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麥邦解讀:無(wú)人機(jī)成遙感測(cè)繪領(lǐng)域尖兵


 

        我國(guó)無(wú)人機(jī)參與災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè)的速度與力度,在4·20四川省雅安市蘆山縣7.0級(jí)強(qiáng)震一個(gè)月之后依然令人印象深刻:民政部國(guó)家減災(zāi)中心在地震后30分鐘之內(nèi)啟動(dòng)重大自然災(zāi)害無(wú)人機(jī)應(yīng)急合作機(jī)制,成立無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)工作組;北京、西安2支無(wú)人機(jī)隊(duì)伍當(dāng)日入川,與四川省測(cè)繪地理信息局派出的5支無(wú)人機(jī)隊(duì)伍分頭執(zhí)行低空遙感測(cè)繪任務(wù),第一時(shí)間獲取了大量高清晰災(zāi)后影像數(shù)據(jù),為救援決策提供了有力支撐。


  不僅是災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè),近年來(lái),以小、快、靈見長(zhǎng)的我國(guó)遙感測(cè)繪無(wú)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(wú)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(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù),3年多來(lái)該項(xiàng)技術(shù)取得較快發(fā)展并逐漸成熟。目前,我國(guó)無(wú)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(wú)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(wú)疑是關(guān)鍵。記者日前從集產(chǎn)學(xué)研于一體的無(wú)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(wú)人機(jī)可飛2-4小時(shí)。經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān),去年7月我國(guó)測(cè)繪無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)人機(jī)翼展獲得增加,飛行控制系統(tǒng)進(jìn)一步改進(jìn),無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)改變從原來(lái)的每秒鐘幾次提升至每秒鐘30次。


  業(yè)內(nèi)專家表示,通過(guò)一系列技術(shù)改進(jìn),目前我國(guó)測(cè)繪無(wú)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(wú)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(wú)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(lái)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(wú)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(wú)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(wú)人機(jī)翼展一般不超過(guò)3米,拆卸較為方便,
易于攜帶運(yùn)輸。在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中,只需要將拆卸后的無(wú)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(wú)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(wú)人機(jī)起降的阻礙。

     
  此外,與普通航空攝像相比,無(wú)人機(jī)更顯機(jī)動(dòng)靈活。據(jù)了解,測(cè)繪無(wú)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(wú)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(wú)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(lái),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(guò)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(wú)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(wú)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(wú)人機(jī)價(jià)格大約在十幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)元之間。除重大事故外,無(wú)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(wú)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(lái)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(wú)疑問(wèn),無(wú)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(wú)可替代的作用。


  據(jù)了解,在國(guó)土測(cè)繪領(lǐng)域,測(cè)繪無(wú)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(guò)快速獲取測(cè)繪無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)人機(jī)的主要應(yīng)用方向。


  此外,在水利、農(nóng)林領(lǐng)域,無(wú)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(wú)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(lái),無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)人機(jī),可通過(guò)視頻發(fā)回實(shí)時(shí)影像;一種是測(cè)繪型飛機(jī),通過(guò)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(wú)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(wú)人機(jī)有望成為今后航空遙感數(shù)據(jù)獲取的“標(biāo)配”。(來(lái)源:中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào)) 

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