簡述無人機遙感的應用及發(fā)展前景

(成都理工大學地球科學學院 四川 成都 610059)

簡述無人機遙感的應用及發(fā)展前景

李雪劉承承周濤

(成都理工大學地球科學學院四川成都610059)

近年來，隨著測繪與地理信息技術的飛速發(fā)展，各領域對遙感數(shù)據(jù)的需求不斷增加。將無人機技術與遙感技術相結合，可以以較低的成本快速獲取高精度地理信息數(shù)據(jù)，在測繪與地理信息等相關行業(yè)的應用越來越廣泛。文章在簡單介紹無人機遙感特點的基礎上，論述了其在農(nóng)業(yè)、災害應急、環(huán)境監(jiān)測、國土資源監(jiān)測及其它領域中的應用，并對其發(fā)展前景進行了展望。

無人機；遙感；應用；發(fā)展前景

無人機(UnmannedAerial Vehicle，縮寫為UAV)又稱“空中機器人”，是一種由動力驅動、機上無人駕駛、可重復使用的航空器的簡稱。無人機與遙感技術的結合即無人機遙感(UAV Remote Sensing，縮寫為UAVRS)，它是使用先進的無人駕駛技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術、POS定位定姿技術、通信技術、GPS差分技術等，自動、智能、專業(yè)、快速的獲取國土、資源、環(huán)境、事件等空間信息，并對其進行實時處理、建模和分析的新型航空遙感技術[1]。作為一種新型的遙感數(shù)據(jù)獲取手段，無人機遙感具有許多傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感無法比擬的優(yōu)點，如續(xù)航時間長、成本低、數(shù)據(jù)實時傳輸、高危地區(qū)探測、機動靈活等，因而吸引了各國研究者和生產(chǎn)者探究的目光，成為其爭相研究的熱點。本文在無人機遙感不斷發(fā)展的背景下，對其應用領域進行了探討，并對其發(fā)展前景進行了展望，突顯了其在未來社會中的不可或缺性。

一、無人機遙感的特點

(一)快速的響應能力

無人機機動靈活，在發(fā)生突發(fā)事件后，無人機可以立刻響應，通過地面運輸快速到達指定目標區(qū)域，并對測區(qū)進行全面監(jiān)測。

(二)操作簡單、目的明確

隨著無人機技術的不斷成熟，其操作也日益智能化、自動化。為了對目標進行精確測量，可先制定飛行路線，然后在飛行的過程中進行量測的校對和調(diào)整，如果在飛行的過程中發(fā)生故障，無人機將啟動其故障自動診斷及顯示功能，這時飛機會自動返航到起點上空，等待故障排出。

(三)成本低，數(shù)據(jù)處理速度快

無人機體形較小，操作簡單、對操作人員的培養(yǎng)周期相對較短、系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修方便、同時無人機飛行不需要租賃起飛和停放的場地，故而其成本較低。無人機影像數(shù)據(jù)獲取后，可采用高性能的處理技術，立刻對數(shù)據(jù)進行處理，數(shù)據(jù)處理速度快。

(四)獲取影像分辨率高，采集速度快

無人機搭載的高精度數(shù)碼成像設備，具備垂直或傾斜成像的功能，可對其垂直、前、后、左、右各方向對所攝物體監(jiān)測，其獲取的影像分辨率高，最優(yōu)分辨率可達0.1m，超過所有的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。無人機遙感對起飛場地要求較低，工作方式靈活、快捷，能迅速響應拍攝任務，數(shù)據(jù)采集速度快[2]。

二、無人機遙感的應用

(一)無人機遙感在農(nóng)業(yè)方面的應用

隨著高新技術在農(nóng)業(yè)領域的使用，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐漸向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)過渡，精準農(nóng)業(yè)作為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的新趨勢逐漸出現(xiàn)在人們的視野。精準農(nóng)業(yè)模式是用無人機搭載光譜傳感器，根據(jù)空間定位，實時監(jiān)測田間信息，準確采集數(shù)據(jù)，通過分析所獲取的數(shù)據(jù)制作有針對的培養(yǎng)與管理方案。這一形式不僅可以獲得優(yōu)質(zhì)、高效的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，也能夠大大縮減人力的投入和水資源、農(nóng)藥、殺蟲劑等化學物質(zhì)的使用。采用微小型的無人機遙感平臺可以使用較低的成本、靈活、快速地獲取高精度數(shù)據(jù)，從而對土壤濕度、農(nóng)作物長勢進行監(jiān)測，對作物種植面積與產(chǎn)量進行估計，對農(nóng)業(yè)災害進行評估等。

(二)無人機遙感在災害應急方面的應用

突發(fā)事件及災害的發(fā)生通常會導致周圍環(huán)境的變化，這可能會給救援人員快速到達災害現(xiàn)場，制定救援方案帶來極大的困難，而無人機遙感可以在突發(fā)的災害中克服天氣、交通等不利因素的影響，在最短的時間內(nèi)，最大限度地接近災情現(xiàn)場，進行集“天-地-空”于一體的高危地區(qū)的監(jiān)測，實時獲取災區(qū)最直接、最真實的第一手資料，為相關部門制定有效的應急救災方案提供依據(jù)。在今年四川九寨溝發(fā)生地震后，四川省遙感信息測繪院的工作人員立即響應，攜帶無人機趕赴災區(qū)，在惡劣的天氣條件下，對災區(qū)進行了無人機航拍，并將獲取的災區(qū)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)資料立即傳送到該院的數(shù)據(jù)處理中心及時對數(shù)據(jù)進行處理，作出災后的4D產(chǎn)品影像圖，為相關部門制定有效的應急救災方案提供了及其重要的圖像支持，也對減少人民群眾的生命財產(chǎn)損失起到了至關重要的作用。一般情況下，無人機在突發(fā)事件或災害環(huán)境中執(zhí)行高危任務時，具有其它平臺無可比擬的優(yōu)勢。

(三)無人機遙感在環(huán)境監(jiān)測中的應用

傳統(tǒng)的環(huán)境污染監(jiān)測會耗費大量的人力、物力和財力資源，也會使數(shù)據(jù)分散，不能對污染的分布格局進行直觀的顯示。無人機遙感技術能很好地彌補傳統(tǒng)監(jiān)測方法的缺點，將無人機遙感技術用于環(huán)境監(jiān)測不僅能從宏觀上對污染源的分布、排放狀況進行觀測，也能夠對突發(fā)的環(huán)境污染事件進行實時跟蹤監(jiān)測并及時取證。在環(huán)境事故突發(fā)，條件惡劣時，無人機能降低飛行高度，對事故的發(fā)展過程進行動態(tài)監(jiān)測，為環(huán)保部門制定應急管理策略提供技術支持；在道路工程建設中，將無人機遙感用于其環(huán)保驗收工作，可以對居民的拆遷、道路的損毀、植被的恢復等情況進行監(jiān)測，極大地提高了工作效率；在礦產(chǎn)資源開發(fā)中，無人機遙感對于及時發(fā)現(xiàn)開發(fā)活動中造成的地面塌陷、土地退化和水土流失等問題，避免大的環(huán)境問題的發(fā)生有巨大作用；在水利工程項目中，利用無人機遙感來進行環(huán)境影響評價，可及時發(fā)現(xiàn)建設過程中產(chǎn)生的植被破壞、土地荒漠化、鹽漬化、洪水淹沒等問題，繼而對研究區(qū)環(huán)境變化的發(fā)展趨勢進行預測，為該地區(qū)的環(huán)保措施提供依據(jù)。

(四)無人機遙感在國土監(jiān)測中的應用

無人機遙感可克服傳統(tǒng)實地調(diào)查的滯后性、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)采購時間長、分辨率低、航空遙感受氣候和航空管制難以在突發(fā)情況下第一時間到達檢測區(qū)域的缺點，及時、準確、全面的了解監(jiān)測區(qū)國土資源數(shù)量、質(zhì)量、分布狀況及其變化趨勢，以便合理的引導其開發(fā)和利用。采用無人機對法律施行的重點區(qū)域和熱點區(qū)域進行滾動式循環(huán)監(jiān)測，能及時發(fā)現(xiàn)各種如非法用地、非法開采和破壞生態(tài)等違規(guī)、違法現(xiàn)象，并及時進行管束與制止。與傳統(tǒng)的國土資源監(jiān)測方法相比，無人機遙感監(jiān)測具有效率高，成本低等優(yōu)點，在未來的發(fā)展中無人機遙感將會發(fā)揮巨大作用[3]。

(五)在其它領域的應用

無人機遙感除了在上述行業(yè)中的應用外，還廣泛應用于氣象、水利、電力、軍事等各個行業(yè)中，并在很短的時間內(nèi)為其提供高分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)，減少這些行業(yè)人員的工作強度和資金投入，提高其工作效率，為其規(guī)劃、管理、決策提供依據(jù)[4]。

三、結論與展望

雖然目前我國對于無人機的使用仍處于初級階段，無人機遙感作為一個新興產(chǎn)業(yè)，還沒被更多的人了解，市場還有一定的局限性，但是隨著地理信息和關聯(lián)產(chǎn)業(yè)的不斷向前發(fā)展，國民經(jīng)濟各領域對遙感數(shù)據(jù)的需求與日俱增[4]。作為一種新型的航空攝影測量和對地觀測遙感平臺，無人機遙感系統(tǒng)因為其獨特優(yōu)勢，已成為衛(wèi)星遙感、有人航空遙感和地面遙感的有效補充手段，將在測繪、農(nóng)林牧業(yè)生產(chǎn)、土地資源調(diào)查、地理國情監(jiān)測、環(huán)境保護等領域的應用中保持強勢增長與快速拓展。盡管現(xiàn)在無人機遙感技術還面臨著許多技術問題，但其廣闊的應用前景決定了它的存在價值，也決定了世界各國對它研究和完善將不遺余力的持續(xù)?？梢灶A見，在不久的將來，更加小巧、智能、集成的無人機遙感系統(tǒng)將在更多的領域為戶提供更加方便、快捷的服務。

[1]李德仁,李明. 無人機遙感系統(tǒng)的研究進展與應用前景[J].武漢大學學報(信息科學版),2014,39(5):505-513.

[2]范承嘯,韓俊,熊志軍等. 無人機遙感技術現(xiàn)狀與應用[J].測繪科學,2009,34(5):214-215.

[3]閆麗陽.無人機遙感的應用[J].科技與管理,2016,(21):92.

[4]廖玉佳. 簡析無人機遙感的應用[J].科技傳播,2013,5(23):121-122.