航空遙感數據獲取的主要途徑之一——無(wú)人機遙感測繪

　　近年來(lái)，隨著(zhù)地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應用的普及，遙感作為地理信息產(chǎn)業(yè)的前端，也受到了非常多的關(guān)注。傳統地理空間數據的獲取方式正在面臨著(zhù)現代科技設備的挑戰，而遙感技術(shù)的進(jìn)步，尤其是高分辨率衛星影像的大量應用和航空遙感的發(fā)展，都為數據獲取方式注入了新鮮血液。

　　衛星遙感影像的優(yōu)點(diǎn)毋庸贅述，其作為矢量地圖的補充已經(jīng)獲得了大眾用戶(hù)的歡迎。但是作為專(zhuān)業(yè)地理信息應用來(lái)說(shuō)，數據獲取能力不足、現勢性差、回訪(fǎng)慢等特點(diǎn)則是其硬傷。傳統大飛機航攝相比衛星遙感更加靈活，影像質(zhì)量也更高，但是飛機租賃、機場(chǎng)管理、空域申請流程過(guò)于復雜，對云層的要求也相對較高。與此同時(shí)，隨著(zhù)通信技術(shù)、傳感器等技術(shù)的發(fā)展，測繪無(wú)人機作為一種低成本、高精度、操作簡(jiǎn)便的遙感影像獲取設備應運而生，并在傳統測繪、數字城市建設、地理國情監測、災害應急處理等方面取得了很好的效果。

　無(wú)人飛行器測繪

　　從上世紀80年代開(kāi)始，國外就開(kāi)始將無(wú)人飛行器應用于測繪工程。在全球定位系統尚未對民用開(kāi)放前，無(wú)人飛行器只能通過(guò)簡(jiǎn)單的遙控操作來(lái)進(jìn)行航攝作業(yè)。無(wú)人飛行器種類(lèi)有很多，主要包括無(wú)人機、空艇等。

　　空艇問(wèn)世至今已經(jīng)有兩百多年的歷史，是從熱氣球轉化而來(lái)。最開(kāi)始空艇主要用于軍事打擊，后用以進(jìn)行高空偵察。作為一種造價(jià)低廉、操作方便的飛行器，至今許多測繪單位還擁有部分新型的測繪性空艇。但空艇的缺點(diǎn)非常明顯：起飛準備時(shí)間很長(cháng)，因為飛行前需要注入大量的氦氣;起飛和落地的時(shí)間由于需要克服空氣阻力，都要浪費過(guò)多的時(shí)間;抗打擊能力較差，很難在條件惡劣的地方穩定運行。

　　與空艇相比，測繪型無(wú)人機成本同樣不高，操作性強，可以隨時(shí)隨地起飛和降落，不需要太多的準備時(shí)間，并能夠適應不同的地形、天氣條件，是現階段進(jìn)行低空航空攝影的絕佳手段，并獲得了越來(lái)越多測繪單位的青睞。

　國家測繪地理信息局大力推廣無(wú)人機航攝

　　據了解，我國測繪事業(yè)今后20年的發(fā)展思路已經(jīng)明確為四句話(huà)：“構建數字中國、監測地理國情，發(fā)展壯大產(chǎn)業(yè)、建設測繪強國”。地理國情，指那些與地理相關(guān)的自然和人文要素的國情信息，如：國土疆域面積、地形地貌特征、行政區域分界、地表水資源狀況、道路交通網(wǎng)絡(luò )、土地利用與土地覆蓋情況、城市分布和城鎮化擴張等。地理國情，是從空間角度反映一個(gè)國家自然、經(jīng)濟、人文狀況的重要信息資源。因此，做好地理國情監測工作，已經(jīng)成為我國測繪部門(mén)在今后相當長(cháng)時(shí)間的工作重點(diǎn)。

　　毫無(wú)疑問(wèn)，航空影像獲取和遙感監測在地理國情監測中將會(huì )起到無(wú)可替代的作用。因此，近年來(lái)國家測繪地理信息局多次舉辦無(wú)人機航攝系統推廣會(huì )，在全國范圍內大力推廣應用國產(chǎn)低空無(wú)人飛行器航測遙感系統，同時(shí)率先在各省級測繪單位配備使用。在過(guò)去一年時(shí)間，全國已推廣無(wú)人機航攝系統100余套、地理信息應急監測車(chē)8套，并力爭盡快在全國普及推廣。今后測繪地理信息部門(mén)將加大無(wú)人飛機航攝系統推廣，陸續向有需求、有條件的地市配備無(wú)人飛機航攝系統，并推廣到部分縣級城市，最大限度地提升我國地理國情監測及應急保障綜合能力。

　　近幾年發(fā)展起來(lái)的測繪無(wú)人機，通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng )新，我國自主研發(fā)的無(wú)人機已能在多種復雜的地形與氣候條件下及時(shí)獲取精準的地理信息數據，從而成為傳統航空攝影測量手段的有力補充。部分國產(chǎn)測繪無(wú)人機的技術(shù)指標已經(jīng)達到國際領(lǐng)先水平，能夠完全滿(mǎn)足基礎測繪工作的需要。

　測繪無(wú)人機優(yōu)勢

　　無(wú)人機搭載傳感器進(jìn)行航空遙感影像的拍攝，一方面是低空遙感被廣泛認可，需要旺盛，另一方面則是因為相比較其它遙感數據獲取方式，測繪無(wú)人機擁有不可替代的優(yōu)勢。

　　性?xún)r(jià)比高?，F在市場(chǎng)上的國產(chǎn)測繪無(wú)人機的價(jià)格大約在十幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)之間，可重復使用的次數多，除重大事故外不容易損壞，也不存在其它額外的使用費用。在自然環(huán)境比較惡劣的區域，如高原、近海等，即使出現意外也不會(huì )有太大的損失。高達0.05米分辨率的影像則比衛星影像的精度更高。

　　方便攜帶運輸。固定翼測繪無(wú)人機翼展一般不會(huì )超過(guò)3米，并可以方便地拆卸。在項目執行的過(guò)程中，只需要將拆卸后的無(wú)人機設備放到普通的小貨車(chē)中，就可以把操作人員和所有設備同時(shí)運送到的地。到現場(chǎng)后，半個(gè)小時(shí)內就可以完成無(wú)人機的組裝和調試。

　　無(wú)場(chǎng)地要求。傳統的測繪無(wú)人機起飛方式一般是滑起，需要一段30米至50米相對水平的跑道才能起飛。隨著(zhù)新興設備的引入，場(chǎng)地已經(jīng)不再是無(wú)人機起降的阻礙。目前常見(jiàn)的的無(wú)人機除了滑起，還可以通過(guò)彈射或手拋方式起飛，降落時(shí)可以直接傘降，對于野外作業(yè)來(lái)說(shuō)極為方便。彈射架可以固定在作業(yè)車(chē)的車(chē)頂，或者展開(kāi)后架在地面即可。

　　機動(dòng)靈活。測繪無(wú)人機可以根據所需的影像分辨率來(lái)決定飛行高度，在大多數情況下，飛行高度一般為100米至1000米。測繪無(wú)人機搭載的相機多采用定焦鏡頭，飛行高度的差別直接影響到最終生成影像的分辨率。飛行前設計好航線(xiàn)、確定好飛行高度，就可以獲取理想的數據。

　　受天氣影響小。在傳統的航空攝影中，大飛機航攝最擔心出現的問(wèn)題就是天氣狀況不理想，一旦出現多云的天氣，將會(huì )嚴重影響成像的效果。但測繪無(wú)人機飛行的高度決定了云層厚度基本不會(huì )影響到成像，尤其是在獲取高分辨率影像、飛行高度低的情況下?！?img src="/UploadFiles/20191008/20191008103933-6370612797344198056595199.png" title="飛燕演講激光點(diǎn)云傾斜數據獲取與處理.png" alt="飛燕演講激光點(diǎn)云傾斜數據獲取與處理.png" />

  測繪無(wú)人機應用

　　在傳統的國土測繪應用中，相比較衛星影像，無(wú)人機獲取的影像除了分辨率更高，似乎沒(méi)有更多的優(yōu)勢。但在更多的應用中，無(wú)人機所能做的，遠遠超出你能想象的范圍。

　　國土測繪。相比較傳統的測繪手段，無(wú)人機測繪能夠憑借其機動(dòng)靈活等特點(diǎn)，在國土測繪領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。通過(guò)快速獲取測繪無(wú)人機航攝數據，能夠快速掌握測區的詳細情況，應用于國土資源動(dòng)態(tài)監測與調查、土地利用和覆蓋圖更新、土地利用動(dòng)態(tài)變化監測、特征信息分析等。高分辨率的航空影像還可應用于區域規劃等。

　　選線(xiàn)設計。遙感無(wú)人機可應用于電力選線(xiàn)、公路選線(xiàn)、鐵路選線(xiàn)，能夠根據項目需求，快速獲取線(xiàn)狀無(wú)人機航空影像，為選線(xiàn)快速提供設計數據。此外，遙感無(wú)人機還可以針對石油、天然氣管道進(jìn)行選線(xiàn)設計和全方位的監測，厘米級別的航空影像和高清視頻能夠協(xié)助進(jìn)行安全監測與管理，同時(shí)利用管道壓力數據結合影像發(fā)現管道滲漏、偷盜等現象。

　　環(huán)境監測。高效快速獲取高分辨率航空影像能夠及時(shí)地對環(huán)境污染進(jìn)行監測，尤其是排污污染方面。此外，海洋監測、溢油監測、水質(zhì)監測、濕地監測、固體污染物監測、海岸帶監測、植被生態(tài)等方面都可以借助遙感無(wú)人機拍攝的航空影像或視頻數據進(jìn)行實(shí)施。其中，水質(zhì)調查監測、污染物監測、大氣環(huán)境監測、固態(tài)廢物檢測、秸稈禁燒監測是主要的應用方向。

  水利監測。在陸地上，遙感無(wú)人機可應用于洪澇監測、河道管理、河道污染檢測等。無(wú)人機可根據地形和河流情況，確定航線(xiàn)，并進(jìn)行凌情應急監測、灘區洪水災害監測、水污染等突發(fā)事件等。此外，遙感無(wú)人機還可應用于海岸帶調查，如填海造地、水產(chǎn)養殖、海岸帶變遷等情況，近海島礁監測、船只、藻類(lèi)、浮標等目標識別，以及海洋環(huán)境監測等。

　　農林。高分辨率航空影像能夠提供準確的土地紋理和作物分類(lèi)信息，可應用于農業(yè)用地分析、作物類(lèi)型識別、作物長(cháng)勢分析、土壤濕度測定、農業(yè)環(huán)境調查、水產(chǎn)養殖區監測、森林火災監測、森林覆蓋率分析、森林植被健康監測、森林儲積量評估等。能夠針對特定農業(yè)作物，確定種植面積、生長(cháng)狀況、生長(cháng)階段和產(chǎn)值預估，比如在煙草農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)有重要應用。

　　變化分析。通過(guò)自定義重訪(fǎng)周期，遙感無(wú)人機能夠有效地對局部地區的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監測。例如在水淹分析、拆遷賠償等應用中，往往會(huì )因為雙方各執一詞而引發(fā)很多矛盾。利用遙感無(wú)人機進(jìn)行航拍后，相關(guān)變化區域可以在最終的影像上非常清楚。在城市建設與規劃、海岸水淹分析等領(lǐng)域中，遙感無(wú)人機都可以發(fā)揮重要作用。

  應急救災。無(wú)人機在測繪領(lǐng)域受到重視，是從應急救災中開(kāi)始的。無(wú)論是汶川地震、玉樹(shù)地震、盈江地震，還是舟曲泥石流、安康水災，測繪無(wú)人機都在第一時(shí)間到達了現場(chǎng)，并充分發(fā)揮機動(dòng)靈活的特點(diǎn)，獲取災區的影像數據，為救災部署和災后重建工作的開(kāi)展，都起到了重要作用。通過(guò)自定義重訪(fǎng)周期，遙感無(wú)人機能夠有效地對局部地區的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監測。