航空拍攝的種種本領(lǐng)

2013年4月20日8時2分在四川省雅安市蘆山縣發(fā)生7.0級地震，震源深度13千米。地震發(fā)生后，成都軍區(qū)某陸航部隊利用航拍技術(shù)，傳回災(zāi)情第一手資料。同時，國家測繪地理信息局緊急派往雅安市蘆山縣的無人機成功獲取到蘆山縣核心災(zāi)區(qū)太平鎮(zhèn)的首批高分辨率航空影像，技術(shù)人員在第一時間趕制出了第一張?zhí)J山縣太平鎮(zhèn)震后無人機航拍影像圖，分辨率達(dá)到0.16米。蘆山縣太平鎮(zhèn)震后航拍影像圖將提供給國務(wù)院應(yīng)急辦、國家減災(zāi)委、國土資源部、中國地震局、四川省有關(guān)部門等，用于指揮決策和搶險救災(zāi)。

利用直升機航空拍攝

20世紀(jì)80年代末，我軍空軍某航測團(tuán)轉(zhuǎn)隸為總參某測繪信息技術(shù)部隊。1995年9月，該部第一次將許多渺無人煙的戈壁荒漠和雪域高原攝入鏡頭，獲取了豐富的西藏地表信息，并首次將全球定位系統(tǒng)與航攝技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)了大面積無人區(qū)的拍攝。如今，該部開發(fā)應(yīng)用的航線設(shè)計與監(jiān)視系統(tǒng)，實現(xiàn)了航拍相機和飛機領(lǐng)航的一體化，大大提高了拍攝效率；首次運用動態(tài)GPS技術(shù)在高原地區(qū)進(jìn)行航攝；參與了專用航測飛機的改裝和定型工作，結(jié)束了我國航測飛機依賴進(jìn)口的歷史；摸索總結(jié)出沙漠、雪山等地區(qū)航攝參數(shù)表，有效解決了在特殊地區(qū)進(jìn)行航攝的難題……2008年5月16日，中國衛(wèi)通所屬子公司中國四維測繪技術(shù)總公司機組從成都太平寺機場起飛，執(zhí)行對地震中心區(qū)域的航空拍攝任務(wù)，航攝覆蓋面積約2200平方千米。經(jīng)過2小時40分鐘的作業(yè)，機組獲得震災(zāi)中心區(qū)域高清晰彩色航空照片200張，照片將被用于進(jìn)行災(zāi)害評估和建立數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字正射影像圖（DOM）。為了拍攝到清晰的照片，攝影員們在非密封的飛機艙中顧不得吸氧，克服低溫、缺氧的困難去完成任務(wù)。

利用無人機航空拍攝

20世紀(jì)90年代初我國已開始配制無人機，經(jīng)過10多年后，無人機的機體制造技術(shù)和材料技術(shù)越來越好，控制系統(tǒng)技術(shù)也得到飛速發(fā)展，現(xiàn)在做的小型控制系統(tǒng)，可以裝在很小的飛機上。飛機重量僅10千克左右，最小的兩三千克，通過手拋就可以起飛。飛機翼展都在兩米多，只要跑起來20米就可以起飛，速度一般是每小時100千米，飛行的活動半徑最大在100千米左右，正常情況下要求最大風(fēng)速在6級以下。無人機的企業(yè)或者產(chǎn)業(yè)發(fā)展要比模型飛機規(guī)范程度高，不僅是人員、器材的規(guī)范，還有行業(yè)的規(guī)范，因為無人機經(jīng)常在城市、高危險地方作業(yè)，可靠性是第一位的。民用無人機主要搭載照相機、攝像機、氣象探測設(shè)備等，飛行靠自帶GPS定飛機的位置，速度傳感器可以知道飛行速度，自動控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前自己的位置預(yù)定自動飛行路線。這就意味著我們可以丟掉遙控器，只要飛機有動力，理論上可以飛到地球上任何一個點。2008年5月14日，四川特大地震的第3天，災(zāi)區(qū)的通訊中斷、道路中斷，汶川、北川等重災(zāi)區(qū)幾乎成為與世隔絕的“孤島”，里面究竟是什么情形，救援指揮部的每個人都心急如焚。那一天，北京觀典航空設(shè)備有限公司20多位航拍技術(shù)人員趕赴災(zāi)區(qū)。由于連日的陰雨天氣，霧氣很重，災(zāi)區(qū)厚重的云層使衛(wèi)星根本無法監(jiān)測到地面的受災(zāi)情況，而載人飛機在如此惡劣條件下，也根本無法低空飛行進(jìn)行航拍，否則很容易造成機毀人亡的慘劇。此時此刻，啟用無人小飛機航拍，成為了解災(zāi)區(qū)最新情況的唯一手段。5月14日下午3時30分，“北京觀典”作為第一家到達(dá)災(zāi)區(qū)的無人機飛行團(tuán)隊，技術(shù)人員進(jìn)行了簡單的試飛。5月15日清晨6點，機組成員拿著由成都軍區(qū)抗震指揮部特批的最高級別通行證，進(jìn)入距都江堰30千米的漢旺鎮(zhèn)進(jìn)行了災(zāi)后第一次空中拍攝。此次帶去災(zāi)區(qū)進(jìn)行航拍的是“禁毒者”A2型無人機，這部飛機在設(shè)計之初，原本是針對毒品原植物非法種植進(jìn)行航測的。“禁毒者”借助一個名為“面陣CCD”的數(shù)碼相機，對地震災(zāi)區(qū)的地面狀況，包括道路毀壞狀況、建筑物坍塌情況進(jìn)行偵察，并利用毒品原植物種植地塊識別系統(tǒng)對災(zāi)區(qū)重點區(qū)域標(biāo)定準(zhǔn)確坐標(biāo)，為救援提供最佳路徑。此次無人機的飛行高度為1300米，航速為每小時95千米，在飛行的25分鐘內(nèi)，一共拍攝了300幅照片。

空軍航空兵航空拍攝

汶川大地震發(fā)生后，空軍部隊監(jiān)測地震災(zāi)區(qū)面積累計達(dá)16萬平方千米，重點航拍的汶川、北川等20多個縣（市、區(qū)）的100多個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）地形影像資料，為制定災(zāi)后重建規(guī)劃提供了重要依據(jù)。空軍部隊又向國家地震局提供了一幅寬3米、長15米的航拍影像圖，完整清晰地顯現(xiàn)出四川龍門山寬80千米、長300千米的地震帶，為專家分析災(zāi)區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化、研究地震發(fā)生規(guī)律提供了資料。5月16日，當(dāng)?shù)孛婢葹?zāi)部隊因道路堵塞、交通不暢原因無法及時、清楚了解到地震中心地區(qū)災(zāi)情時，飛機航空遙拍成為救災(zāi)指揮部和群眾了解地震中心地區(qū)受災(zāi)情況的重要途徑。國土資源部調(diào)集5架飛機待命，第一架飛機“里爾”于5月14日已經(jīng)帶回200張照片，經(jīng)過解譯后，國土資源部于5月15日下午發(fā)布了部分航拍照片和解譯觀點。與此同時，“遙感中心”自己所帶的專業(yè)飛機于5月15日起飛，進(jìn)行了超低空的2000米拍攝，共拍攝彩色圖片300張。第一次航拍圖片的比例大約為1：50000，第二次航拍是低空飛行，大概能拍攝到1：800到1：5000比例的照片，這樣高清晰的照片解譯出來以后，對地質(zhì)專家解譯地震中心地區(qū)受災(zāi)情況、后續(xù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的危害等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)都會帶來突破性進(jìn)展。

太空衛(wèi)星航空拍攝

衛(wèi)星采用當(dāng)今最先進(jìn)的自適應(yīng)光學(xué)成像技術(shù)，可在計算機控制下隨觀測視場環(huán)境的變化，靈活地改變主透鏡表面曲率，從而有效地補償大氣影響造成的觀測影像畸變。星上可旋轉(zhuǎn)反光鏡可使衛(wèi)星進(jìn)行大斜角拍攝，從而獲得處于飛行路線數(shù)百千米外物體的圖像。衛(wèi)星還采用了小像元和多像元 CCD、長焦距等新技術(shù)和復(fù)雜的衛(wèi)星穩(wěn)定控制技術(shù)，使地面分辨率大大提高。如美國最先進(jìn)的照相偵察衛(wèi)星“鎖眼”-11（KH-11）的分辨率從150毫米提高到100毫米，也使瞬時觀測幅寬從2.8～4千米提高為7～10千米。100毫米分辨率代表了目前照相偵察衛(wèi)星的最高分辨率，足以發(fā)現(xiàn)地表幾乎所有的目標(biāo)。其中，1984年10月4日美國發(fā)射的第6顆KH-11間諜衛(wèi)星很特別，居然一直到1995年下半年才結(jié)束使命。作為照相偵察衛(wèi)星，KH-11很容易受到天氣的影響。一旦天氣惡劣，它的偵察效果就要大受限制，甚至難以工作。自“鎖眼”-12升空至今，它已在美國的全球軍事戰(zhàn)略中發(fā)揮了重要作用。無論是海灣戰(zhàn)爭、波黑沖突，還是北約空襲南聯(lián)盟、阿富汗“持久自由行動”，直至現(xiàn)在的伊拉克戰(zhàn)爭，“鎖眼”-12都扮演了重要角色。為了獲取更多、更詳盡的伊拉克情報，在高遠(yuǎn)的太空，3顆“鎖眼”-12（K H-12）光學(xué)成像偵察衛(wèi)星不分晝夜地對伊拉克各重要目標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視。2001年發(fā)射的那顆“鎖眼”-12衛(wèi)星，每天早上2時從南向北經(jīng)過巴格達(dá)時，使用微光和紅外相機；在每天下午3時由北向南經(jīng)過巴格達(dá)時使用可見光相機。“鎖眼”-12是當(dāng)今最先進(jìn)的光學(xué)成像偵察衛(wèi)星，與“鎖眼”-11系列衛(wèi)星相比，“鎖眼”-12通過采用新技術(shù)進(jìn)一步提高了空間分辨率；通過組成星座進(jìn)行偵察，提高了時間分辨率，即縮小了觀測周期。“鎖眼”-12增裝了熱紅外成像儀，從而改善了紅外觀測能力，這意味著它能夠偵察導(dǎo)彈發(fā)射、識別利用樹林和灌木叢進(jìn)行的偽裝。

電子傳感器航空拍攝

衛(wèi)星存在著圖像不清、易受攻擊和體積龐大、價格昂貴的弊病，每顆衛(wèi)星價值約10億美元，且操作不便，并被認(rèn)為在1991年的海灣戰(zhàn)爭中 “表現(xiàn)不佳”，因為它們無法迅速傳回圖片。針對這種情況，美國科學(xué)家聯(lián)合會說：必須進(jìn)行“一項多年的努力，提供一 種功能更強，但價格較便宜的方式以滿足國家的需求”。于是，一種體積較小、制造精巧、更便宜、更高效、數(shù)量較多的傳感器便應(yīng)運而生。傳感器，被認(rèn)為是高科技的“觸角”，并有“征服了傳感器就征服了高科技”的說法。可見光、紅外相機及導(dǎo)彈防御激光器代表了傳感器的發(fā)展趨勢。新型傳感器將使用兆像素陣列，僅重幾千克，耗電幾瓦，能產(chǎn)生1米～10米分辨率的圖像。幾十千克重的激光器耗電增至幾百瓦，能對水蒸氣和氣象要素進(jìn)行空間和瞬時的可讀數(shù)測量。隨著計算機、兆像素可見光和紅外線陣列、激光器、合成孔徑雷達(dá)、微波探測器等方面的技術(shù)進(jìn)步，新型的傳感器也會在近期問世。

海洋監(jiān)視衛(wèi)星航空拍攝

海洋監(jiān)視衛(wèi)星是為掌握對象國或是目標(biāo)區(qū)域大面積的海上活動情況而發(fā)射的監(jiān)視衛(wèi)星。它采用先進(jìn)的電視攝像、紅外探測器、電子偵察接收機、雷達(dá)等遙感器材，觀測海上船只、艦隊的活動情況，探測潛艇并對其實施跟蹤。美國目前使用的海洋監(jiān)視衛(wèi)星名為“白云”，是一種信號情報衛(wèi)星，1968年開始研制，1976年4月啟用，主要用于監(jiān)視和偵察海上艦船發(fā)射的電磁波信號，也可偵收部分陸基無線電信號，具有跟蹤和定位能力，可實施全天候、全天時偵察監(jiān)視。其監(jiān)聽信號的有效距離可達(dá)3200千米。海灣戰(zhàn)爭期間，10余顆該型衛(wèi)星每天至少飛經(jīng)戰(zhàn)區(qū)上空一次，對波斯灣及伊科邊境地區(qū)的偵察目標(biāo)進(jìn)行偵收和定位，為美軍提供了海上及部分陸基信號情報。美軍認(rèn)為，未來海上沖突和海上作戰(zhàn)的可能性越來越大，因而全面、及時、準(zhǔn)確地掌握戰(zhàn)區(qū)的海上情況對于更好地部署和調(diào)配有限的美軍兵力有著十分重要的意義。另外美軍認(rèn)為，由于目前全球眾多第三世界國家和地區(qū)性強國競相發(fā)展常規(guī)動力潛艇和核攻擊潛艇，準(zhǔn)確掌握目標(biāo)海區(qū)的敵情和海況對于保障美軍航母戰(zhàn)斗群和其他艦艇編隊的安全更是利害攸關(guān)。

【責(zé)任編輯】林 京