無人駕駛飛機簡稱“無人機”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。從技術(shù)角度定義可以分為：升機、無人固定翼機、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機這幾大類。按飛行平臺構(gòu)型分類，無人機可分為固定翼無人機、旋翼無人機、無人飛艇、傘翼無人機、撲翼無人機等。國內(nèi)無人機市場已發(fā)展了將近30余年，用途十分廣泛，從最初的軍用領(lǐng)域逐漸擴展到民用領(lǐng)域。
隨著人類對地球認(rèn)識的不斷深化，海洋現(xiàn)已成為世界各國新一輪競爭的重要舞臺，以高新技術(shù)為基礎(chǔ)的海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)將成為全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略重點。同時隨著國內(nèi)無人機技術(shù)的快速發(fā)展，無人機平臺已經(jīng)開始由軍事領(lǐng)域迅速地轉(zhuǎn)向民用領(lǐng)域。在海洋監(jiān)測方面，無人機作為一種新的遙感監(jiān)測平臺，飛行操作相對簡單，智能化程度高，可按預(yù)定航線自主飛行、攝像，實時提供遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)和低空視頻，成為空間數(shù)據(jù)獲取的重要手段，本文就來說說無人機在民用領(lǐng)域尤其是海洋領(lǐng)域中的應(yīng)用。
無人機搭載傳感器進(jìn)行航空遙感影像的拍攝，一方面是低空遙感被廣泛認(rèn)可，需要旺盛，另一方面則是因為相比較其它遙感數(shù)據(jù)獲取方式，測繪無人機擁有不可替代的優(yōu)勢：
性價比高：現(xiàn)在市場上的國產(chǎn)測繪無人機的價格大約在十幾萬到幾十萬之間，可重復(fù)使用的次數(shù)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(qū)域，如高原、近海等，即使出現(xiàn)意外也不會有太大的損失。高達(dá)0.05米分辨率的影像則比衛(wèi)星影像的精度更高。
方便攜帶運輸：固定翼測繪無人機翼展一般不會超過3米，并可以方便地拆卸。在項目執(zhí)行的過程中，只需要將拆卸后的無人機設(shè)備放到普通的小貨車中，就可以把操作人員和所有設(shè)備同時運送到目的地。到現(xiàn)場后，半個小時內(nèi)就可以完成無人機的組裝和調(diào)試。
無場地要求：傳統(tǒng)的測繪無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。隨著新興設(shè)備的引入，場地已經(jīng)不再是無人機起降的阻礙。目前常見的的無人機除了滑起，還可以通過彈射或手拋方式起飛，降落時可以直接傘降，對于野外作業(yè)來說極為方便。彈射架可以固定在作業(yè)車的車頂，或者展開后架在地面即可。
機動靈活：測繪無人機可以根據(jù)所需的影像分辨率來決定飛行高度，在大多數(shù)情況下，飛行高度一般為100～1000米。測繪無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(shè)計好航線、確定好飛行高度，就可以獲取理想的數(shù)據(jù)。
受天氣影響?。涸趥鹘y(tǒng)的航空攝影中，大飛機航攝最擔(dān)心出現(xiàn)的問題就是天氣狀況不理想，一旦出現(xiàn)多云的天氣，將會嚴(yán)重影響成像的效果。但測繪無人機飛行的高度決定了云層厚度基本不會影響到成像，尤其是在獲取高分辨率影像、飛行高度低的情況下。
無人機遙感系統(tǒng)
無人機是一種有動力、可控制、能攜帶多種任務(wù)設(shè)備、執(zhí)行多種任務(wù)，并能重復(fù)使用的無人駕駛航空飛行器。無人機系統(tǒng)是由飛行器、任務(wù)載荷、數(shù)據(jù)鏈、控制站幾個主要部分組成。無人機是搭載載荷、執(zhí)行任務(wù)的平臺，按照結(jié)構(gòu)形態(tài)可分為固定翼無人機和旋翼無人機，根據(jù)其性能和執(zhí)行任務(wù)的范圍可分為超近程無人機、近程無人機、中遠(yuǎn)程無人機等。無人機可以根據(jù)任務(wù)需求搭載不同的載荷，常用的載荷有可見光相機、可見光攝像機、紅外相機、高光譜成像儀、SAR等遙感遙測設(shè)備。數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)菍崿F(xiàn)無人機與地面控制站通信連接的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以將任務(wù)載荷的信息實時回傳給地面，同時將無人機下行遙測信息發(fā)送至地面站，將上行的遙控信息發(fā)送至飛機和任務(wù)載荷。控制站是系統(tǒng)的指揮中心，通過軟硬件等設(shè)備配合無人機系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃，控制無人機起降，實時監(jiān)測系統(tǒng)工作狀態(tài)發(fā)出系統(tǒng)各種控制指令，并完成飛行的過程相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲。
測繪無人機應(yīng)用領(lǐng)域
在傳統(tǒng)的國土測繪應(yīng)用中，相比較衛(wèi)星影像，無人機獲取的影像除了分辨率更高，似乎沒有更多的優(yōu)勢。但在更多的應(yīng)用中，無人機所能做的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出你能想象的范圍。
國土測繪：相比較傳統(tǒng)的測繪手段，無人機測繪能夠憑借其機動靈活等特點，在國土測繪領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。通過快速獲取測繪無人機航攝數(shù)據(jù)，能夠快速掌握測區(qū)的詳細(xì)情況，應(yīng)用于國土資源動態(tài)監(jiān)測與調(diào)查、土地利用和覆蓋圖更新、土地利用動態(tài)變化監(jiān)測、特征信息分析等，高分辨率的航空影像還可應(yīng)用于區(qū)域規(guī)劃等。
選線設(shè)計：遙感無人機可應(yīng)用于電力選線、公路選線、鐵路選線，能夠根據(jù)項目需求，快速獲取線狀無人機航空影像，為選線快速提供設(shè)計數(shù)據(jù)。此外，遙感無人機還可以針對石油、天然氣管道進(jìn)行選線設(shè)計和全方位的監(jiān)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(jiān)測與管理，同時利用管道壓力數(shù)據(jù)結(jié)合影像發(fā)現(xiàn)管道滲漏、偷盜等現(xiàn)象。
環(huán)境監(jiān)測：高效快速獲取高分辨率航空影像能夠及時地對環(huán)境污染進(jìn)行監(jiān)測，尤其是排污污染方面。此外，海洋監(jiān)測、溢油監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、濕地監(jiān)測、固體污染物監(jiān)測、海岸帶監(jiān)測、植被生態(tài)等方面都可以借助遙感無人機拍攝的航空影像或視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行實施。其中，水質(zhì)調(diào)查監(jiān)測、污染物監(jiān)測、大氣環(huán)境監(jiān)測、固態(tài)廢物檢測、秸稈禁燒監(jiān)測是主要的應(yīng)用方向。
水利監(jiān)測：在陸地上，遙感無人機可應(yīng)用于洪澇監(jiān)測、河道管理、河道污染檢測等。無人機可根據(jù)地形和河流情況，確定航線，并進(jìn)行凌情應(yīng)急監(jiān)測、灘區(qū)洪水災(zāi)害監(jiān)測、水污染等突發(fā)事件等。此外，遙感無人機還可應(yīng)用于海岸帶調(diào)查，如填海造地、水產(chǎn)養(yǎng)殖、海岸帶變遷等情況，近海島礁監(jiān)測、船只、藻類、浮標(biāo)等目標(biāo)識別，以及海洋環(huán)境監(jiān)測等。
農(nóng)林：高分辨率航空影像能夠提供準(zhǔn)確的土地紋理和作物分類信息，可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)用地分析、作物類型識別、作物長勢分析、土壤濕度測定、農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)查、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)監(jiān)測、森林火災(zāi)監(jiān)測、森林覆蓋率分析、森林植被健康監(jiān)測、森林儲積量評估等。能夠針對特定農(nóng)業(yè)作物，確定種植面積、生長狀況、生長階段和產(chǎn)值預(yù)估，比如在煙草、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)有重要應(yīng)用。
土地變化分析：通過自定義重訪周期，遙感無人機能夠有效地對局部地區(qū)的動態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測。例如在水淹分析、拆遷賠償?shù)葢?yīng)用中，往往會因為雙方各執(zhí)一詞而引發(fā)很多矛盾。利用遙感無人機進(jìn)行航拍后，相關(guān)變化區(qū)域可以在最終的影像上非常清楚。在城市建設(shè)與規(guī)劃、海岸水淹分析等領(lǐng)域中，遙感無人機都可以發(fā)揮重要作用。
應(yīng)急救災(zāi)：無人機在測繪領(lǐng)域受到重視，是從應(yīng)急救災(zāi)中開始的。無論是汶川地震、玉樹地震，還是舟曲泥石流、安康水災(zāi)，測繪無人機都在第一時間到達(dá)了現(xiàn)場，并充分發(fā)揮機動靈活的特點，獲取災(zāi)區(qū)的影像數(shù)據(jù)，為救災(zāi)部署和災(zāi)后重建工作的開展，都起到了重要作用。
無人機在海洋中應(yīng)用的優(yōu)越性
與船載設(shè)備調(diào)查、海面浮標(biāo)等常規(guī)的海面監(jiān)測相比，利用無人機系統(tǒng)進(jìn)行海洋監(jiān)測具有許多獨特的優(yōu)點：
①它不受地理位置、天氣和人為條件的限制，可以覆蓋地理位置偏遠(yuǎn)、環(huán)境條件惡劣的海區(qū)及由于政治原因不能直接去進(jìn)行常規(guī)調(diào)查的海區(qū)。具有機動靈活、快速反應(yīng)的優(yōu)勢，操作簡單，到達(dá)目標(biāo)點速度快。
?、跓o人機監(jiān)測覆蓋范圍廣，由傳統(tǒng)監(jiān)測手段的定點監(jiān)測擴展為面狀監(jiān)測，更有利于獲取綜合、全面的海量信息。
?、叟c遙感衛(wèi)星相比，無人機具有更高的時間分辨率，重訪時間靈活，在環(huán)境允許的情況下即可執(zhí)行任務(wù)。
④具有更高的空間分辨率，無人機平臺高度靈活可變，遠(yuǎn)低于衛(wèi)星高度，飛行速度也相對較慢，分辨率一般在分米、厘米級。
⑤具有更低的費用成本，無人機不僅造價低廉，并能重復(fù)使用，根據(jù)需求可以更換搭載不同的載荷，具有一機多用、多事同行的優(yōu)勢。
?、夼c有人機相比，無人機準(zhǔn)備安排時間短，可迅速出動，占用空間相對小，方便乘載在船體上，并且可在危險任務(wù)中避免機員傷亡。
無人機海洋監(jiān)測應(yīng)用
災(zāi)害監(jiān)測：近年來，滸苔、赤潮、海冰、風(fēng)暴潮等海洋自然災(zāi)害頻發(fā)，不斷影響我國沿海地區(qū)的生產(chǎn)和生活，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。然而，對這些災(zāi)害缺乏全面、及時的信息掌握，造成預(yù)報不及時、監(jiān)測不準(zhǔn)確和處置不合理等結(jié)果。利用無人機搭載遙感傳感器攝取災(zāi)害區(qū)影像，搭載攝像設(shè)備拍攝現(xiàn)場實時視頻，獲取災(zāi)情信息比其他常規(guī)手段更加快速、客觀和全面，能夠達(dá)到災(zāi)前預(yù)報、災(zāi)中監(jiān)控、災(zāi)后評估“三效合一”的監(jiān)測效果。
災(zāi)前預(yù)報：利用無人機在災(zāi)害頻發(fā)時段加強對海域的巡檢，視察防暴大堤是否受損，調(diào)查滸苔、赤潮、海冰的分布，預(yù)測走向，及時向可能受到危害的地區(qū)發(fā)布災(zāi)害預(yù)警；并且可通過長時間的觀測，掌握災(zāi)害發(fā)生的規(guī)律，以便在后期做到提前預(yù)知，采取應(yīng)對措施。
災(zāi)中監(jiān)控：在海洋災(zāi)害發(fā)生時，一方面，通過無人機調(diào)查災(zāi)害發(fā)生的范圍、程度，制定合理的消災(zāi)方案，另一方面，利用無人機在空中獲取的實時遙感影像、視頻，布置消災(zāi)方案，指揮消災(zāi)任務(wù)，觀察消災(zāi)成效。
災(zāi)后評估：與GIS技術(shù)相結(jié)合，對無人機獲取的受災(zāi)海域遙感數(shù)據(jù)分析，提取受災(zāi)范圍、受災(zāi)等級、損失程度等量化信息，指導(dǎo)災(zāi)后補救和后期防范。
無人機在海洋測繪中的應(yīng)用
港口、河流入?？?、近海岸等水陸交界地帶是人類活動相對頻繁的海域，在人為因素和自然因素的作用下，這些區(qū)域的地形地勢變化也比較頻繁。在人為因素方面，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和需求，人們對水陸交界海域的開發(fā)利用度不斷增強，例如填海造地、養(yǎng)殖區(qū)擴展、港口平臺搭建等；在自然環(huán)境因素的作用下，海岸侵蝕造成海岸線變更，入?？跊_擊、淤積等原因造成入?？诘匦巫兏?。加強對這些海域的測繪，對指導(dǎo)人們的開發(fā)和利用具有重要意義。
利用無人機進(jìn)行海洋測繪，比傳統(tǒng)的測繪方法速度快，并能深入海水區(qū)域，獲取的遙感數(shù)據(jù)具有更高的空間分辨率，可以完成大比例尺制圖。從無人機遙感影像中可以提取海岸、入?？凇⒏劭诘群Ｓ虻妮喞€及其變化，結(jié)合GIS技術(shù)對面積、長度、變化量等量化分析并預(yù)測變化趨勢。在填海造地時，利用無人機搭載LiDar實時測量填造區(qū)域，指導(dǎo)工程的實施。利用SAR和高光譜遙感數(shù)據(jù)可以探測淺海區(qū)域的海底地形，繪制海底地形圖。利用LiDar數(shù)據(jù)建立海岸線DEM，為風(fēng)暴潮的預(yù)警提供參考。在海島礁測繪中，利用無人機同時搭載LiDar和光譜傳感器獲取多源數(shù)據(jù)，提取海島礁的輪廓線、面積、DEM、覆被類型等信息，可建立三維海島礁模型。
無人機在海洋參數(shù)反演中的應(yīng)用
海洋是全球氣候變化中的關(guān)鍵部分，海表溫度、鹽度、海面濕度等環(huán)境參數(shù)是全球氣候變化、全球水循環(huán)、海洋動力學(xué)研究的重要輸入?yún)?shù)。遙感技術(shù)是快速大范圍監(jiān)測海洋環(huán)境參數(shù)的有效手段，可以對海洋長時間連續(xù)觀測，為氣候變化、水循環(huán)和海洋動力等研究提供依據(jù)數(shù)據(jù)。
無人機可以監(jiān)測局部重點海域的環(huán)境參數(shù)，是衛(wèi)星遙感大范圍監(jiān)測的重要補充，為海洋區(qū)域氣候、海洋異常變化、海洋生物環(huán)境、入?？诤Ｋ}度變化、沿海土地鹽堿化等研究提供數(shù)據(jù)信息。無人機獲取的海洋環(huán)境參數(shù)還可以為海上油氣平臺、浮標(biāo)、人工建筑等耐腐蝕性、抗凍性研究提供數(shù)據(jù)支持。
無人機配備微波輻射計、熱紅外探測儀、高光譜成像儀等傳感器探測海洋得到遙感數(shù)據(jù)，利用海洋參數(shù)的定量遙感反演算法模型反演海洋的各個參數(shù)。目前，反演模型大多是統(tǒng)計模型，利用遙感數(shù)據(jù)與反演的海洋參數(shù)之間建立起統(tǒng)計關(guān)系，通過統(tǒng)計回歸的方法可以反演得到海洋溫度、濕度、鹽度等環(huán)境參數(shù)。
無人機在海事監(jiān)管中的應(yīng)用
無人機配備高清照相機、攝像機及自動跟蹤設(shè)備，可以執(zhí)行海上溢油應(yīng)急監(jiān)控、肇事船舶搜尋、遇險船舶和人員定位、海洋主權(quán)巡查等任務(wù)，能夠快速到達(dá)事故現(xiàn)場，立體地查看事故區(qū)域、事故程度、救援進(jìn)展等情況，即可回傳影像和視頻，在事故調(diào)查、取證等工作中為事故救援決策提供實時、準(zhǔn)確的信息，監(jiān)視事故發(fā)展，是海事監(jiān)管救助的空中“鷹眼”；而且由于無人機的特殊性，抗風(fēng)等級大，遙控不受視覺條件限制，比艦載有人直升機更適于惡劣天氣下的搜尋救助工作；一旦發(fā)生危險，不會危及參與搜救人員的生命，最大限度地規(guī)避了風(fēng)險，是海洋惡劣天氣下搜尋救助的可靠裝備。目前，我國利用無人機進(jìn)行海域巡檢、監(jiān)管已經(jīng)開始進(jìn)入業(yè)務(wù)階段。
經(jīng)過這么多年的的經(jīng)營天力發(fā)的無人機種類已經(jīng)達(dá)到了很多種，比如：
法國DT18無人機
法國DT-26無人機
天星1號垂直起降固定翼無人機
天星1號安全、穩(wěn)健、高精度無人機，其主要優(yōu)點如下：
全自動簡單操作，無需專業(yè)飛空手；
多點擊設(shè)計，動力強勁；
一件垂直起降，無需跑道；
可搭載全畫面微單相機，熱成像儀，攝像機；
環(huán)保電池供電，續(xù)航長達(dá)1.5h。
天星2號高效、快捷、長航時無人機
全自動簡單操作，無需專業(yè)飛空手；
一件垂直起降，無需彈射及飛行跑道；
航時長達(dá)2小時，作業(yè)速度快；
可搭載全畫幅微單相機，攝像機，五鏡頭傾斜攝影相機。
德國md4-1000無人機
microdronesmd4-1000四旋翼系統(tǒng)是一種全球技術(shù)領(lǐng)先的垂直起降小型自動駕駛無人飛行器系統(tǒng)，可用于執(zhí)行資料收集、協(xié)調(diào)指揮、搜索、測量、通訊、檢測、偵查等多種空中任務(wù)。相比md4-200，md4-1000擁有更大的任務(wù)載荷，更強的抗風(fēng)能力，更長的續(xù)航時間，更優(yōu)秀的姿態(tài)控制，是目前全世界最大型的四旋翼無人飛行器系統(tǒng)。
天星3號多旋翼無人機
五相機傾斜攝影測量系統(tǒng)
同步從垂直、傾斜等不同角度采集詳細(xì)空間信息的真實影像，為用戶同時提供傾斜和正射的精準(zhǔn)測圖數(shù)據(jù)，經(jīng)處理得三維立體遙感模型。
天星Mini無人機
獨特優(yōu)勢
1、手拋式起飛；重量不足1千克，方便作業(yè)者攜帶。
2、掛載1820萬像素傳感器；單電池6400毫安；90分鐘航時。
3、采用EPO材料，防碰撞、防磨損；傳感器自帶穩(wěn)定系統(tǒng)。
4、國內(nèi)自主研發(fā)，售后維修方便、快捷。
5、單次飛行16平方公里；自動飛行，無需操控手。
天力發(fā)無人機經(jīng)過這么多年的經(jīng)營適用于各行各業(yè)，下面就讓我們來看一下天力發(fā)無人機的應(yīng)用領(lǐng)域吧：
地理信息、電力巡檢、石油管道巡檢、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、城市建模、應(yīng)急救災(zāi)、林業(yè)巡檢、等方面。
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