無人機(jī)遙感在應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)中的應(yīng)用①

龍強(qiáng)

摘 要：該文介紹了無人機(jī)遙感的發(fā)展現(xiàn)狀，分析應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)對(duì)無人機(jī)遙感的要求和特點(diǎn)，對(duì)無人機(jī)遙感在應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)中的應(yīng)用進(jìn)行探討，并展望未來應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：無人機(jī) 無人機(jī)遙感 應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)

中圖分類號(hào)：U469 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（c）-0015-02

無人機(jī)遙感系統(tǒng)是一種以無人機(jī)為平臺(tái)，以各種成像與非成像傳感器為主要載荷，飛行高度一般在幾千米以內(nèi)（軍用可達(dá)10 km之上），能夠獲取遙感影像、視頻等數(shù)據(jù)的無人航空遙感與攝影測(cè)量系統(tǒng)[1]。一直以來，無人機(jī)遙感的關(guān)鍵技術(shù)都掌握在軍事領(lǐng)域，應(yīng)用于情報(bào)偵查、作戰(zhàn)效果評(píng)估、目標(biāo)的追蹤和識(shí)別等。近年來，國(guó)內(nèi)外形勢(shì)日趨復(fù)雜，應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)多樣化，無人機(jī)遙感越來越多的應(yīng)用到應(yīng)急測(cè)繪保障中，并發(fā)揮著越來越重要的作用。

1 無人機(jī)遙感介紹

1.1 無人機(jī)遙感的發(fā)展現(xiàn)狀

無人機(jī)的研究開發(fā)從20世紀(jì)初開始，經(jīng)過近一百年的發(fā)展，目前全球已有超過50個(gè)國(guó)家和地區(qū)裝備了無人機(jī)。其中，比較有名的有“全球鷹、捕食者”系列（美國(guó)），“ASN”系列大型無人機(jī)（中國(guó)），“云雀”系列小型無人機(jī)（以色列）[1]。無人機(jī)遙感系統(tǒng)是以無人機(jī)為平臺(tái)，通過各種傳感器獲取實(shí)時(shí)高分辨率影像數(shù)據(jù)，它具有成本低、靈活機(jī)動(dòng)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，這使它逐步成為衛(wèi)星遙感、地面遙感的有效補(bǔ)充。隨著傳感器及遙感設(shè)備逐步小型化、輕型化，無人機(jī)遙感系統(tǒng)能獲取多時(shí)相、多光譜、高分辨率的遙感數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)種類呈現(xiàn)多樣化。

1.2 無人機(jī)遙感的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

（1）機(jī)動(dòng)性、靈活性和安全性。

無人機(jī)具有靈活機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)，受空中管制和氣候的影響較小，能夠在惡劣環(huán)境下獲取影像。即使是設(shè)備出現(xiàn)故障，也不會(huì)出現(xiàn)人員傷亡，具有較高的安全性。

（2）能在低空獲取高分辨率遙感影像。

無人機(jī)可以在云下超低空飛行，彌補(bǔ)了衛(wèi)星光學(xué)遙感和普通航空攝影經(jīng)常受云層遮擋獲取不到影像的缺陷，可獲取比衛(wèi)星遙感和普通航攝更高分辨率影像。同時(shí)，無人機(jī)能根據(jù)任務(wù)情況，靈活調(diào)整飛行軌跡，獲取目標(biāo)區(qū)域多角度的高分辨率影像。

（3）成本相對(duì)較低，操作簡(jiǎn)單。

無人機(jī)低空遙感系統(tǒng)使用成本低，耗費(fèi)少，對(duì)操作員的培養(yǎng)周期相對(duì)較短，系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修簡(jiǎn)便，無需機(jī)場(chǎng)起降。可以將大量的野外測(cè)量工作轉(zhuǎn)入室內(nèi)，既能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，又能提高作業(yè)效率和地理成果精度。

2 應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)對(duì)無人機(jī)遙感的要求

2.1 應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)時(shí)效性要求高

應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)具有不可預(yù)測(cè)性，需要保障單位在接到命令后第一時(shí)間趕到現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)保障單位的反應(yīng)速度要求較高。例如：近年來我國(guó)發(fā)生的地震、泥石流等自然災(zāi)害中，無人機(jī)均是最先運(yùn)到災(zāi)區(qū)。在應(yīng)急保障中，對(duì)遙感影像的時(shí)效性提出了較高要求。遙感影像時(shí)效性越高，越有利于指揮員掌握任務(wù)區(qū)域的情況，針對(duì)災(zāi)區(qū)特點(diǎn)制定切實(shí)有效的行動(dòng)計(jì)劃。無人機(jī)遙感的時(shí)效性能保證任務(wù)的順利進(jìn)行。

2.2 應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)要求機(jī)動(dòng)性強(qiáng)

應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)需要根據(jù)任務(wù)要求，運(yùn)送裝備快速地到達(dá)指定地點(diǎn)，對(duì)裝備的機(jī)動(dòng)性要求較高。傳統(tǒng)遙感設(shè)備適合在室內(nèi)作業(yè)，獲得遙感成果周期較長(zhǎng)，不利于應(yīng)急任務(wù)保障單位快速機(jī)動(dòng)。無人機(jī)遙感系統(tǒng)體積較小，自動(dòng)化程度高，能快速地獲得任務(wù)區(qū)域的位置信息，能滿足測(cè)繪單位在執(zhí)行應(yīng)急任務(wù)中快速機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)。

2.3 應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)精度要求高

應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)多發(fā)生在較小區(qū)域內(nèi)，執(zhí)行任務(wù)中，指揮員對(duì)區(qū)域內(nèi)地物的地理位置精度要求較高。例如，在搶險(xiǎn)救災(zāi)中，地理位置越精確，指揮員能制定高效的行軍計(jì)劃和詳細(xì)的救援計(jì)劃，利于保障任務(wù)的順利開展。無人機(jī)遙感系統(tǒng)能低空飛行，大量獲取高精度的遙感影像，獲得任務(wù)區(qū)域的第一手資料，滿足任務(wù)的精度要求。

2.4 應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)要求對(duì)目標(biāo)區(qū)域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)不僅對(duì)遙感影像的時(shí)效性要求高，還需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)掌握任務(wù)區(qū)域的變化。例如，在打擊效果評(píng)估中，無人機(jī)遙感系統(tǒng)通過動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，能評(píng)估打擊效果；在火災(zāi)救援中，無人機(jī)遙感影像的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能掌握火災(zāi)情況。無人機(jī)遙感系統(tǒng)能滿足應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)對(duì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的要求。

3 無人機(jī)遙感在應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)中的應(yīng)用

3.1 無人機(jī)遙感在地質(zhì)災(zāi)害救援中的應(yīng)用

近年來，各種地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，無人機(jī)遙感在搶險(xiǎn)救災(zāi)中發(fā)揮著越來越重要的作用。地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后，需要災(zāi)區(qū)最新的地理信息來評(píng)估災(zāi)情和制定救援計(jì)劃，無人機(jī)遙感系統(tǒng)因?yàn)槠錂C(jī)動(dòng)、靈活的特點(diǎn)，可以快速獲取災(zāi)區(qū)實(shí)時(shí)的地理環(huán)境信息。利用無人機(jī)開展救援工作，可以快速監(jiān)測(cè)災(zāi)情的同時(shí)保證救援人員的生命安全。例如：2008年四川汶川發(fā)生八級(jí)地震，同時(shí)出現(xiàn)大量山體崩塌、泥石流、滑坡以及堰塞湖等地質(zhì)災(zāi)害，道路大范圍嚴(yán)重破壞，救援生命線一度中斷。救援過程中，需要快速了解災(zāi)區(qū)情況，我國(guó)政府及時(shí)派出無人機(jī)遙感系統(tǒng)進(jìn)入災(zāi)區(qū)，對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行災(zāi)情調(diào)查、房屋及道路損壞情況評(píng)估、救災(zāi)情況動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等工作，為地震救援工作起到了重要作用[4]。

3.2 無人機(jī)遙感在城市火災(zāi)救援中的應(yīng)用

無人機(jī)遙感可以應(yīng)用到城市火災(zāi)救援中?；馂?zāi)發(fā)生后，需要第一時(shí)間了解現(xiàn)場(chǎng)情況，制定救火方案。消防員越靠近現(xiàn)場(chǎng)，危險(xiǎn)性越高，利用無人機(jī)遙感系統(tǒng)可以在人不靠近現(xiàn)場(chǎng)的情況下，快速地傳回火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)影像，為消防員制定救火方案提供依據(jù)，同時(shí)還能動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)災(zāi)情發(fā)展，指揮員實(shí)時(shí)得到最新資料，從而最大限度地減少人員傷亡，提高救援效率。

3.3 無人機(jī)遙感在核泄漏監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，核能作為一種清潔能源在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的重用。核電站的大量建設(shè)，伴隨而來的是核泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生核泄漏，將對(duì)電站周邊環(huán)境造成惡劣影響。核泄漏污染性大，危險(xiǎn)性強(qiáng)，利用傳統(tǒng)手段很難進(jìn)行監(jiān)測(cè)。無人機(jī)遙感系統(tǒng)不需要技術(shù)人員進(jìn)入核泄漏區(qū)域，能減少人員傷亡，并對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)。國(guó)外已經(jīng)有利用無人機(jī)遙感進(jìn)行核泄漏監(jiān)測(cè)的應(yīng)用，可以給我們應(yīng)對(duì)可能發(fā)生的核泄漏提供參考和借鑒。2011年日本由海嘯引發(fā)核泄漏事故，事故發(fā)生后，在周邊產(chǎn)生較大輻射，為了解受災(zāi)情況，美國(guó)派出無人機(jī)對(duì)核電站周邊進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)量出核電站的泄漏情況和輻射水平，為制定救災(zāi)方案提供依據(jù)。

3.4 無人機(jī)遙感在重點(diǎn)海域監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

我國(guó)海域遼闊、海岸線長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)海域情況難度大。傳統(tǒng)的遙感手段監(jiān)測(cè)周期較長(zhǎng)，不利用對(duì)重點(diǎn)海域進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。無人機(jī)遙感具有自動(dòng)化程度高、監(jiān)視范圍大、數(shù)據(jù)精度高等優(yōu)點(diǎn)，可以全天候?qū)χ攸c(diǎn)敏感地區(qū)海域的船只、艦艇等方面進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并通過分析遙感影像計(jì)算出海上可疑艦船軌跡，為測(cè)繪單位或海事部門制定計(jì)劃提供依據(jù)。

4 應(yīng)用展望

隨著自然環(huán)境的變化和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種突發(fā)事件越來越多，無人機(jī)遙感系統(tǒng)以其機(jī)動(dòng)靈活的特征，越來越多的裝備到測(cè)繪單位，應(yīng)用到應(yīng)急測(cè)繪保障任務(wù)中。隨著技術(shù)的進(jìn)步，無人機(jī)遙感系統(tǒng)將在搶險(xiǎn)救災(zāi)、戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)定位、重點(diǎn)海域監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 李德仁，李明.無人機(jī)遙感系統(tǒng)的研究進(jìn)展與應(yīng)用前景[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2014，39（5）：505-513，540.

[2] 金偉，葛宏立，杜華強(qiáng)，等.無人機(jī)遙感發(fā)展與應(yīng)用概況[J].遙感信息，2009（1）：88-92.

[3] 雷添杰，李長(zhǎng)春，何孝瑩.無人機(jī)航空遙感系統(tǒng)在災(zāi)害應(yīng)急救援中的應(yīng)用[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2011，20（1）：178.

[4] 范承嘯，韓俊，熊志軍，等.無人機(jī)遙感技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用[J].測(cè)繪科學(xué)，2009，34（5）：214-215.