無人機遙感

無人機用感測器收集目標物的電磁波信息，經處理、分析後，識別目標物，揭示其幾何、物理性質和相互關係及其變化規律的現代科學技術。 換言之，即是“遙遠的感知”，按感測器搭載平台劃分，包括航天遙感、航空遙感、地面遙感。,使用領域有自然災害，如國家和地方災情監測、預警、評估、應急救助指揮體系，民用領域等。

基本介紹

• 中文名：無人機遙感
• 外文名： Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing
• 套用背景：要加快遙感、地理信息系統
• 自然災害：世界上自然災害最嚴重的國家
• 無人機遙感：民用應急領域
• 簡稱：UAVRS

應急遙感套用背景

1、要加快遙感、地理信息系統、全球定位系統、網路通信技術的套用以及防災減災高技術成果轉化和綜合集成，建立國家綜合減災和風險管理信息共享平台，完善國家和地方災情監測、預警、評估、應急救助指揮體系。——胡錦濤主席兩院會議講話

2、我國是世界上自然災害最嚴重的國家之一，災害種類多、分布地域廣、發生頻率高、造成損失重。我國有70%以上的城市、50%以上的人口分布在氣象、地震、地質和海洋等自然災害嚴重的地區。近15年來，我國平均每年因各類自然災害造成約3億人(次)受災，倒塌房屋約300萬間，緊急轉移安置人口約800萬人，直接經濟損失近2000億元。

——十一屆全國人大常委會副委員長，中國科學院院長路甬祥：有效應對自然災害是一項重大課題

無人機遙感（民用應急領域）

遙感（RS-Remote Sensing）——不接觸物體本身，用感測器收集目標物的電磁波信息，經處理、分析後，識別目標物，揭示其幾何、物理性質和相互關係及其變化規律的現代科學技術。 換言之，即是“遙遠的感知”，按感測器搭載平台劃分，包括航天遙感、航空遙感、地面遙感。

無人機遙感（UAVRS）技術作為航空遙感手段，具有續航時間長、影像實時傳輸、高危地區探測、成本低、高解析度、機動靈活等優點，是衛星遙感與有人機航空遙感的有力補充，在國外已得到廣泛套用。其利用高分辨CCD相機系統獲取遙感影像，利用空中和地面控制系統實現影像的自動拍攝和獲取，同時實現航跡的規劃和監控、信息數據的壓縮和自動傳輸、影像預處理等功能，可廣泛套用於國家生態環境保護、礦產資源勘探、海洋環境監測、土地利用調查、水資源開發、農作物長勢監測與估產、農業作業、自然災害監測與評估、城市規劃與市政管理、森林病蟲害防護與監測、公共安全、國防事業、數字地球等領域。

無人機應急遙感

右圖無人機由田滄溟在原有設計和軍用靶機的基礎上，結合無人機遙感技術特點加以完善改進而來。可以出色完成遙感無人機航片採集，監控監管等任務。

無人機遙感技術由於其快速、巨觀、動態的顯著特點，可以很好地彌補傳統應急方法的缺陷。我們既可以從巨觀上觀測災區、災情以及因災導致的空氣、土壤、植被和水質狀況，應急救災、災情評估、災後治理工作提供決策依據，也可以實時快速跟蹤和監測突發環境污染事件的發展，及時制定處理措施，減少污染造成的損失。隨著遙感技術、信息技術、通信技術的綜合套用，遙感技術可在環境突發事件回響、污染源管理、環境質量評價、流域環境監測等多方面為環保部門服務，大幅度提高環保部門的管理，監督和服務水平。但無人機要做到這一點，則必須滿足以下條件：

安全性可靠性

在應急過程中，各種情況錯綜複雜，各種應急措施、應急編制各司其職，所有應急方式首先應該安全、可靠，不能“應急不成發添亂”。無人機具有輕小、滑翔保護、傘降保護功能，可以在很大程度上規避重大事故的發生。

機動性靈活性

機動靈活，快速出擊的回響的能力是應急遙感工作的生命線。缺失了快速回響的能力，應急將無從談起。無人機因為輕小，運輸、保存非常方便，越野能力強，起降場地要求低（100-150m平整馬路、平地甚至草地），能夠能夠在15-30分鐘內完成組裝、調試、起飛。對於起飛場地無法尋找到，或者事故常發地點，可通過使用彈射起飛、傘降。保證在1小時內獲取數據，2-3小時內經過數據分析提供應急決策支持。

多任務組合性

應急決策的準確性、科學性，要求決策支撐數據要多源、多樣，相輔相成。應急遙感不僅需要提供高解析度數碼航空影像（0.1米-0.5米），還需要提供實時傳輸回地面的視頻影像、紅外影像甚至雷達影像。這就對無人機多任務感測器及感測器快速換裝提出很高要求。 遙感感測器是根據不同類型的遙感任務，使用相應的機載遙感設備，如高解析度CCD數位相機、輕型光學相機、多光譜成像儀、紅外掃瞄器，雷射掃瞄器、磁測儀、合成孔徑雷達等。所以使用的遙感感測器應具備數位化、體積小、重量輕、精度高、存儲量大、性能優異等特點，無人機感測器實現模組化生產。

無人機應急遙感優勢

無人機遙感監測的快速、高效

針對應急事件無人機可立刻對測區進行大範圍監測業務，單台無人機日監測能力最高200-320平方公里，提高監測效率。l 在短時間內生成測區高清晰圖像數據和葉綠素A、水體透明度、富營養化等多種專題數據。l 污染事故發生後可快速提供三維水體污染狀況變化預估並發布，用於領導決策。

無人機遙感監測的直觀、全面

生成高清晰圖像可直觀辨別污染源、污染口、可見漂浮物等，並生成分布圖，為環境評價、環境監察提供依據。l 生成多光譜圖像可直觀、全面的監測地表水環境質量狀況，水質富營養化、水華、有機污染程度及清澈透明程度、排污口排水污染程度等信息的專題圖，從而達到對水質特徵污染物監視性監測的目的。l 通過三維圖像直觀、全面演示水域環境狀況；對污染物影響程度和範圍進行監測和預警，為水污染事故處理處置提供技術支撐。

無人機遙感監測的大尺度、巨觀性

無人機通過不同航高可實現高空間、大面積監測，也可實現低空間較小範圍精確監測。並可多架、多次同時對上萬平方公里測區進行監測。l 通過多光譜分析，得到大面積測區的各項監測數據，以面信息結合傳統點信息，從而為整個測區巨觀環境評價提供依據。l 三維仿真模擬能夠巨觀展示測區環境狀況，和測區污染物影響程度、範圍，為相關部門領導決策提供演示。

高解析度、處理速度快

影像解析度可以達到0.1-0.5米，解析度優於目前國內外所有的高解析度衛星影像數據；數據採集和處理速度快，國遙萬維具有國內最大的無人機採集能力，每天可採集和處理近4000平方公里無人機航片，目前累計作業面積已超過10萬平方公里。

相對成本較低，

兼具衛星影像的價格和航空影像的快速採集優勢，採用高性能自動處理技術，可完成數據的預處理、精加工及鑲嵌及高程數據生成，整體數據費用低。

系統集成性強

能與GIS及遙感套用系統方便集成，可快速搭建環保套用，能保障提供綜合和周期性的服務。

無人機應急遙感案例

地質災害

無人機應急遙感套用優勢首先在汶川地震中得到體現， 地震當時伴隨風雨交加，導致衛星數據無法獲取、大飛機飛行困難、獲取不到清晰的災區影像，災區成了盲區！而無人機採用雲下飛行、雲層間隙飛行、即時獲取了高分辨數碼影像，為無人機地震救災提供了第一手的支持信息！而後的玉樹地震無人機也起到了關鍵作用。

土石流應急救災、洪澇災害應急遙感。

重大環保事件

石油泄漏、重大環境污染、公共安全事故等。

套用與實踐

氣象監測與預報

無人氣象飛機可裝載遙感設備對溫度、濕度、氣壓、風速、風向和電場等氣象參數進行測量。目前，這方面的研究已取得大量成果，美國、澳大利亞、法國、中國等相繼研製了Perseus和Theseus、Aerosonde\FOX和Chacal、TF-1等UAV氣象遙感系統。

國土資源環境調查與城市管理

UAVRSS在國土資源環境調查與城市管理方面的套用主要是土地及資源調查與分類、環境監測、違章用地監測、城市交通管理等，已開展了大量研究實踐工作。例如，國土事業部門和相關公司利用UAV裝載小型高解析度數位相機對一些縣市開展土地資源調查，製作區域土地利用類型遙感圖，提供農村集體土地所有權確權測量依據，大大改善了傳統外業測量人為因素大、效率低、大範圍工作成本高、工作時間長等弊端，並經實地取樣測量檢驗證實，由UAV遙感信息處理所得數據在外業像控和內業整合後，能滿足工作精度要求，使UARSS逐步成為了國土資源管理的好幫手。

海事信息化建設與動態管理

海事工作與很多區域、城市發展密切相關。隨著國家提出建設長江黃金水道、北部灣、天津濱海新區、上海國際航運中心、海南生態旅遊島等戰略，海事工作正面臨日益上升的水上交通流量、愈加複雜的通航環境、嚴峻的航道水域污染監督與巡查形勢，而海事工作因科技和人員的制約，已不能滿足現勢條件下的海事管理。同時，各種新增安全隱患也逐漸成為海事部門必須面對的問題，因此，海事部門必須通過科技創新來應對海事工作發展中的新趨勢和新問題。

災害預報、監測與評估

在災害預報、監測與評估中，災害勘查與救援人員往往受制於災區環境風險，導致一時無法安全抵近的問題，而遙感無疑是一種快速部署、零傷亡的災情獲取技術手段。UAV 災害遙感監測作為遙感監測的一部分，很好地彌補了衛星遙感、航空遙感等對地觀測精度、時效和頻度上的不足，健全了對地觀測技術在災害中的套用。

國家海洋權益保障

近年來，我國周邊海域、海島礁等海洋國土與資源紛爭不斷，國家海洋局的公務活動處於複雜多變的環境中。許多重點海域（如釣魚島、南海、黃海等）和項目（春曉油田等）亟需進行多頻次、高精度的監視監測，但僅靠海監執法船和有人駕駛飛機、衛星難以實現人員安全、效費平衡和不間斷監視。因此，國家海洋局實施了“國家海域動態監視監測管理系統”的研究與建設，這項工作以UAVRSS動態監測為主要內容。