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浅谈无人机遥感的发展与应用

  随着遥感技术的飞速发展,遥感数据的获取手段也变得多种多样,无人机作为一种新型的遥感数据获取手段非常适合小范围内的高分辨率遥感数据的即时获取,应用非常广泛。本文主介绍了目前无人机遥感的发展现状和应用领域,并展望了其发展前景。
  关键词无人机遥感;发展现状;应用领域;前景展望
   0 引言
   无人机遥感(Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing ),是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术,具有自动化、智能化、专用化快速获取国土、资源、环境等空间遥感信息,完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术。无人机遥感系统由于具有机动、快速、经济等优势,已经成为世界各国争相研究的热点课题,现已逐步从研究开发发展到实际应用阶段,成为未来的主航空遥感技术之一。
   1 无人机遥感介绍
   无人机飞行器与航空摄影测量相结合,成为航空对地观测的新遥感平台被引入测绘行业,加上数码相机的引入,就使得“无人机数字遥感”成为航空领域的一个崭新发展方向。“无人机数字遥感”有低成本、快捷、灵活机动等显著特点,可成为卫星遥感和有人机遥感的有效补充手段。
   无人机飞行器遥感技术有其他遥感技术不可替代的优点,可成为卫星遥感的有效补充手段,该技术主涉及飞机平台、测控及信息传输、传感器、遥感空基交互控制、地面实验/处理/加工、以及综合保障等相关技术领域。我国无人飞行器航空遥感技术的进步不仅表现在无人飞行器的研制,还表现在正好适用于航空遥感的飞行控制系统、遥感通讯系统的研制,更表现为轻小型化传感器及其单反数码相机,并配备有姿态稳定平台,可快速获取城镇大比例尺真彩色航空影像。
   目前的无人机遥感系统多使用小型数字相机(或扫描仪)作为机载遥感设备,与传统的航片相比,存在像幅较小、影像数量多等问题,针对其遥感影像的特点以及相机定标参数、拍摄(或扫描)时的姿态数据和有关几何模型对图像进行几何和辐射校正,开发出相应的软件进行交互式的处理。进一步的建摸、分析使用相应的遥感图像处理软件。
   2 国内外无人机遥感的发展现状
   无人机出现在1917年,早期的无人驾驶飞行器的研制和应用主用作靶机,应用范围主是在军事上,后来逐渐用于作战、侦察及民用遥感飞行平台。20世纪80年代以来,随着计算机技术、通讯技术的迅速发展以及各种数字化、重量轻、体积小、探测精度高的新型传感器的不断面世,无人机的性能不断提高,应用范围和应用领域迅速拓展。续航时间从一小时延长到几十个小时,任务载荷从几公斤到几百公斤,这为长时间、大范围的遥感监测提供了保障,也为搭载多种传感器和执行多种任务创造了有利条件。
   传感器由早期的胶片相机向大面阵数字化发展,目前国内制造的数字航空测量相机拥有8000多万像素,能够同时拍摄彩色、红外、全色的高精度航片;中国测绘科学研究院使用多台哈苏相机组合照相,利用开发的软件再进行拼接,有效地提高了遥感飞行效率;另外激光三维扫描仪、红外扫描仪等小型高精度遥感器为无人机遥感的应用提供了发展的余地。
   现在无人机遥感技术可快速对地质环境信息和GIS数据库进行更新、修正和升级。为政府和相关部门的行政管理、土地、地质环境治理,提供及时的技术保证。
   随着我国改革开放的逐步深入,经济建设迅猛发展,各地区的地貌发生巨大变迁。以无人驾驶飞机为空中遥感平台的技术,正是适应这一需而发展起来的一项新型应用性技术,能够较好地满足现阶段我国对航空遥感业务的需求,对陈旧的地理资料进行更新。
   无人机遥感航空技术以低速无人驾驶飞机为空中遥感平台,用彩色、黑白、红外、摄像技术拍摄空中影像数据;并用计算机对图像信息加工处理。全系统在设计和最优化组合方面具有突出的特点,是集成了遥感、遥控、遥测技术与计算机技术的新型应用技术。
   3 无人机遥感的应用领域及发展前景
   随着无人机技术的高速发展,越来越多地被用于影像获取,如在气象监测、资源调查与检测、测量、突发事件处理等方面取得了丰硕的成果。
   (1)台湾大学理学院空间信息研究中心利用无人机拍摄低空大比例尺图像,配合FORMOSAT2分类进行异常提取,解译桃园县非法废弃堆积物(固体垃圾等),用于环境污染和执法调查。
   (2)美国Nicolas Lewyckyj等人利用UAV-RS技术在北卡罗莱纳洲进行自然灾害调查,通过正射影像处理与分析准确评估场房和村庄的损失。显示了无人机遥感技术具有的快速反映能力,为灾害的治理提供了及时、准确的数据。
   (3)日本减灾组织使用RPH1和YANMAHA 无人机携带高精度数码摄像机和雷达扫描仪对正在喷发的火山进行调查,无人机能抵达人们难以进入的地区快速获取现场实况,对灾情进行评估。为核电站及其它核设施的管理提供基础数据。
   (4)我国首个成立的Quickeye(快眼)应急空间信息服务中心,是我过无人机应急遥感应用的开创尝试和遥感应用典范。其基于的无人机平台即为例图所示Quickeye(快眼)系列无人机,在不到两年的时间内,该机型已成功作业近10万平方公里,广泛应用于11000,12000成图,及测绘、应急领域。
   综上所述,无人机作为一种新型的遥感平台将得到广泛应用。目前最常用的遥感平台是卫星和有人驾驶的飞机,无人机平台已渐渐显露出它的重性。遥感发展的一个总的方向是高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率。所以无人机遥感在提高时间分辨率方面具有独特的优势。随着多光谱传感器水平的提高,重量和体积下降,无人机遥感在提高光谱分辨率方面同样具有潜力。
   4 结束语
   无人机遥感作为一种新的测绘方式具有很多优势且实际应用广泛,随着设备的更新,技术的发展与完善无人机遥感将在测绘系统中发挥重的作用,并且将成为现代国家对地观测体系中不可或缺的重组成部分,也会越来越广泛的应用于民用生活。
   参考文献
  [1] 崔红霞,林宗坚,孙杰.无人机遥感监测系统研究[J].测绘通报,2005(5)
  [2] 吕厚谊.无人机发展与无人机技术[J].世界科技研究与发展,1998(6)