我國無人機參與災害應急監(jiān)測的速度與力度，在4·20四川省雅安市蘆山縣7.0級強震一個月之后依然令人印象深刻：民政部國家減災中心在地震后30分鐘之內啟動重大自然災害無人機應急合作機制，成立無人機遙感監(jiān)測工作組；北京、西安2支無人機隊伍當日入川，與四川省測繪地理信息局派出的5支無人機隊伍分頭執(zhí)行低空遙感測繪任務，第一時間獲取了大量高清晰災后影像數(shù)據(jù)，為救援決策提供了有力支撐。
不僅是災害應急監(jiān)測，近年來，以小、快、靈見長的我國遙感測繪無人機突破了發(fā)動機、飛行控制系統(tǒng)等一系列技術瓶頸，在低空遙感測繪領域取得長足發(fā)展，日益成為國土測繪以及農林、水利、環(huán)境監(jiān)測等方面不可替代的尖兵。
突破多項技術瓶頸
我國無人機遙感測繪技術在2008年汶川地震時還不是很成熟。2009年國家測繪地理信息局提出大力發(fā)展無人機低空遙感技術，3年多來該項技術取得較快發(fā)展并逐漸成熟。目前，我國無人機在發(fā)動機、飛行控制系統(tǒng)方面已取得多項技術突破。
無人機畢竟屬于小型飛機，想要載荷帶得多，又能飛得時間長，發(fā)動機及飛行控制系統(tǒng)無疑是關鍵。記者日前從集產學研于一體的無人機生產企業(yè)北京天下圖公司獲悉，一般情況下我國測繪無人機可飛2-4小時。經過技術攻關，去年7月我國測繪無人機發(fā)動機獲得較大改進，百公里油耗從2.3升降至0.9升左右；同時，由于長航時無人機多面對高原和大海，飛機火花塞容易受低溫及水汽影響進而影響發(fā)動機正常點火，科研人員在發(fā)動機進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，并在內部結構不變的前提下最大限度地減輕了電源管理器重量；無人機采用的機體材料，則由2008年汶川地震時的玻璃鋼變成了碳纖維；在發(fā)動機性能提升及飛機總體重量減輕又不影響正常性能的基礎上，無人機翼展獲得增加，飛行控制系統(tǒng)進一步改進，無人機飛行姿態(tài)改變從原來的每秒鐘幾次提升至每秒鐘30次。
業(yè)內專家表示，通過一系列技術改進，目前我國測繪無人機在機型不變的情況下持續(xù)飛行時間可達13小時，并仍可保持高精度。去年“十·一”期間，我國長航時無人機圓滿完成了對釣魚島的地理信息測繪任務。同時，由于飛行控制系統(tǒng)包括GPS導航系統(tǒng)及機體復合材料技術的改進，測繪無人機已經可以在四川、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)控半徑則從原來的50公里提高到目前的300公里。
小快靈優(yōu)勢凸顯
業(yè)內專家表示，目前無人機搭載傳感器進行低空遙感測繪已被廣泛認可，需求旺盛；同時，相比其他遙感數(shù)據(jù)獲取方式，測繪無人機擁有不可替代的優(yōu)勢，特別是小、快、靈優(yōu)勢突出。
作為小型飛機，固定翼測繪無人機翼展一般不超過3米，拆卸較為方便，易于攜帶運輸。在項目執(zhí)行過程中，只需要將拆卸后的無人機設備放到普通的小貨車中，就可以把操作人員和所有設備同時運送到目的地。此外，傳統(tǒng)的測繪無人機起飛方式一般是滑起，需要一段30-50米相對水平的跑道才能起飛。而隨著新設備的引入，場地已經不再是無人機起降的阻礙。
此外，與普通航空攝像相比，無人機更顯機動靈活。據(jù)了解，測繪無人機多執(zhí)行100-1000米的低空飛行，且其搭載的相機多采用定焦鏡頭，可獲得高達0.05米分辨率的影像，比衛(wèi)星影像精度更高。而無人機每次飛行所需要的影像分辨率都可由飛行高度決定，只需要在飛行前設計好航線、確定好飛行高度即可。
業(yè)內專家表示，作為遙感測繪領域的尖兵，無人機比衛(wèi)星遙感及大飛機航攝擁有更多優(yōu)勢。近年來，衛(wèi)星遙感影像作為矢量地圖的補充受到普遍歡迎，但在專業(yè)地理信息應用領域，衛(wèi)星遙感影像卻存在著數(shù)據(jù)獲取能力不足、現(xiàn)勢性差、回訪慢等硬傷。而傳統(tǒng)大飛機航攝雖然比衛(wèi)星遙感更加靈活，影像質量也更高，但是飛機租賃、機場管理、空域申請流程過于復雜，同時對云層的要求也相對較高。在傳統(tǒng)的航空攝影中，大飛機航攝最擔心天氣狀況不理想，因為一旦出現(xiàn)多云天氣將嚴重影響成像效果。而測繪無人機的飛行高度則決定了云層厚度基本不會影響到成像。
同時，無人機還具有成本低、性價比高的優(yōu)勢。據(jù)了解，目前市場上的國產測繪無人機價格大約在十幾萬到幾十萬元之間。除重大事故外，無人機即使在高原、近海等自然環(huán)境比較惡劣的區(qū)域也不容易損壞，可重復使用，且基本不存在額外使用費用。
應用日益廣泛
隨著通信及傳感器等技術的發(fā)展，測繪無人機作為一種低成本、高精度、操作簡便的遙感影像獲取設備越來越受歡迎，并在傳統(tǒng)測繪、數(shù)字城市建設、地理國情監(jiān)測、災害應急處理等方面取得了較為理想的應用效果。記者近日從有關部門獲悉，我國測繪事業(yè)今后20年的發(fā)展思路被概括為：“構建數(shù)字中國、監(jiān)測地理國情，發(fā)展壯大產業(yè)、建設測繪強國”。毫無疑問，無人機遙感監(jiān)測在地理國情監(jiān)測中將會起到無可替代的作用。
據(jù)了解，在國土測繪領域，測繪無人機可憑借其機動靈活的特點發(fā)揮重要作用。通過快速獲取測繪無人機航攝數(shù)據(jù)，相關部門可迅速掌握測區(qū)的詳細情況，應用于國土資源動態(tài)監(jiān)測與調查、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，其高分辨率的航空影像還可應用于區(qū)域規(guī)劃。
而相對于傳統(tǒng)的國土測繪應用，無人機在更多的應用領域所能做的則遠遠超出普通人所能想象的范圍。
在選線設計領域，遙感無人機可應用于電力、公路、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，并可對石油、天然氣管道進行選線設計和全方位監(jiān)測，其厘米級別的航空影像和高清視頻能夠協(xié)助進行安全監(jiān)測與管理，同時利用管道壓力數(shù)據(jù)結合影像發(fā)現(xiàn)管道滲漏、偷盜等現(xiàn)象。
在環(huán)境監(jiān)測領域，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)實施。其中，水質調查監(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)測是無人機的主要應用方向。
此外，在水利、農林領域，無人機也以其高分辨率的航空影像有著重要應用。實際上，無人機之所以在測繪領域受到重視，還是從應急救災開始的。近年來，無論是汶川地震、玉樹地震、盈江地震，還是舟曲泥石流、安康水災，測繪無人機都在第一時間到達現(xiàn)場，并充分發(fā)揮機動靈活的特點，第一時間獲取災區(qū)的影像數(shù)據(jù)，為救災部署和災后重建工作發(fā)揮了重要作用。
業(yè)內專家表示，目前應用于救災的無人機主要有兩種，一種是搭載攝像機的，叫監(jiān)測型無人機，可通過視頻發(fā)回實時影像；一種是測繪型飛機，通過搭載照相機將拍攝的數(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全部搭載在無人機上，甚至搭載更多的傳感器如高光譜儀，從而可以準確計算出泥石流的土方量、堰塞湖的容積量，以及發(fā)現(xiàn)高光譜物質及污染物，以更全面、更豐富的信息進行分析、應用，提供決策參考。而隨著更多地方測繪部門、數(shù)據(jù)獲取企業(yè)的引進和使用，測繪無人機有望成為今后航空遙感數(shù)據(jù)獲取的“標配”。(來源：中國高新技術產業(yè)導報）
