航空遙感數據獲取的(de)主要途徑之一——無人(rén)機遙感測繪

　　近年來(lái)，随著(zhe)地理(lǐ)信息産業的(de)發展和(hé)應用(yòng)的(de)普及，遙感作爲地理(lǐ)信息産業的(de)前端，也(yě)受到了(le)非常多(duō)的(de)關注。傳統地理(lǐ)空間數據的(de)獲取方式正在面臨著(zhe)現代科技設備的(de)挑戰，而遙感技術的(de)進步，尤其是高(gāo)分(fēn)辨率衛星影(yǐng)像的(de)大(dà)量應用(yòng)和(hé)航空遙感的(de)發展，都爲數據獲取方式注入了(le)新鮮血液。

　　衛星遙感影(yǐng)像的(de)優點毋庸贅述，其作爲矢量地圖的(de)補充已經獲得(de)了(le)大(dà)衆用(yòng)戶的(de)歡迎。但是作爲專業地理(lǐ)信息應用(yòng)來(lái)說，數據獲取能力不足、現勢性差、回訪慢(màn)等特點則是其硬傷。傳統大(dà)飛(fēi)機航攝相比衛星遙感更加靈活，影(yǐng)像質量也(yě)更高(gāo)，但是飛(fēi)機租賃、機場(chǎng)管理(lǐ)、空域申請流程過于複雜(zá)，對(duì)雲層的(de)要求也(yě)相對(duì)較高(gāo)。與此同時(shí)，随著(zhe)通(tōng)信技術、傳感器等技術的(de)發展，測繪無人(rén)機作爲一種低成本、高(gāo)精度、操作簡便的(de)遙感影(yǐng)像獲取設備應運而生，并在傳統測繪、數字城(chéng)市建設、地理(lǐ)國情監測、災害應急處理(lǐ)等方面取得(de)了(le)很好的(de)效果。

　無人(rén)飛(fēi)行器測繪

　　從上世紀80年代開始，國外就開始将無人(rén)飛(fēi)行器應用(yòng)于測繪工程。在全球定位系統尚未對(duì)民用(yòng)開放前，無人(rén)飛(fēi)行器隻能通(tōng)過簡單的(de)遙控操作來(lái)進行航攝作業。無人(rén)飛(fēi)行器種類有很多(duō)，主要包括無人(rén)機、空艇等。

　　空艇問世至今已經有兩百多(duō)年的(de)曆史，是從熱(rè)氣球轉化(huà)而來(lái)。最開始空艇主要用(yòng)于軍事打擊，後用(yòng)以進行高(gāo)空偵察。作爲一種造價低廉、操作方便的(de)飛(fēi)行器，至今許多(duō)測繪單位還(hái)擁有部分(fēn)新型的(de)測繪性空艇。但空艇的(de)缺點非常明(míng)顯：起飛(fēi)準備時(shí)間很長(cháng)，因爲飛(fēi)行前需要注入大(dà)量的(de)氦氣;起飛(fēi)和(hé)落地的(de)時(shí)間由于需要克服空氣阻力，都要浪費過多(duō)的(de)時(shí)間;抗打擊能力較差，很難在條件惡劣的(de)地方穩定運行。

　　與空艇相比，測繪型無人(rén)機成本同樣不高(gāo)，操作性強，可(kě)以随時(shí)随地起飛(fēi)和(hé)降落，不需要太多(duō)的(de)準備時(shí)間，并能夠适應不同的(de)地形、天氣條件，是現階段進行低空航空攝影(yǐng)的(de)絕佳手段，并獲得(de)了(le)越來(lái)越多(duō)測繪單位的(de)青睐。

　國家測繪地理(lǐ)信息局大(dà)力推廣無人(rén)機航攝

　　據了(le)解，我國測繪事業今後20年的(de)發展思路已經明(míng)确爲四句話(huà)：“構建數字中國、監測地理(lǐ)國情，發展壯大(dà)産業、建設測繪強國”。地理(lǐ)國情，指那些與地理(lǐ)相關的(de)自然和(hé)人(rén)文要素的(de)國情信息，如：國土疆域面積、地形地貌特征、行政區(qū)域分(fēn)界、地表水(shuǐ)資源狀況、道路交通(tōng)網絡、土地利用(yòng)與土地覆蓋情況、城(chéng)市分(fēn)布和(hé)城(chéng)鎮化(huà)擴張等。地理(lǐ)國情，是從空間角度反映一個(gè)國家自然、經濟、人(rén)文狀況的(de)重要信息資源。因此，做(zuò)好地理(lǐ)國情監測工作，已經成爲我國測繪部門在今後相當長(cháng)時(shí)間的(de)工作重點。

　　毫無疑問，航空影(yǐng)像獲取和(hé)遙感監測在地理(lǐ)國情監測中将會起到無可(kě)替代的(de)作用(yòng)。因此，近年來(lái)國家測繪地理(lǐ)信息局多(duō)次舉辦無人(rén)機航攝系統推廣會，在全國範圍内大(dà)力推廣應用(yòng)國産低空無人(rén)飛(fēi)行器航測遙感系統，同時(shí)率先在各省級測繪單位配備使用(yòng)。在過去一年時(shí)間，全國已推廣無人(rén)機航攝系統100餘套、地理(lǐ)信息應急監測車8套，并力争盡快(kuài)在全國普及推廣。今後測繪地理(lǐ)信息部門将加大(dà)無人(rén)飛(fēi)機航攝系統推廣，陸續向有需求、有條件的(de)地市配備無人(rén)飛(fēi)機航攝系統，并推廣到部分(fēn)縣級城(chéng)市，最大(dà)限度地提升我國地理(lǐ)國情監測及應急保障綜合能力。

　　近幾年發展起來(lái)的(de)測繪無人(rén)機，通(tōng)過不斷的(de)技術創新，我國自主研發的(de)無人(rén)機已能在多(duō)種複雜(zá)的(de)地形與氣候條件下(xià)及時(shí)獲取精準的(de)地理(lǐ)信息數據，從而成爲傳統航空攝影(yǐng)測量手段的(de)有力補充。部分(fēn)國産測繪無人(rén)機的(de)技術指标已經達到國際領先水(shuǐ)平，能夠完全滿足基礎測繪工作的(de)需要。

　測繪無人(rén)機優勢

　　無人(rén)機搭載傳感器進行航空遙感影(yǐng)像的(de)拍(pāi)攝，一方面是低空遙感被廣泛認可(kě)，需要旺盛，另一方面則是因爲相比較其它遙感數據獲取方式，測繪無人(rén)機擁有不可(kě)替代的(de)優勢。

　　性價比高(gāo)。現在市場(chǎng)上的(de)國産測繪無人(rén)機的(de)價格大(dà)約在十幾萬到幾十萬之間，可(kě)重複使用(yòng)的(de)次數多(duō)，除重大(dà)事故外不容易損壞，也(yě)不存在其它額外的(de)使用(yòng)費用(yòng)。在自然環境比較惡劣的(de)區(qū)域，如高(gāo)原、近海等，即使出現意外也(yě)不會有太大(dà)的(de)損失。高(gāo)達0.05米分(fēn)辨率的(de)影(yǐng)像則比衛星影(yǐng)像的(de)精度更高(gāo)。

　　方便攜帶運輸。固定翼測繪無人(rén)機翼展一般不會超過3米，并可(kě)以方便地拆卸。在項目執行的(de)過程中，隻需要将拆卸後的(de)無人(rén)機設備放到普通(tōng)的(de)小貨車中，就可(kě)以把操作人(rén)員(yuán)和(hé)所有設備同時(shí)運送到的(de)地。到現場(chǎng)後，半個(gè)小時(shí)内就可(kě)以完成無人(rén)機的(de)組裝和(hé)調試。

　　無場(chǎng)地要求。傳統的(de)測繪無人(rén)機起飛(fēi)方式一般是滑起，需要一段30米至50米相對(duì)水(shuǐ)平的(de)跑道才能起飛(fēi)。随著(zhe)新興設備的(de)引入，場(chǎng)地已經不再是無人(rén)機起降的(de)阻礙。目前常見的(de)的(de)無人(rén)機除了(le)滑起，還(hái)可(kě)以通(tōng)過彈射或手抛方式起飛(fēi)，降落時(shí)可(kě)以直接傘降，對(duì)于野外作業來(lái)說極爲方便。彈射架可(kě)以固定在作業車的(de)車頂，或者展開後架在地面即可(kě)。

　　機動靈活。測繪無人(rén)機可(kě)以根據所需的(de)影(yǐng)像分(fēn)辨率來(lái)決定飛(fēi)行高(gāo)度，在大(dà)多(duō)數情況下(xià)，飛(fēi)行高(gāo)度一般爲100米至1000米。測繪無人(rén)機搭載的(de)相機多(duō)采用(yòng)定焦鏡頭，飛(fēi)行高(gāo)度的(de)差别直接影(yǐng)響到最終生成影(yǐng)像的(de)分(fēn)辨率。飛(fēi)行前設計好航線、确定好飛(fēi)行高(gāo)度，就可(kě)以獲取理(lǐ)想的(de)數據。

　　受天氣影(yǐng)響小。在傳統的(de)航空攝影(yǐng)中，大(dà)飛(fēi)機航攝最擔心出現的(de)問題就是天氣狀況不理(lǐ)想，一旦出現多(duō)雲的(de)天氣，将會嚴重影(yǐng)響成像的(de)效果。但測繪無人(rén)機飛(fēi)行的(de)高(gāo)度決定了(le)雲層厚度基本不會影(yǐng)響到成像，尤其是在獲取高(gāo)分(fēn)辨率影(yǐng)像、飛(fēi)行高(gāo)度低的(de)情況下(xià)。　

  測繪無人(rén)機應用(yòng)

　　在傳統的(de)國土測繪應用(yòng)中，相比較衛星影(yǐng)像，無人(rén)機獲取的(de)影(yǐng)像除了(le)分(fēn)辨率更高(gāo)，似乎沒有更多(duō)的(de)優勢。但在更多(duō)的(de)應用(yòng)中，無人(rén)機所能做(zuò)的(de)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出你能想象的(de)範圍。

　　國土測繪。相比較傳統的(de)測繪手段，無人(rén)機測繪能夠憑借其機動靈活等特點，在國土測繪領域發揮重要作用(yòng)。通(tōng)過快(kuài)速獲取測繪無人(rén)機航攝數據，能夠快(kuài)速掌握測區(qū)的(de)詳細情況，應用(yòng)于國土資源動态監測與調查、土地利用(yòng)和(hé)覆蓋圖更新、土地利用(yòng)動态變化(huà)監測、特征信息分(fēn)析等。高(gāo)分(fēn)辨率的(de)航空影(yǐng)像還(hái)可(kě)應用(yòng)于區(qū)域規劃等。

　　選線設計。遙感無人(rén)機可(kě)應用(yòng)于電力選線、公路選線、鐵路選線，能夠根據項目需求，快(kuài)速獲取線狀無人(rén)機航空影(yǐng)像，爲選線快(kuài)速提供設計數據。此外，遙感無人(rén)機還(hái)可(kě)以針對(duì)石油、天然氣管道進行選線設計和(hé)全方位的(de)監測，厘米級别的(de)航空影(yǐng)像和(hé)高(gāo)清視頻(pín)能夠協助進行安全監測與管理(lǐ)，同時(shí)利用(yòng)管道壓力數據結合影(yǐng)像發現管道滲漏、偷盜等現象。

　　環境監測。高(gāo)效快(kuài)速獲取高(gāo)分(fēn)辨率航空影(yǐng)像能夠及時(shí)地對(duì)環境污染進行監測，尤其是排污污染方面。此外，海洋監測、溢油監測、水(shuǐ)質監測、濕地監測、固體污染物(wù)監測、海岸帶監測、植被生态等方面都可(kě)以借助遙感無人(rén)機拍(pāi)攝的(de)航空影(yǐng)像或視頻(pín)數據進行實施。其中，水(shuǐ)質調查監測、污染物(wù)監測、大(dà)氣環境監測、固态廢物(wù)檢測、稭稈禁燒監測是主要的(de)應用(yòng)方向。

  水(shuǐ)利監測。在陸地上，遙感無人(rén)機可(kě)應用(yòng)于洪澇監測、河(hé)道管理(lǐ)、河(hé)道污染檢測等。無人(rén)機可(kě)根據地形和(hé)河(hé)流情況，确定航線，并進行淩情應急監測、灘區(qū)洪水(shuǐ)災害監測、水(shuǐ)污染等突發事件等。此外，遙感無人(rén)機還(hái)可(kě)應用(yòng)于海岸帶調查，如填海造地、水(shuǐ)産養殖、海岸帶變遷等情況，近海島礁監測、船隻、藻類、浮标等目标識别，以及海洋環境監測等。

　　農林(lín)。高(gāo)分(fēn)辨率航空影(yǐng)像能夠提供準确的(de)土地紋理(lǐ)和(hé)作物(wù)分(fēn)類信息，可(kě)應用(yòng)于農業用(yòng)地分(fēn)析、作物(wù)類型識别、作物(wù)長(cháng)勢分(fēn)析、土壤濕度測定、農業環境調查、水(shuǐ)産養殖區(qū)監測、森林(lín)火災監測、森林(lín)覆蓋率分(fēn)析、森林(lín)植被健康監測、森林(lín)儲積量評估等。能夠針對(duì)特定農業作物(wù)，确定種植面積、生長(cháng)狀況、生長(cháng)階段和(hé)産值預估，比如在煙(yān)草(cǎo)農業物(wù)聯網等行業有重要應用(yòng)。

　　變化(huà)分(fēn)析。通(tōng)過自定義重訪周期，遙感無人(rén)機能夠有效地對(duì)局部地區(qū)的(de)動态變化(huà)進行監測。例如在水(shuǐ)淹分(fēn)析、拆遷賠償等應用(yòng)中，往往會因爲雙方各執一詞而引發很多(duō)矛盾。利用(yòng)遙感無人(rén)機進行航拍(pāi)後，相關變化(huà)區(qū)域可(kě)以在最終的(de)影(yǐng)像上非常清楚。在城(chéng)市建設與規劃、海岸水(shuǐ)淹分(fēn)析等領域中，遙感無人(rén)機都可(kě)以發揮重要作用(yòng)。

  應急救災。無人(rén)機在測繪領域受到重視，是從應急救災中開始的(de)。無論是汶川地震、玉樹地震、盈江地震，還(hái)是舟曲泥石流、安康水(shuǐ)災，測繪無人(rén)機都在第一時(shí)間到達了(le)現場(chǎng)，并充分(fēn)發揮機動靈活的(de)特點，獲取災區(qū)的(de)影(yǐng)像數據，爲救災部署和(hé)災後重建工作的(de)開展，都起到了(le)重要作用(yòng)。通(tōng)過自定義重訪周期，遙感無人(rén)機能夠有效地對(duì)局部地區(qū)的(de)動态變化(huà)進行監測。