實(shí)際情況的監(jiān)測(cè)是城市綠化監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵，這樣可以有效的評(píng)價(jià)城市生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀。通過(guò)無(wú)人機(jī)低空航攝，其本身的分辨率要比衛(wèi)星影像分辨率高，并且也可以避免樓層陰影帶來(lái)的影響，確保數(shù)據(jù)更加的準(zhǔn)確。同時(shí)，復(fù)核城市綠化測(cè)定需求，為今后的生態(tài)管理提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐。

（五）應(yīng)急保障

自然災(zāi)害本身突發(fā)性較強(qiáng)，一旦災(zāi)害發(fā)生之后，需要及時(shí)的掌握情況，這樣才可以針對(duì)性的處理，制定準(zhǔn)確的救援方針，以此來(lái)保護(hù)救援效率與質(zhì)量。無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)憑借其機(jī)動(dòng)靈活、實(shí)時(shí)性較強(qiáng)、影像分辨率高以及成本低廉等特點(diǎn)，可以滿足高危地區(qū)作業(yè)的要求，當(dāng)發(fā)生自燃災(zāi)害之后，無(wú)人機(jī)遙感可以及時(shí)的反應(yīng)，掌握災(zāi)區(qū)的實(shí)際情況，為應(yīng)急保障提供數(shù)據(jù)支持。如，在四川汶川大地震中，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)就得到很好的應(yīng)用。

（六）其它領(lǐng)域

除開(kāi)上述各個(gè)行業(yè)的利用之外，無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)、氣象以及水利等各行各業(yè)之中都得到廣泛的應(yīng)用，并且也可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲取高分辨影響數(shù)據(jù)，最終提升行業(yè)工作效率，為其決策與規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支撐，確保決策更具科學(xué)性。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的時(shí)代下，測(cè)繪技術(shù)需要不斷提升才能滿足各個(gè)行業(yè)的觀測(cè)需求。低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的使用，在提供測(cè)繪數(shù)據(jù)信息支撐的同事，也可以推動(dòng)各行各業(yè)快速的發(fā)展。另外，基于低空無(wú)人機(jī)航攝遙感技術(shù)作為載體，將精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)以及權(quán)威的數(shù)據(jù)作為支撐，就可以為政府與公眾積極參與各行各業(yè)建設(shè)與管理，這樣就可以提供直觀、新穎與可視化的服務(wù)平臺(tái)，這樣也可以為其余的行業(yè)發(fā)展提供最有利的測(cè)繪保障條件。

[1]吳永亮,陳建平,姚書朋,徐彬.無(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù)應(yīng)用[J].國(guó)土資源遙感,2017(04):120-125.

[2]胡健波,張健.無(wú)人機(jī)遙感在生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2018(01):1-11.

[3]肖波,朱蘭艷.基于DPGrid的低空無(wú)人機(jī)遙感影像應(yīng)用技術(shù)研究[J].地礦測(cè)繪,2015(01):22-25.