一（yī）、无（wú）人机遥感在（zài）气象监测中的应用

无人气象飞机可装（zhuāng）载（zǎi）遥感设备对温度（dù）、湿度（dù）、压强等气象参数进行遥感测（cè）定, 而且（qiě）这方面的研究取 得（dé）了一定的（de）成果。美国在20世纪60年（nián）代就开始采用名（míng）为Com pass Cope 的遥控飞行器(RPV)即无人机代（dài）替气象飞（fēi）机 WC -130 作为空中（zhōng）气（qì）象侦查平（píng）台通过 1970 年到 1974 年 5 年的飞行试验,认为无人机有诸多优（yōu）点可（kě）以代替气象卫（wèi）星。

在（zài）世界气象组织（zhī）(WMO)大气探（tàn）测委（wěi）员会和国际科学联盟理事会支持下,国外提出了微型（xíng）无人驾驶探（tàn）空飞机（jī）发展计划。中国气象局也将微（wēi）型无人（rén）驾驶飞（fēi）机探空的（de）研究工作（zuò）列（liè）入“八五”计划。马舒（shū）庆等用GPS导（dǎo）航无人机（jī）携带数字电（diàn）子探空仪在（zài）河北省怀来县和南昌北郊（jiāo）南昌新（xīn）机场两（liǎng）地进行了1000m 和 3000m 的（de）高度探测（cè）试验,并将风速测（cè）量结果与探空站雷达测（cè）得的结（jié）果进行比较（jiào）和（hé）两种测量技术所得的结果非常接近,且（qiě）温度、气压（yā）、湿度和测量精度也都达到设计指标。

昆明俊鹰无（wú）人机（jī）等（děng）利用微小型无人机探测气象参数,该方法可以（yǐ）在（zài）空中长时（shí）间、大区域连续监测天气变化得到（dào）高精度测量结（jié）果。

二、无人机遥感在资源调查与监测中（zhōng）应用

无人机遥感（gǎn）在资源（yuán）调查与监测方面（miàn）的（de）应用主要是土地（dì）、资源调查与分类,环境监测等。

广西气象减灾研究（jiū）所（suǒ）的马轮基等2002年利用装（zhuāng）载（zǎi）佳能EOS 300D型数码照相机的无（wú）人（rén）机对广西（xī）武鸣县进行土地资源调（diào）查 ,得到的武鸣县城区域土地利（lì）用遥（yáo）感图。经实地取样测（cè）量检（jiǎn）验定位（wèi）平（píng）均偏（piān）差 1 m ,最大偏差 2 m ,水平方（fāng）向上长（zhǎng）度变形（xíng）小（xiǎo）于 1 %, 基（jī）本没有角度变形 。

2003 年中国测绘科学研究院研制（zhì）完成的 UAVRS — Ⅱ型低空无（wú）人（rén）机（jī）遥感监测系统选用高分（fèn）辨率面（miàn）阵（zhèn） CCD 数码相机作（zuò）为（wéi）主要（yào）遥感设备 ,实现了大比例尺航摄的（de）面积覆盖 ,并通过国土资源部组（zǔ）织的部级验收。谢彩香等根据中（zhōng）药资源分布特（tè）点利（lì）用无人机进行抽（chōu）样调查 , 结合航天遥（yáo）感计算中药资源的总量, 大大节省了（le）成本,并使其结果具（jù）有统计学的（de）可靠性。

台湾大学理学院空（kōng）间信息研究中心利（lì）用无人（rén）机拍（pāi）摄低空大比例（lì）尺图（tú）像 ,配（pèi）合 FORM OSA T2 分类（lèi）进行异常提取（qǔ）, 解译桃园县非法废（fèi）弃堆（duī）积物(固体垃圾（jī）等), 用于环境污染（rǎn）和（hé）执法调查。朱子（zǐ）豪等（děng） 2004 年使（shǐ）用无人机携带（dài）大面阵数码相机在台湾盐寮福（fú）隆海岸进行追踪（zōng）调查, 对沿岸（àn）环境、土地、厂房、污（wū）染等进（jìn）行了监测（cè）。

2004 年 4 月（yuè）,马轮基等以1200 m 的飞行高度对武汉市东湖南半部的“雁中咀” 、“磨山”附近（jìn）水（shuǐ）域进行（háng）无人机遥感监测（cè）,得到三（sān）个（gè）区域的（de）湖水（shuǐ）水色的差异情况（kuàng）图,并分（fèn）析了（le）东湖南半部水域水质情况（kuàng）。

三、无人机（jī）遥感（gǎn）在测量方（fāng）面的应用

昆明俊（jun4）鹰无人机远赴非洲、丽江大峡（xiá）谷等自然（rán）条（tiáo）件恶劣配件工具奇缺的国内（nèi）外航拍（pāi），凭着（zhe）丰富的航拍经验（yàn）及认真（zhēn）充分的准备（bèi），成功完成航测任（rèn）务！

马（mǎ）瑞升（shēng）等（děng）在分析（xī）无人机遥感影像几何变形理论基础上,利用标（biāo）准图（tú）形垂直（zhí）摄影法标定相机（jī）, 建立相机（jī）误差纠（jiū）正模型 ;使用大（dà）比例尺（chǐ）地形图作为底（dǐ）图, 通过同名点配准纠正航摄（shè）影像, 全过程不使用外方位元素 ,最终影（yǐng）像经实际（jì）检验, 单点定位平均误差为 1.0 m 左右, 且基本没有角度变形。崔红霞等 2005 年进（jìn）行了单相机无（wú）人（rén）机航（háng）摄试验, 结合常规的（de）摄影测（cè）量（liàng）方（fāng）法对航片（piàn）进行后处理（lǐ）, 结果表（biǎo）明:其相对（duì）定向（xiàng）误差（chà）为 0.008 pixel , 最大误差为（wéi） 0.019 pixel ;绝对定向（xiàng）的（de）平（píng）面误差 0.111 mm , 高程误差 0.117 mm 符合摄（shè）影测量的（de）精度要求。

孙凡等利（lì）用光校参数和软件配（pèi）准法对（duì）无（wú）人机多（duō）光谱成像仪图像（xiàng）进行校正、彩色（sè）合成和图像配准（zhǔn） ,并在此基础上提（tí）出采用光校参数法与软件配准法（fǎ）相结合可得到更好的配准效果。宋姝（shū）婧等在 M apObjects 控件和 MS Visual Studio.Net 开（kāi）发环（huán）境下实现了无人机遥感（gǎn）航迹实时显示。勾志阳等人（rén）从像片（piàn）重迭（dié）度、航带弯曲、像片（piàn）旋转角（jiǎo）及航高（gāo）差等方面对无人（rén）机（jī）航空摄影质量（liàng）进行评定 ,绘制了无人机实飞航（háng）迹与预设航迹,显（xiǎn）示了无人机的（de）定点拍摄效果 ,结果（guǒ）说明无人（rén）机空中摄影质量可满足摄影测量的基本要求。

四、无（wú）人（rén）机遥感在突发事件处理中的（de）应用

如何应对突发事件(如交（jiāo）通火灾、大型输油（yóu）管道火灾、森林（lín）火灾、核电（diàn）站险情救援等（děng）)常常是一个令人头疼的（de）问题, 无人（rén）机以（yǐ）其高机动性能为人们应对突发事件提供（gòng）了（le）新的途（tú）径（jìng）。

当火灾现场（chǎng）情况复杂或（huò）者受现（xiàn）场环境限制时,消防员无法靠近现场作战, 指挥员无法了解现场情况,无法制定（dìng）快速（sù）有效的作战（zhàn）方案。无人（rén）机（jī）最突出的优（yōu）点在于它可以用最短的时间 ,最（zuì）大限度地接近灾（zāi）情现场 ,提供最直接、最真实的第一手数据, 观测到消防人员无法抵达的区域, 监视灾情发展为制定（dìng）有效的（de）作战方案提供依据。

美（měi）国运（yùn）输部示（shì）范性地建（jiàn）立了（le）基于无人机的遥感（gǎn）系（xì）统（tǒng）, 将其应用于快（kuài）速获（huò）取（qǔ）道路运输（shū）网络的图像（xiàng）并对所得信息（xī）进行快速分析（xī） , 应用无（wú）人机取得近实时（shí）遥感影（yǐng）像（xiàng）对地震后出现问题（tí）的道路、桥梁进行评估,用以快速确定震后救（jiù）灾的（de）路线。

美国 Nicolas Lew yckyj 等人利用无人机遥感在北卡罗莱纳（nà）洲进行自然灾害调查（chá） ,通过正射影像处理与（yǔ）分析准确评估场房和村庄（zhuāng）的（de）损（sǔn）失（shī）, 显示了无人（rén）机遥感（gǎn）具有的快速反映能（néng）力, 为灾害的治理提供了（le）及时、准确（què）的数。日（rì）本减灾（zāi）组织使用 RPH1和YA NMAHA无（wú）人机携带（dài）高（gāo）精度（dù）数码摄像机和雷达扫（sǎo）描仪（yí）对正在喷发（fā）的火（huǒ）山进行调查（chá） ,抵达人们难以进（jìn）入的（de）地区快速获（huò）取现场实况, 对灾情进行评估。

之（zhī）后,日本环境省又利用 YAM AHA 无人机加载核（hé）生化传感器进（jìn）行核污（wū）染监测 ,对不同地理（lǐ）环境（jìng）, 不同埋藏深度的辐射源的（de）辐射（shè）强度的反映能（néng）力进行量化研究,为核电（diàn）站及其他核设施的管理提（tí）供基础数据。马瑞升等开发了一套微型无（wú）人（rén）机（jī）空中火情监测系统 ,并开发了相应的地面监测软件（jiàn）,经过试验该系（xì）统已具备单架次可完成半径 30 km以内 , 面积 80 ～100km2 林区巡护任务。

无（wú）人（rén）机也可应（yīng）用（yòng）于（yú）我国（guó）防汛检查中, 可以立体地查看蓄滞（zhì）洪区（qū）的地（dì）形、地貌、水库（kù）、堤防（fáng）险工险段（duàn）。遇到险（xiǎn）情时,可以实时传递影像等（děng）信息,监视险情发展 ,为防汛决策提供准确的信息 ,大大地降低防汛人（rén）员（yuán）工作的风险,有效（xiào）地提高工作效（xiào）率。2004 年 7 月（yuè）马轮基（jī）等对暴雨引起广西桂（guì）平市蒙圩镇洪涝灾害调查进行无（wú）人机遥感监测 ,第一时间得到了（le）洪涝区、退水区、非洪（hóng）涝区等信息的遥感图 ,创（chuàng）造（zào）国内首次利用自控（kòng）微型无人驾驶飞机对洪（hóng）涝灾害的遥感监测的记录。

五、存在问题与应用展望

无人机遥感（gǎn）作为（wéi）一项空间数据采集的重要手段（duàn） ,具有续航时间长（zhǎng）、影像实时传（chuán）输（shū）、高危地区探测、成本低、机动（dòng）灵活（huó）等优点,已成（chéng）为卫（wèi）星遥感（gǎn）与有人（rén）机航空（kōng）遥感的（de）有力（lì）补充（chōng）。随着无人机遥感技术（shù）不断（duàn）发展和无人机市场逐渐成熟 ,无人机（jī）遥感将成为未来的主要航空遥感平台之一,已经（jīng）成为世界各国争相研究的（de）热点（diǎn）课题（tí）。然而 , 要使无人机（jī）成为理想的遥感平（píng）台 ,还（hái）有多个关（guān）键技术需（xū）要解决 :

(1)起（qǐ）降技术改善与抗风（fēng）性（xìng）能提高在林业等许多行业的应用以及突发事（shì）件的处置中 ,工（gōng）作环境一般在（zài）山区, 平（píng）坦地（dì）少 ,树木、电杆、房屋（wū）多,对于需要滑跑、滑降的较（jiào）大型的无人机（jī）来说（shuō）, 往（wǎng）往难以找到符（fú）合起飞要求（qiú）的（de）场地。在不满足正常起降条件的（de）情（qíng）况（kuàng）下勉强起降会（huì）大大增加飞机损坏的可（kě）能性（xìng）。

如果使（shǐ）用小、轻型无人机则由于飞行高度低 ,在低空作业时受风速、风向影响大。一般提高抗风（fēng）性能的方（fāng）法是增加飞机重量, 但起降要（yào）求提高（gāo）且无人机的载（zǎi）荷非常有限, 同时能耗增大（dà）。

所以如何很好的利用（yòng）弹射（shè）起飞、撞（zhuàng）网回收（shōu）技术降低无人机（jī）对起飞场地的要求以及在（zài）不增加（jiā）重量或尽量轻（qīng）的（de）条件下（xià）如何通过改进设计和提高飞行控制（zhì）技术来提高抗 风性能保证飞行的稳（wěn）定性 ,这均是无人机成为理想的遥感平（píng）台（tái）一个急需解决的问（wèn）题。

(2)传（chuán）感器及其姿（zī）态控制技术（shù）由于无人机的载荷（hé）非常（cháng）有限（xiàn）, 要完成高精度的（de）航摄任务（wù）需要高精度的传感器 , 而传（chuán）统传感（gǎn）器往往在体积（jī）、重量等方（fāng）面（miàn）的限制可供选择的不多, 因此需要（yào）研究开发适合无人机（jī）搭载的小、轻型传（chuán）感器充分利（lì）用无人（rén）机（jī）的（de）有（yǒu）限载荷;

再则,如何使遥感传感器的控制系（xì）统能够根据预先设定的航摄点（diǎn）、摄影比例尺、重迭度等参数以及飞行控制系统实时提供的飞行高（gāo）度、飞行（háng）速度等数据自动计（jì）算并自动控制遥（yáo）感传感（gǎn）器的工作 ,使获取的遥（yáo）感数据在（zài）精（jīng）度、比例（lì）尺、重迭（dié）度等方（fāng）面满足（zú）遥感的技术要求还需（xū）进一步研究。

(3)遥（yáo）感数据传输存储（chǔ）技（jì）术无人驾（jià）驶飞行（háng）器（qì）搭载的主要遥（yáo）感传感（gǎn）器为面阵CCD 数字相机（jī）,而目前国（guó）内市场上的（de）小型专业级（jí）数字相机还（hái）不能（néng）达到量测相（xiàng）机（jī）的要求 ,所以,为使（shǐ）获取（qǔ）的（de）遥（yáo）感影像能够（gòu）满（mǎn）足大比例尺（chǐ）测图的精度, 应根（gēn）据（jù）相机的几何成像模型 ,作相（xiàng）关（guān）的（de）检（jiǎn）校工作,得到（dào）相机的内外参数,必要时需（xū）要（yào）采用特殊（shū）的检测手（shǒu）段 ,测定每个像元的畸变量。

另外,大面阵 CCD 数字相（xiàng）机（jī）获取的（de）影（yǐng）像数据量较大, 需（xū）开（kāi）发专（zhuān）用的（de）数据传输和（hé）存储系统。飞行（háng）器的测控数据和遥感数据需要（yào）实时（shí）传输（shū）时还可以（yǐ）通过卫星（xīng）通讯来实现。

(4)遥感数据的后处理技（jì）术目（mù）前（qián）的无人驾驶飞行器遥感系统多使用小（xiǎo）型数字相机作（zuò）为（wéi）机载遥感设备 ,与传统的航片（piàn）相比 ,存在像幅较（jiào）小、影（yǐng）像数（shù）量多等问题（tí） ,所以应针对其遥感影像的特点以及相机定（dìng）标参数、拍摄时的姿态（tài）数据和关几（jǐ）何模型对图像进行几何（hé）和辐射（shè）校正, 开发出相应的软件（jiàn）进（jìn）行交（jiāo）互式的处理。

同（tóng）时还应（yīng）开发影（yǐng）像（xiàng）自动识别和快速拼接（jiē）软件 ,实现影像质量、飞行质量（liàng）的快速检查和（hé）数（shù）据的快速处理, 以满（mǎn）足（zú）整套无人机遥感系统实时、快速的技术要求。

无人机（jī）作为一种（zhǒng）新型的（de）遥感平台（tái）将得到（dào）广泛应用。目（mù）前最常用的遥感平台是卫（wèi）星（xīng）和有人（rén）驾驶的（de）飞机,无人机（jī）平台已渐（jiàn）渐显露出它的（de）重（chóng）要（yào）性。遥感（gǎn）发展的一个总的方向是高空间分（fèn）辨率、高光（guāng）谱分辨率和高时（shí）间分（fèn）辨率。航天平（píng）台（tái）由于（yú）接收（shōu）的电磁波必须要通过大（dà）气层, 所以必定（dìng）受到（dào）云层（céng）和地面（miàn）天气的影响,所以通（tōng）过缩短重访周期来提高时间分辨率（lǜ）是很难达到目的的。而无人机在云层下方,受云层的影响（xiǎng）很（hěn）小,在多云天气甚至阴（yīn）天也能（néng）执行航摄任务。所以无人机遥（yáo）感在提（tí）高（gāo）时间分辨率方面（miàn）具有独（dú）特的优势（shì）。

在提高空间分（fèn）辨率方面, 无（wú）人机同样（yàng）具有（yǒu）优势。随（suí）着（zhe）多（duō）光谱传感器水平（píng）的提高, 重量和体积（jī）下降 ,无（wú）人机遥感在（zài）提（tí）高光谱分辨率方面同样具有潜力。无人机遥感将在（zài）下列方面发挥（huī）作用:

(1)突发（fā）事件及灾（zāi）害监测（cè）

(2)突发事件及灾（zāi）害的发生往往容易导致环境发生改变,使救援人员快速亲临现场制定解决方案的可（kě）能性降（jiàng）低（dī）,而（ér）通过无人机（jī）遥感一方面可及时迅速地获取突发事件及灾害的信息为制（zhì）定方（fāng）案提供依（yī）据, 另（lìng）一方（fāng）面又（yòu）无需人员伤亡且受（shòu）天气影响小。

如2008 年“5.12” 汶川地震后, 由于地震影响地球磁场（chǎng） ,造成无线电和（hé）微波通讯的干扰甚至中断,紊乱的电磁波会对（duì）飞机仪表产生极大的（de）影响, 同时天气不好 ,地形复杂 ,所（suǒ）以通（tōng）过有人（rén）驾驶飞机去获取地面情况十分危险。而要及时获取航天遥感数（shù）据又几乎不（bú）可能。而无人机则因为无人员伤亡之虑 , 受（shòu）天（tiān）气影响又（yòu）很（hěn）小 ,所（suǒ）以无人机发挥了独特的作用。其他突发事件 ,如森（sēn）林火灾扑火指挥、冰雪灾害、洪（hóng）涝、核（hé）电站险情（qíng）救援等（děng）,无人机（jī）遥感将发（fā）挥越来越大的作（zuò）用（yòng）。

(3)高时效性的资源监测

资源（yuán）监测已经由传（chuán）统的（de）获（huò）取（qǔ）资源的数量、位（wèi）置方（fāng）面（miàn）向资源的动态变化监测方向发展, 而无人机具有高时效（xiào）性 ,能第一（yī）时间获取（qǔ）资（zī）源变化数据,将在（zài）以（yǐ）后的林业资源(如林地（dì）面（miàn）积变化、木材资源变化、野生动物监（jiān）测（cè）等)、生态（tài）环境、森林防火等方面发挥其他遥感平台所不能（néng）比（bǐ）拟的优势。

(3)病虫害、外（wài）来（lái）入侵生物监测

随着（zhe）全球（qiú）经济（jì）一体化（huà）速度的加快和国际间贸易往来的（de）增多 ,林业有害生物入（rù）侵、扩（kuò）散（sàn）、成灾的（de）压力不断增（zēng）加。新的外来有（yǒu）害生物入侵频繁, 威胁（xié）加剧; 已入侵的松材线虫病等有害生（shēng）物正也在不断蔓延。利用遥感特别是无人机遥感、地理（lǐ）信（xìn）息（xī）系（xì）统和全球（qiú）定（dìng）位系（xì）统、计算（suàn）机（jī）网络（luò）信（xìn）息技术等（děng）高新技（jì）术手（shǒu）段 ,组建（jiàn）病虫害和外来（lái）入侵有害生物的监测预警技术体系 ,研（yán）究生（shēng）物灾害的发生（shēng）危害（hài）动（dòng）态、风（fēng）险评估及（jí）预测预报,保（bǎo）护生态安全（quán）将成为未来（lái）研究（jiū）的新（xīn）热点。

(4)新（xīn）农村（cūn）规划、建（jiàn）设

建设社会主义新农村（cūn） ,是构建社会主义和谐社会（huì）的重要基础,而无（wú）人机适合在建筑物密集的城市地区和地形复杂地区应用, 必将在大（dà）量城镇规划、道路桥梁测量、新（xīn）农村建设、国（guó）土（tǔ）资（zī）源调查、舰载化的海岛测绘等诸多领域（yù）发挥积极作用（yòng）。（无人机频道）

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