無人機(jī)凸顯小快靈優(yōu)勢(shì) 成遙感測(cè)繪領(lǐng)域尖兵

不僅是災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè)，近年來，以小、快、靈見長(zhǎng)的我國(guó)遙感測(cè)繪無人機(jī)突破了發(fā)動(dòng)機(jī)、飛行控制系統(tǒng)等一系列技術(shù)瓶頸，在低空遙感測(cè)繪領(lǐng)域取得長(zhǎng)足發(fā)展，日益成為國(guó)土測(cè)繪以及農(nóng)林、水利、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面不可替代的尖兵。

突破多項(xiàng)技術(shù)瓶頸

我國(guó)無人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)在2008年汶川地震時(shí)還不是很成熟。2009年國(guó)家測(cè)繪地理信息局提出大力發(fā)展無人機(jī)低空遙感技術(shù)，3年多來該項(xiàng)技術(shù)取得較快發(fā)展并逐漸成熟。目前，我國(guó)無人機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)、飛行控制系統(tǒng)方面已取得多項(xiàng)技術(shù)突破。

無人機(jī)畢竟屬于小型飛機(jī)，想要載荷帶得多，又能飛得時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)及飛行控制系統(tǒng)無疑是關(guān)鍵。記者日前從集產(chǎn)學(xué)研于一體的無人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)北京天下圖公司獲悉，一般情況下我國(guó)測(cè)繪無人機(jī)可飛2-4小時(shí)。經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，去年7月我國(guó)測(cè)繪無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)獲得較大改進(jìn)，百公里油耗從2.3升降至0.9升左右；同時(shí)，由于長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)多面對(duì)高原和大海，飛機(jī)火花塞容易受低溫及水汽影響進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常點(diǎn)火，科研人員在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口處加裝了防霧除冰裝置，解決了這一難題；電源方面，將一般電池改為電源管理器，并在內(nèi)部結(jié)構(gòu)不變的前提下最大限度地減輕了電源管理器重量；無人機(jī)采用的機(jī)體材料，則由2008年汶川地震時(shí)的玻璃鋼變成了碳纖維；在發(fā)動(dòng)機(jī)性能提升及飛機(jī)總體重量減輕又不影響正常性能的基礎(chǔ)上，無人機(jī)翼展獲得增加，飛行控制系統(tǒng)進(jìn)一步改進(jìn)，無人機(jī)飛行姿態(tài)改變從原來的每秒鐘幾次提升至每秒鐘30次。

業(yè)內(nèi)專家表示，通過一系列技術(shù)改進(jìn)，目前我國(guó)測(cè)繪無人機(jī)在機(jī)型不變的情況下持續(xù)飛行時(shí)間可達(dá)13小時(shí)，并仍可保持高精度。去年“十·一”期間，我國(guó)長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)圓滿完成了對(duì)釣魚島的地理信息測(cè)繪任務(wù)。同時(shí)，由于飛行控制系統(tǒng)包括GPS導(dǎo)航系統(tǒng)及機(jī)體復(fù)合材料技術(shù)的改進(jìn)，測(cè)繪無人機(jī)已經(jīng)可以在四川、西藏等高海拔地區(qū)及惡劣天氣下飛行，飛行高度最高可達(dá)6000米，并可在黑龍江五大連池-40℃氣候條件下飛行，地面監(jiān)控站監(jiān)控半徑則從原來的50公里提高到目前的300公里。

小快靈優(yōu)勢(shì)凸顯

業(yè)內(nèi)專家表示，目前無人機(jī)搭載傳感器進(jìn)行低空遙感測(cè)繪已被廣泛認(rèn)可，需求旺盛；同時(shí)，相比其他遙感數(shù)據(jù)獲取方式，測(cè)繪無人機(jī)擁有不可替代的優(yōu)勢(shì)，特別是小、快、靈優(yōu)勢(shì)突出。

作為小型飛機(jī)，固定翼測(cè)繪無人機(jī)翼展一般不超過3米，拆卸較為方便，易于攜帶運(yùn)輸。在項(xiàng)目執(zhí)行過程中，只需要將拆卸后的無人機(jī)設(shè)備放到普通的小貨車中，就可以把操作人員和所有設(shè)備同時(shí)運(yùn)送到目的地。此外，傳統(tǒng)的測(cè)繪無人機(jī)起飛方式一般是滑起，需要一段30-50米相對(duì)水平的跑道才能起飛。而隨著新設(shè)備的引入，場(chǎng)地已經(jīng)不再是無人機(jī)起降的阻礙。據(jù)北京天下圖公司技術(shù)人員介紹，目前該公司生產(chǎn)的無人機(jī)彈射架長(zhǎng)度已由8米縮至6米，重量由300多公斤減至75公斤，彈射架可以固定在作業(yè)車的車頂，或者展開后架在地面即可，兩個(gè)人20分鐘內(nèi)即可完成組裝。同時(shí)，除了常見的滑起，無人機(jī)還可以通過彈射或手拋方式起飛，降落時(shí)可以直接傘降。目前，該公司正處于試驗(yàn)階段的無人直升飛機(jī)無需滑道和彈射器即可實(shí)現(xiàn)垂直起飛。

此外，與普通航空攝像相比，無人機(jī)更顯機(jī)動(dòng)靈活。據(jù)了解，測(cè)繪無人機(jī)多執(zhí)行100-1000米的低空飛行，且其搭載的相機(jī)多采用定焦鏡頭，可獲得高達(dá)0.05米分辨率的影像，比衛(wèi)星影像精度更高。而無人機(jī)每次飛行所需要的影像分辨率都可由飛行高度決定，只需要在飛行前設(shè)計(jì)好航線、確定好飛行高度即可。

業(yè)內(nèi)專家表示，作為遙感測(cè)繪領(lǐng)域的尖兵，無人機(jī)比衛(wèi)星遙感及大飛機(jī)航攝擁有更多優(yōu)勢(shì)。近年來，衛(wèi)星遙感影像作為矢量地圖的補(bǔ)充受到普遍歡迎，但在專業(yè)地理信息應(yīng)用領(lǐng)域，衛(wèi)星遙感影像卻存在著數(shù)據(jù)獲取能力不足、現(xiàn)勢(shì)性差、回訪慢等硬傷。而傳統(tǒng)大飛機(jī)航攝雖然比衛(wèi)星遙感更加靈活，影像質(zhì)量也更高，但是飛機(jī)租賃、機(jī)場(chǎng)管理、空域申請(qǐng)流程過于復(fù)雜，同時(shí)對(duì)云層的要求也相對(duì)較高。在傳統(tǒng)的航空攝影中，大飛機(jī)航攝最擔(dān)心天氣狀況不理想，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)多云天氣將嚴(yán)重影響成像效果。而測(cè)繪無人機(jī)的飛行高度則決定了云層厚度基本不會(huì)影響到成像。

同時(shí)，無人機(jī)還具有成本低、性價(jià)比高的優(yōu)勢(shì)。據(jù)了解，目前市場(chǎng)上的國(guó)產(chǎn)測(cè)繪無人機(jī)價(jià)格大約在十幾萬到幾十萬元之間。除重大事故外，無人機(jī)即使在高原、近海等自然環(huán)境比較惡劣的區(qū)域也不容易損壞，可重復(fù)使用，且基本不存在額外使用費(fèi)用。

應(yīng)用日益廣泛

隨著通信及傳感器等技術(shù)的發(fā)展，測(cè)繪無人機(jī)作為一種低成本、高精度、操作簡(jiǎn)便的遙感影像獲取設(shè)備越來越受歡迎，并在傳統(tǒng)測(cè)繪、數(shù)字城市建設(shè)、地理國(guó)情監(jiān)測(cè)、災(zāi)害應(yīng)急處理等方面取得了較為理想的應(yīng)用效果。記者近日從有關(guān)部門獲悉，我國(guó)測(cè)繪事業(yè)今后20年的發(fā)展思路被概括為：“構(gòu)建數(shù)字中國(guó)、監(jiān)測(cè)地理國(guó)情，發(fā)展壯大產(chǎn)業(yè)、建設(shè)測(cè)繪強(qiáng)國(guó)”。毫無疑問，無人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)在地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中將會(huì)起到無可替代的作用。

據(jù)了解，在國(guó)土測(cè)繪領(lǐng)域，測(cè)繪無人機(jī)可憑借其機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)發(fā)揮重要作用。通過快速獲取測(cè)繪無人機(jī)航攝數(shù)據(jù)，相關(guān)部門可迅速掌握測(cè)區(qū)的詳細(xì)情況，應(yīng)用于國(guó)土資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與調(diào)查、土地利用和覆蓋圖更新、土地利用動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)、特征信息分析等，其高分辨率的航空影像還可應(yīng)用于區(qū)域規(guī)劃。

而相對(duì)于傳統(tǒng)的國(guó)土測(cè)繪應(yīng)用，無人機(jī)在更多的應(yīng)用領(lǐng)域所能做的則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通人所能想象的范圍。

在選線設(shè)計(jì)領(lǐng)域，遙感無人機(jī)可應(yīng)用于電力、公路、鐵路選線，能夠根據(jù)項(xiàng)目需求快速獲取線狀無人機(jī)航空影像，并可對(duì)石油、天然氣管道進(jìn)行選線設(shè)計(jì)和全方位監(jiān)測(cè)，其厘米級(jí)別的航空影像和高清視頻能夠協(xié)助進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)與管理，同時(shí)利用管道壓力數(shù)據(jù)結(jié)合影像發(fā)現(xiàn)管道滲漏、偷盜等現(xiàn)象。

在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，高效快速獲取高分辨率航空影像能夠及時(shí)地對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)，尤其是排污污染方面。此外，海洋監(jiān)測(cè)、溢油監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、濕地監(jiān)測(cè)、固體污染物監(jiān)測(cè)、海岸帶監(jiān)測(cè)、植被生態(tài)等方面都可以借助遙感無人機(jī)拍攝的航空影像或視頻數(shù)據(jù)實(shí)施。其中，水質(zhì)調(diào)查監(jiān)測(cè)、污染物監(jiān)測(cè)、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、固態(tài)廢物檢測(cè)、秸稈禁燒監(jiān)測(cè)是無人機(jī)的主要應(yīng)用方向。

此外，在水利、農(nóng)林領(lǐng)域，無人機(jī)也以其高分辨率的航空影像有著重要應(yīng)用。實(shí)際上，無人機(jī)之所以在測(cè)繪領(lǐng)域受到重視，還是從應(yīng)急救災(zāi)開始的。近年來，無論是汶川地震、玉樹地震、盈江地震，還是舟曲泥石流、安康水災(zāi)，測(cè)繪無人機(jī)都在第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，并充分發(fā)揮機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，第一時(shí)間獲取災(zāi)區(qū)的影像數(shù)據(jù)，為救災(zāi)部署和災(zāi)后重建工作發(fā)揮了重要作用。

業(yè)內(nèi)專家表示，目前應(yīng)用于救災(zāi)的無人機(jī)主要有兩種，一種是搭載攝像機(jī)的，叫監(jiān)測(cè)型無人機(jī)，可通過視頻發(fā)回實(shí)時(shí)影像；一種是測(cè)繪型飛機(jī)，通過搭載照相機(jī)將拍攝的數(shù)據(jù)發(fā)回做分析及決策。今后的努力方向是要把視頻與照相機(jī)全部搭載在無人機(jī)上，甚至搭載更多的傳感器如高光譜儀，從而可以準(zhǔn)確計(jì)算出泥石流的土方量、堰塞湖的容積量，以及發(fā)現(xiàn)高光譜物質(zhì)及污染物，以更全面、更豐富的信息進(jìn)行分析、應(yīng)用，提供決策參考。而隨著更多地方測(cè)繪部門、數(shù)據(jù)獲取企業(yè)的引進(jìn)和使用，測(cè)繪無人機(jī)有望成為今后航空遙感數(shù)據(jù)獲取的“標(biāo)配”。

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