無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
◎? 關(guān)力偉
百年科技復(fù)興，百年奮發(fā)圖強(qiáng),。在中國(guó)共產(chǎn)黨的引領(lǐng)下,，中華民族以前所未有的信心與勇氣闊步復(fù)興之路，走過(guò)了不平凡的百年光輝歷程,。中國(guó)航測(cè)無(wú)人機(jī)事業(yè)從無(wú)到有,、由弱向強(qiáng)，譜寫了科技發(fā)展歷程的宏偉篇章,。
什么是無(wú)人機(jī)航測(cè)
無(wú)人機(jī)航測(cè)是指采用多旋翼,、固定翼的無(wú)人飛行器平臺(tái)，搭載單鏡頭,、多鏡頭的相機(jī)傳感器,，以及小型機(jī)載雷達(dá)等，進(jìn)行無(wú)人機(jī)測(cè)量的一種先進(jìn)測(cè)繪技術(shù)手段,。無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)由無(wú)人機(jī)載體,、飛行控制系統(tǒng)、影像獲取設(shè)備,、數(shù)傳系統(tǒng),、圖傳系統(tǒng)、地面接收終端,、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站和地面遙控裝置組成。在數(shù)據(jù)采集階段影像曝光的瞬間,，飛行控制系統(tǒng)采集了影像主點(diǎn)曝光瞬間的位置信息、姿態(tài)信息,、影像參數(shù)等,；將這些信息通過(guò)數(shù)傳系統(tǒng)和圖傳系統(tǒng)傳輸給地面設(shè)備；飛行完成后利用影像數(shù)據(jù)預(yù)處理檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性,，對(duì)不符合要求的數(shù)據(jù)實(shí)施補(bǔ)飛或重飛,。
無(wú)人機(jī)航測(cè)的前世今生
無(wú)人機(jī)作為無(wú)人航空載具，誕生于軍事領(lǐng)域,，走上人類的歷史舞臺(tái)已過(guò)百年,。1916年9月12日，第一架無(wú)線電操縱的無(wú)人駕駛飛機(jī)在美國(guó)試飛,。這打開了無(wú)人機(jī)發(fā)展的大門,，而且隨著時(shí)間推移,，無(wú)人機(jī)的功能不斷發(fā)生變化。在20世紀(jì)40年代無(wú)人機(jī)主要作為軍事演習(xí)中的靶機(jī)使用,，用以檢驗(yàn)防空武器作戰(zhàn)性能，訓(xùn)練防空火力準(zhǔn)確性,；20世紀(jì)50年代到70年代,，在越南戰(zhàn)爭(zhēng)的戰(zhàn)場(chǎng)上，除了作為靶機(jī)使用,，無(wú)人機(jī)被用來(lái)執(zhí)行簡(jiǎn)單的戰(zhàn)場(chǎng)軍事偵察任務(wù),；到20世紀(jì)90年代，在黎巴嫩戰(zhàn)爭(zhēng)中,，以色列首次讓無(wú)人機(jī)承擔(dān)戰(zhàn)斗任務(wù),，這也令軍用無(wú)人機(jī)有了新的功能和戰(zhàn)場(chǎng)定位。
我國(guó)從20世紀(jì)50年代就開始運(yùn)用無(wú)人機(jī),，但無(wú)人機(jī)研究起步較晚,。1959年，當(dāng)時(shí)一位蘇聯(lián)顧問(wèn)曾感嘆,，“中國(guó)同志說(shuō)要在幾個(gè)月內(nèi)造出無(wú)人機(jī),，這絕對(duì)不可能”。面對(duì)外界的質(zhì)疑,，中國(guó)技術(shù)人員秉持一心報(bào)國(guó)的壯志豪情,，蹣跚起步、敢為人先,，組織120人研究團(tuán)隊(duì),，克服無(wú)法預(yù)想的困難，完成“安2”的無(wú)人機(jī)改裝,。1966年底,，我國(guó)才開始研發(fā)無(wú)人機(jī)，以蘇聯(lián)不成熟無(wú)人機(jī)拉17為起點(diǎn),，在蘇聯(lián)撤走技術(shù)力量的背景下,，中國(guó)依靠自身力量研發(fā)無(wú)人機(jī)。在拉17的基礎(chǔ)上,，中國(guó)研制出長(zhǎng)空一號(hào)無(wú)人機(jī),，定性是無(wú)人靶機(jī)。20世紀(jì)80年代,，以軍用無(wú)人機(jī)在戰(zhàn)爭(zhēng)中成功使用和展現(xiàn)出的特點(diǎn)為開端,，無(wú)人機(jī)開始在民用領(lǐng)域嶄露頭角。我國(guó)于1980年研制了國(guó)內(nèi)第一架民用無(wú)人機(jī)D-4,主要用于礦產(chǎn)資源探測(cè)和航空測(cè)繪,；20世紀(jì)90年代起,，我國(guó)民營(yíng)企業(yè)開始無(wú)人機(jī)研發(fā),，研制出一些低端產(chǎn)品，不具有進(jìn)入市場(chǎng)和量產(chǎn)的能力,；2007年起,，我國(guó)開始大力發(fā)展民用無(wú)人機(jī)，眾多軍工企業(yè)和民營(yíng)企業(yè)開啟無(wú)人機(jī)項(xiàng)目,，取得了顯著成果,，比如長(zhǎng)航時(shí)民用無(wú)人機(jī)“黔中1號(hào)”成功首飛。
2008年,，汶川地震毀壞了很多設(shè)施,，其他遙感手段很難準(zhǔn)確、快速獲取災(zāi)區(qū)信息,，無(wú)人機(jī)在應(yīng)急救援過(guò)程中扮演了至關(guān)重要的角色,。2009年國(guó)家測(cè)繪地理信息局決策制定年度計(jì)劃，將裝備無(wú)人機(jī)作為重要任務(wù)之一,，希望利用無(wú)人機(jī)增強(qiáng)應(yīng)急測(cè)繪能力,，改善以往應(yīng)急測(cè)繪滯后性的問(wèn)題。2010年之后,，當(dāng)無(wú)人機(jī)裝備到各單位運(yùn)營(yíng)后產(chǎn)生了一批應(yīng)用,，逐步為社會(huì)和國(guó)家管理部門所認(rèn)可，數(shù)量開始大規(guī)模增長(zhǎng),，大量無(wú)人機(jī)公司涌現(xiàn),，2015年統(tǒng)計(jì)數(shù)量達(dá)到3000架(摘自科學(xué)出版社《輕小型無(wú)人機(jī)發(fā)展報(bào)告》)。無(wú)人機(jī)也開始向更專業(yè)級(jí)方向發(fā)展,，強(qiáng)調(diào)快速監(jiān)測(cè)與快速反應(yīng),，追求高精度，向大飛機(jī)遙感系統(tǒng)技術(shù)靠攏,，不再使用改造的民用數(shù)碼相機(jī),，而是配備高精度專業(yè)測(cè)量相機(jī)。2017年以來(lái)國(guó)家進(jìn)一步發(fā)展無(wú)人機(jī),，升級(jí)無(wú)人機(jī)應(yīng)急服務(wù)能力,，包括向軍用遙感無(wú)人機(jī)技術(shù)看齊。無(wú)人機(jī)具有強(qiáng)大的測(cè)繪與圖像傳輸能力,，可以獲取國(guó)內(nèi)任意地區(qū)的數(shù)據(jù),，滿足應(yīng)急、測(cè)繪,、工程建設(shè)等地形圖生產(chǎn)更新需求,。
無(wú)人機(jī)航測(cè)在自然資源管理中的應(yīng)用
（一）國(guó)土資源監(jiān)測(cè)
無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在國(guó)土監(jiān)測(cè)的主要工作之一是對(duì)國(guó)土變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)實(shí)地調(diào)查的方式具有滯后性,，不能及時(shí)的反映土地的變化情況,。在突發(fā)狀況下，難以保證在第一時(shí)間到達(dá)監(jiān)測(cè)區(qū)域,。而無(wú)人機(jī)航測(cè)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)非法開采和生態(tài)破壞等現(xiàn)象,，及時(shí)反饋并進(jìn)行制止。
（二）生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)
由于無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠快速的獲得高分辨率的航空?qǐng)D像,，因而能夠?qū)Νh(huán)境和自然資源變化進(jìn)行非常便利的大范圍監(jiān)測(cè),。比如，通過(guò)無(wú)人機(jī)航測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)森林,、草原、海岸線等自然情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),。在實(shí)際應(yīng)用中,，已經(jīng)在水質(zhì)調(diào)查、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè),，生態(tài)保護(hù)監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮了巨大的作用,。
（三）礦山地質(zhì)監(jiān)測(cè)
利用無(wú)人機(jī)航拍生成的影像資料,，對(duì)礦產(chǎn)資源開發(fā)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),。通過(guò)航測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)礦山的地質(zhì)條件進(jìn)行分析，有利于提高礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用程度,，降低礦產(chǎn)資源保護(hù)的成本,，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量精準(zhǔn)、高效,、高頻的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè),，對(duì)保護(hù)礦產(chǎn)資源起到積極影響。
（四）森林蓄積量監(jiān)測(cè)
森林蓄積量估算需要快速高效地獲取森林遙感影像,。雖然利用衛(wèi)星和機(jī)載雷達(dá)同樣可獲取高分辨率遙感影像,，但無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)與其相比具有飛行成本低、外業(yè)周期短,、機(jī)動(dòng)靈活,、影像分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。面對(duì)部分地勢(shì)險(xiǎn)峻的區(qū)域,，可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量,，從而代替危險(xiǎn)繁重的野外森林人工調(diào)查，提高工作的安全性和時(shí)效性,。
（五）災(zāi)情及突發(fā)事件監(jiān)測(cè)
在國(guó)家重大自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)方面利用無(wú)人機(jī)飛行機(jī)動(dòng),、快速、覆蓋范圍大、任何條件皆可到達(dá)等特點(diǎn),，迅速對(duì)災(zāi)情做出監(jiān)測(cè),，將災(zāi)情速報(bào)一直是無(wú)人機(jī)自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的重要特點(diǎn)。無(wú)人機(jī)影像具有數(shù)量多,、相幅小的特點(diǎn),，抗震救災(zāi)時(shí)，無(wú)人機(jī)能夠滿足其在高度和分辨率上的實(shí)時(shí)性要求,。
自然資源部2021年3月25日印發(fā)了《自然資源監(jiān)測(cè)快速反應(yīng)工作方案（試行）》,，其中明確了具體的目標(biāo)任務(wù)和工作內(nèi)容。加快推進(jìn)自然資源快速反應(yīng)監(jiān)測(cè),，能夠?yàn)檎M(jìn)行生態(tài)環(huán)境保護(hù),、國(guó)土空間用途規(guī)劃、自然資源督查執(zhí)法等提供精準(zhǔn),、有效的數(shù)據(jù)保障,。同時(shí)也是推動(dòng)航測(cè)科技自主創(chuàng)新和信息化建設(shè)的重要舉措。
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評(píng)論
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