無人機遙感技術

遙感科普

無人機遙感技術

無人機遙感, 即利用先進的無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術、通訊技術、GPS差分定位技術和遙感應用技術，能夠實現自動化、智能化、專用化快速獲取國土資源、自然環境、地震災區等空間遙感信息，且完成遙感數據處理、建模和應用分析的應用技術。無人機遙感系統由于具有機動、快速、經濟等優勢，已經成為世界各國爭相研究的熱點課題，現已逐步從研究開發發展到實際應用階段，成為未來的主要航空遙感技術之一。

無人機按照系統組成和飛行特點，可分為固定翼型無人機、無人駕駛直升機兩大類種類。

固定翼型無人機通過動力系統和機翼的滑行實現起降和飛行，遙控飛行和程控飛行均容易實現，抗風能力也比較強，類型較多，能同時搭載多種遙感傳感器。起飛方式有滑行、彈射、車載、火箭助推和飛機投放等；降落方式有滑行、傘降和撞網等。固定翼型無人機的起降需要比較空曠的場地，比較適合礦山資源監測、林業和草場監測、海洋環境監測、污染源及擴散態勢監測、土地利用監測以及水利、電力等領域的應用。

無人駕駛直升機的技術優勢是能夠定點起飛、降落，對起降場地的條件要求不高，其飛行也是通過無線電遙控或通過機載計算機實現程控。但無人駕駛直升機的結構相對來說比較復雜，操控難度也較大，所以種類有限，主要應用于突發事件的調查，如單體滑坡勘查、火山環境的監測等領域。

遙感傳感器是根據不同類型的遙感任務，使用相應的機載遙感設備，如高分辨率CCD數碼相機、輕型光學相機、多光譜成像儀、紅外掃描儀，激光掃描儀、磁測儀、合成孔徑雷達等。使用的遙感傳感器應具備數字化、體積小、重量輕、精度高、存儲量大、性能優異等特點。

無人機遙感系統多使用小型數字相機（或掃描儀）作為機載遙感設備，與傳統的航片相比，存在像幅較小、影像數量多等問題，針對其遙感影像的特點以及相機定標參數、拍攝（或掃描）時的姿態數據和有關幾何模型對圖像進行幾何和輻射校正，開發出相應的軟件進行交互式的處理。同時還有影像自動識別和快速拼接軟件，實現影像質量、飛行質量的快速檢查和數據的快速處理，以滿足整套系統實時、快速的技術要求。進一步的建摸、分析使用相應的遙感圖像處理軟件。

無人機出現在1917年，早期的無人駕駛飛行器的研制和應用主要用作靶機，應用范圍主要是在軍事上，后來逐漸用于作戰、偵察及民用遙感飛行平臺。20世紀80年代以來，隨著計算機技術、通訊技術的迅速發展以及各種數字化、重量輕、體積小、探測精度高的新型傳感器的不斷面世，無人機的性能不斷提高，應用范圍和應用領域迅速拓展。世界范圍內的各種用途、各種性能指標的無人機的類型已達數百種之多。續航時間從一小時延長到幾十個小時，任務載荷從幾公斤到幾百公斤，這為長時間、大范圍的遙感監測提供了保障，也為搭載多種傳感器和執行多種任務創造了有利條件。

傳感器由早期的膠片相機向大面陣數字化發展，2011年國內制造的數字航空測量相機擁有8000多萬像素，能夠同時拍攝彩色、紅外、全色的高精度航片；中國測繪科學研究院使用多臺哈蘇相機組合照相，利用開發的軟件再進行拼接，有效地提高了遙感飛行效率；德國祿來公司推出的2200萬像素專業相機，配備了自動保持水平和改正旋偏的相機云臺，開發了相應的成圖軟件。另外激光三維掃描儀、紅外掃描儀等小型高精度遙感器為無人機遙感的應用提供了發展的余地。無人機遙感技術可快速對地質環境信息和過時的GIS 數據庫進行更新、修正、和升級 。為政府和相關部門的行政管理、土地、地質環境治理，提供及時的技術保證。

無人機遙感技術應用實例

① 臺灣大學理學院空間信息研究中心利用無人機拍攝低空大比例尺圖像，配合FORMOSAT2分類進行異常提取，解譯桃園縣非法廢棄堆積物（固體垃圾等），用于環境污染和執法調查。

② 美國Nicolas Lewyckyj等人利用UAV-RS技術在北卡羅萊納洲進行自然災害調查，通過正射影像處理與分析準確評估場房和村莊的損失。顯示了無人機遙感技術具有的快速反映能力，為災害的治理提供了及時、準確的數據。

③日本減災組織使用RPH1和YANMAHA 無人機攜帶高精度數碼攝像機和雷達掃描儀對正在噴發的火山進行調查，無人機能抵達人們難以進入的地區快速獲取現場實況，對災情進行評估。不同埋藏深度的輻射源的輻射強度的反映能力進行量化研究。為核電站及其它核設施的管理提供基礎數據。

④我國首個成立的Quickeye（快眼）應急空間信息服務中心，是我國無人機應急遙感應用的開創嘗試和遙感應用典范。其基于的無人機平臺即為例圖所示Quickeye（快眼）系列無人機，在不到兩年的時間內，該機型已成功作業近10萬平方公里，廣泛應用于1：1000，1：2000成圖，及測繪、應急領域。