無人機(jī)遙感系統(tǒng)的研究進(jìn)展與應(yīng)用前景

俱冬 呂勝 蔡萌

【摘 要】隨著我國航空技術(shù)的不斷進(jìn)步，航空技術(shù)不斷取得突破性進(jìn)展。無人機(jī)遙感系統(tǒng)是利用現(xiàn)有航空技術(shù)研制的無人飛行器。無人飛行器依靠有關(guān)動(dòng)力裝置和各模塊，在一定條件下利用無線遙控實(shí)現(xiàn)自主飛行的目標(biāo)，這是航空技術(shù)的新進(jìn)展階段。這一階段的無人機(jī)的發(fā)展不但改變了傳統(tǒng)有人駕駛飛機(jī)的駕駛模式，而且給我國許多相關(guān)行業(yè)帶來了變革，對(duì)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。為此，筆者分析和探討了我國無人機(jī)遙感系統(tǒng)的最新研究及應(yīng)用進(jìn)展。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī)；遙感系統(tǒng)；研究進(jìn)展

1無人機(jī)遙感介紹

作為航空對(duì)地觀察、測量的新型遙感平臺(tái)，無人機(jī)與航空測量一體化技術(shù)被投入使用到測繪行業(yè)中。結(jié)合數(shù)碼相機(jī)的攝影功能為“無人機(jī)數(shù)字遙感”技術(shù)開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域?！盁o人機(jī)數(shù)字遙感”具有使用便捷、成本低、機(jī)動(dòng)性好等顯著優(yōu)點(diǎn)，是對(duì)發(fā)展衛(wèi)星遙感和有人機(jī)遙技術(shù)的有益補(bǔ)充。

無人機(jī)遙感技術(shù)是衛(wèi)星遙感技術(shù)的補(bǔ)充，有其他任何一種遙感技術(shù)不具有的優(yōu)勢。無人機(jī)遙感技術(shù)是傳感器技術(shù)、遙感測控技術(shù)、信息技術(shù)等技術(shù)的集成。該技術(shù)涵蓋了飛機(jī)平臺(tái)、地面實(shí)驗(yàn)及綜合保障等領(lǐng)域。在我國對(duì)無人飛行器航空遙感技術(shù)的研究不僅是無人機(jī)技術(shù)本身，還包括無人機(jī)航空遙感飛控系統(tǒng)、遙感通信技術(shù)、單反數(shù)碼相機(jī)技術(shù)、傳感器輕小型化技術(shù)等，從而將其整合到無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定平臺(tái)，以獲取高清大比例航空影像。

現(xiàn)階段的無人機(jī)遙感系統(tǒng)搭載的機(jī)載遙感設(shè)備為小型數(shù)碼相機(jī)，其拍攝的航片相比傳統(tǒng)的航片，它具有影像數(shù)量多和像幅小的缺陷。根據(jù)相機(jī)定標(biāo)數(shù)據(jù)與遙感影像的特征、掃描的姿態(tài)數(shù)據(jù)、幾何模型，對(duì)遙感影像進(jìn)行幾何和輻射校正處理，進(jìn)而研發(fā)交互處理軟件并進(jìn)行遙感影像處理。

2.無人機(jī)遙感監(jiān)測系統(tǒng)的分類及組成

2.1遙感監(jiān)測平臺(tái)分類

根據(jù)不同的遙感監(jiān)測平臺(tái)將無人機(jī)遙感監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行分類。目前，國內(nèi)外遙感監(jiān)測平臺(tái)有三種：無人直升機(jī)平臺(tái)、無人固定翼飛機(jī)平臺(tái)和無人飛艇平臺(tái)。其中，無人飛艇平臺(tái)和無人固定翼飛機(jī)可控性強(qiáng)、適用場合多，多用于小范圍內(nèi)土地調(diào)查。無人直升機(jī)平臺(tái)具有靈活性和輕便性的優(yōu)勢，而用于緊急情況。

2.2遙感監(jiān)測系統(tǒng)主要組成

無人機(jī)遙感監(jiān)測系統(tǒng)主要由三大部分組成：無人機(jī)平臺(tái)、數(shù)據(jù)地面處理系統(tǒng)、機(jī)載系統(tǒng)。無人機(jī)是飛行平臺(tái)，它作為遙感監(jiān)測的載體。它主要包含三個(gè)平臺(tái)：無人固定翼、無人飛艇、無人直升機(jī)。機(jī)載系統(tǒng)包括兩部分：機(jī)載控制系統(tǒng)和機(jī)載儀器。機(jī)載儀器包含兩大部分：影像設(shè)備和監(jiān)測儀器。機(jī)載控制系統(tǒng)有三種：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號(hào)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。機(jī)載儀器的運(yùn)行受到信號(hào)控制系統(tǒng)的作用，機(jī)載儀器的測量數(shù)據(jù)的采集和傳輸分別由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來完成。數(shù)據(jù)地面處理系統(tǒng)包括兩部分：數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和圖像及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接收系統(tǒng)。它接收并處理來自地面機(jī)載儀器的數(shù)據(jù)。就監(jiān)測儀器而言在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用比較廣泛，可以對(duì)以下污染物進(jìn)行監(jiān)測，如顆粒物、二氧化硫、臭氧、溫度、氮氧化物、濕度等氣象指標(biāo)。

3.無人機(jī)遙感系統(tǒng)的應(yīng)用分析

3.1無人機(jī)遙感系統(tǒng)在氣象監(jiān)測中的應(yīng)用

經(jīng)過不斷的發(fā)展具有巨大應(yīng)用價(jià)值的無人機(jī)遙感系統(tǒng)在各行各業(yè)領(lǐng)域中擔(dān)當(dāng)著不同的重要角色。比如用于氣象監(jiān)測，無人機(jī)通過裝載相應(yīng)的遙感設(shè)備，能夠?qū)λ诔鞘械臍鉁?、風(fēng)速、濕度等氣象情況進(jìn)行測試，為城市管理者提供準(zhǔn)確的氣象數(shù)據(jù)。無人機(jī)遙感系統(tǒng)在該領(lǐng)域的應(yīng)用已在中國、法國和美國等國家相當(dāng)成熟。特別是近年來Chacal、Theseus氣象遙感器相繼被開發(fā)出來，它們根據(jù)需要搭載了氣壓、溫度、風(fēng)速、濕度等傳感器，這些傳感器在氣象監(jiān)測領(lǐng)域中被廣發(fā)揮了重要作用。

3.2無人機(jī)遙感系統(tǒng)在環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用

無人機(jī)遙感系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于環(huán)境調(diào)查。主要用于對(duì)土地資源進(jìn)行分類，監(jiān)測城市區(qū)域環(huán)境用地，以充分掌握城市土地資源信息。目前，我國一些政府部門已嘗試?yán)脽o人駕駛飛行器遙感系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境調(diào)查。利用無人駕駛飛行器搭載的高清數(shù)字相機(jī)農(nóng)村和城市的土地資源進(jìn)行環(huán)境調(diào)查。無人駕駛飛行器遙感系統(tǒng)獲得遙感地圖為土地使用權(quán)的計(jì)量提供依據(jù)，減少了傳統(tǒng)土地計(jì)量人力、物力的投入，大大提高了計(jì)量效率，滿足了政府部門對(duì)環(huán)境監(jiān)測的精確要求。

3.3無人機(jī)遙感系統(tǒng)在環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用

目前，無人機(jī)遙感系統(tǒng)在城市管理中起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)無法有效獲取城市災(zāi)害信息時(shí)，無人機(jī)遙感系統(tǒng)可為現(xiàn)場指揮者提供有關(guān)信息，有助于盡快確定救災(zāi)方案，減少災(zāi)害造成的損失。比如，當(dāng)某城市出現(xiàn)火災(zāi)事故，無人機(jī)遙感系統(tǒng)可進(jìn)行監(jiān)控，為消防人員火災(zāi)態(tài)勢提供信息，為火災(zāi)的撲救提供參考。

結(jié)束語

作為一款新型的測繪方式，無人機(jī)遙感具備了相當(dāng)多的優(yōu)勢，而且能夠廣泛地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，無人機(jī)遙感技術(shù)將會(huì)在測繪系統(tǒng)中占據(jù)極其重要的地位。同時(shí)，它必然會(huì)廣泛地運(yùn)用到各種場合，并將成為現(xiàn)代國家對(duì)地觀測系統(tǒng)中關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

曹學(xué)仁.小麥白粉病的遙感監(jiān)測及捕捉器中孢子的Real-timePCR定量檢測[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2013，（5）：223-224.

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作者簡介：

俱冬 1993年05月08 日 性別：男 民族：漢 籍貫：陜西省咸陽市淳化縣 職稱：助理工程師 學(xué)歷：本科，單位：61267部隊(duì)

（作者單位：北京市通州區(qū)）