當前，隨著科學技術的快速發(fā)展，無人機的應用越來越廣泛。無人機作為一種比較先進的設備，主要是利用通信技術、無人駕駛技術和遙感技術等來實現(xiàn)自動化獲取空間信息的目的。同時對于獲取的相關數(shù)據(jù)進行有效的分析和處理，最終有效完成測繪工作。在海洋監(jiān)測過程中，無人機是重要的信息獲取平臺。本文主要對于無人機在海洋測繪過程中的應用前景進行分析，提出了一些建議，旨在更加有效地推動無人機在海洋測繪中的應用。
隨著科學技術的快速發(fā)展，在一定程度上推動了我國海洋事業(yè)的發(fā)展。建設數(shù)字海洋，更好地開發(fā)和利用海洋資源是當前的重要目標。這就需要建設具體的信息系統(tǒng)和信息基礎平臺，從而逐漸完善數(shù)字海洋中的空間數(shù)據(jù)相關基礎設施，更好地維護海洋權益和國家的安全。在使用無人機進行海洋監(jiān)測的時候，會使操作更加簡單，更加精準地獲取數(shù)據(jù)，從而進行更加有效的分析，實現(xiàn)科學化開展工作。
無人機在海洋測繪中應用的優(yōu)點
機動響應能力比較強。在海洋測繪工作中應用無人機具有諸多優(yōu)勢，首先就是無人機的響應能力比較強。在使用無人機開展工作的時候，無人機的機動靈活的優(yōu)勢就會得到有效的顯現(xiàn)。可以利用地面運輸工具進行運輸，先到達目標區(qū)域，然后進行拆分運輸和現(xiàn)場組裝。這樣會使發(fā)射的速度迅速加快，并且可以采用多種靈活的發(fā)射方式，對于環(huán)境的要求比較小。
操作簡單，目標明確。在海洋測繪工作中應用無人機，會給實際操作帶來諸多的便利，同時還能夠獲取更加準確的目標。在無人機技術迅速發(fā)展的背景下，其具體的操作變得更加智能化以及自動化。可以在有效控制飛行的基礎上，提前設計飛行的路線。并且在飛行的過程中可以很好地進行故障自動處理和診斷，把故障顯示出來。這樣就會在出現(xiàn)故障的時候，自動返航到相應的點上空，指導故障完全排除。這樣的優(yōu)勢為提升海洋測繪工作有效性奠定堅實的基礎。
成本小，危險系數(shù)低。在利用無人機開展海洋測繪工作的時候，投入的成本相對來說比較少，同時危險系數(shù)比較低。因為無人機的形體相對來說比較小，因此其在工作時的消耗也就會大大減少，危險性也就會大大降低。并且，操作無人機相對來說比較簡單，這樣就會避免浪費大量的時間來培訓操作員。此外，在日常的維護工作中，相對來說比較簡單，需要維修的時候費用也比較低。這樣的優(yōu)勢使無人機在海洋測繪工作中有更好的發(fā)展前景，其應用會更加便利。
獲取更加精準的數(shù)據(jù)。在海洋測繪工作中應用無人機，可以實現(xiàn)更加準確地獲取數(shù)據(jù)信息，可以很好地保證影像的高分辨率。在無人機上可以安裝高精度光電成像設備，這些設備可以實現(xiàn)傾斜成像、面積覆蓋以及垂直成像的功能，這樣就會使得所得的圖像空間分辨率可以達到厘米級別，很好地保證了數(shù)據(jù)的精準性。
無人機在海洋測繪中的應用和前景
實際應用。在利用無人機進行海洋測繪工作的時候，首先應該注重根據(jù)具體的任務要求，對于自然狀況以及已有的測繪成果等資料進行分析。根據(jù)收集到的信息資料和任務要求來規(guī)劃攝影航線，同時，應該注重制定相應的作業(yè)計劃，按照相關區(qū)域面積、分辨率和一些相片的精度來制定作業(yè)的方案。具體的作業(yè)方案內容包括對于測量區(qū)域進行勘察，明確具體的飛行高度，合理化選擇起降場地，明確具體的航線密度和方向，應該確定好迫降的場地。同時，還應該確定具體的監(jiān)控路線、參數(shù)，對于攝影相機進行定向的檢驗，明確具體的作業(yè)時間等。需要注意的是，在開展測繪工作的時候，應該盡可能選擇天氣晴朗和風速比較低的天氣，這樣可以獲得清晰度更好的相片。在航攝工作結束后，無人機返場后，相關人員應該注重利用飛行管理軟件處理設站點GPS坐標，對于飛行的具體質量進行有效的評價，明確攝影范圍內的目標區(qū)域。一旦出現(xiàn)不合格航線的時候，應該組織有效的補飛。最后的環(huán)節(jié)，應該注重對于無人機外業(yè)攝影得到的數(shù)字影像進行檢驗，進行有效的后期處理工作。
應用前景。當前，人類活動比較頻繁的海域主要就是近海岸、港口和河流入海口等地帶。受到一些人為因素和自然因素的影響，附近海域地形和地勢一直處于變化的狀態(tài)之中。其中，人為因素主要包括經濟的快速發(fā)展，人們的需求不斷增加，這樣就需要開發(fā)水路交界海域。自然環(huán)境主要表現(xiàn)為海岸侵蝕、入海口沖擊等使得入海口地形出現(xiàn)一定的變化。因此，應該注重加強相關海域的測繪工作，從而更加有效地指導相關人員參與到海域的開發(fā)和利用中。相對于傳統(tǒng)的測繪方法來說，使用無人機可以更加迅速地獲取測量結果，所獲得的的數(shù)據(jù)圖像的分辨率比較高。利用無人機進行測量，可以對于港口、海岸和入海口等海域輪廓有基本的了解，對于變化有更好的認識，對于以后的變化趨勢也會有很好的了解。利用無人機進行海洋測繪工作的時候，應用的范圍比較廣，具有諸多的優(yōu)勢，具有很好的應用價值。未來無人機的應用會更加規(guī)范和智能，更好地輔助海洋測繪工作。
結語：綜上所述 ，相對于傳統(tǒng)的海洋測繪技術，無人機具有諸多的優(yōu)勢，在海洋測繪工作中得到了非常廣泛的應用。一方面，無人機能夠搭載一些分辨率比較高的光電設備，這樣就會使獲取圖像的速度大大加快。另一方面，可以搭載一些性能比較好的視頻采集設備，從而更加有效地回傳采集的影像。無人機的應用可以有效保證海洋測繪工作的有效性，同時這也是未來海洋測繪工作的發(fā)展趨勢。希望通過本文的分析和介紹，能夠為無人機在海洋測繪工作中更好的應用奠定一定的基礎。
水環(huán)境監(jiān)測
近年來，水資源污染越來越嚴重。目前我國水質監(jiān)測主要依靠人工監(jiān)測和無人船監(jiān)測，人工監(jiān)測需要實地采樣，周期很長且需要消耗大量人力物力。目前最新出現(xiàn)的水質監(jiān)測船也有一定缺陷，如在水面收到嚴重污染或有大量漂浮物使無人船會受到阻礙和污染，但基于無人機技術的水質監(jiān)測采樣，較好的彌補了上述缺陷，且有助于水質監(jiān)理的高效化和精確化，提高了水質監(jiān)測的信息化水平，并最終達到水質監(jiān)理監(jiān)測自動化、信息化和現(xiàn)代化的目的。
水質抽樣檢測
以往的水質檢測，是利用人工進行，劃船到湖中間取水采樣，不僅花費大量人力物力，而且耗費時間長，工作效率低。
多旋翼無人機具有良好的穩(wěn)定性和操控性，定位準確、起降靈活，安全性高，可在其上搭載盛水容器和抽水裝置，根據(jù)匹配的位置信息點，飛行到湖中央上空后，在距湖面以上兩米空中進行取水。這樣有利于節(jié)約成本，而且工作效率高，能夠快速及時的發(fā)現(xiàn)湖水質量問題。
水域環(huán)境動態(tài)監(jiān)測
利用無人機技術，對水域實施動態(tài)監(jiān)測，能夠查明范圍內水域的變化情況，通過掌握的水域基礎數(shù)據(jù)來建立水域調查、水域統(tǒng)計及其他管理制度，逐步實現(xiàn)水域管理的信息化，滿足社會經濟發(fā)展和水域管理的需要。利用水域動態(tài)監(jiān)測結果，建立水域變化及非法水域占用資料，為水利管理提供依據(jù)。
水土保持監(jiān)測
我國也是世界上水土流失比較嚴重的國家之一，進行水土保持監(jiān)測和普查是一項十分艱巨而重要的基礎性工作，無人機遙感系統(tǒng)可完成對水土流失的成因、強度、影響范圍及其防治成效等的實時動態(tài)監(jiān)測。主要包括：區(qū)域地形地貌、自然植被、氣候條件等;工程項目挖填取棄土量，建設項目水土流失對周邊及下游環(huán)境造成的影響等。運用傳統(tǒng)的方法需要大量的人力、物力和時間，而利用無人機系統(tǒng)可迅速掌握情況，減少人員工作量，縮短巡檢周期，大大提高信息的實時性和準確性。
無人機因其機動靈活的起降方式、低空循跡的自主飛行方式、 快速響應的多數(shù)據(jù)獲取能力，在水利管理上具有巨大的應用前景，包括水域規(guī)劃、水利監(jiān)測與水利管理。無人機還能完成水情監(jiān)測、河道走向、水庫監(jiān)測、洪災區(qū)域檢查等，還能查看水毀橋梁、淹沒區(qū)域等情況。 水土保持是水利工程重要作用之一，由于水利工程規(guī)模較大，對水域內水土保持及水土流失情況進行統(tǒng)計，單純依靠人工處理，無法確保數(shù)據(jù)的準確性。可以利用無人機技術調查土壤侵蝕定量來完成水土保持的研究。由于土壤侵蝕原因及過程較為復雜，受到多種自然環(huán)境及人為因素影響，根據(jù)不同土壤侵蝕類型和影響因子的不同，參考土壤侵蝕房產因子指標，結合遙感技術及常規(guī)方法，在GIS中存取、表達和計算，完成土壤侵蝕定量的計算。利用無人機獲取的遙感圖像，對水土流失情況、現(xiàn)狀及發(fā)生特點和趨勢，進行科學分析并及時制定針對性改善策略，加快水土流失治理，確保水利工程的實際效用
水文檢測
固定翼無人機飛行高度5500米，巡航時間一個小時，適用于大面積的航拍與巡視。通過大范圍飛行快速巡查，第一時間掌握水利資源調查信息，掌握地面水資源用地信息以及水利資源調查成果，地面工作站根據(jù)實時航拍監(jiān)控數(shù)據(jù)可以清晰分析水文數(shù)據(jù)的實時動態(tài)。
水流流速檢測
無人機可搭載流速流量計，進行水體流速的測量。當無人機飛到水面上空時，將攜帶的流速流量計深入到水面以下三米左右處，進行水流速度測量，且測量的數(shù)據(jù)均會存儲在流量流速計中，過幾分鐘后，帶數(shù)據(jù)測量穩(wěn)定，可將無人機飛回，地面人員通過存儲的數(shù)據(jù)進行查看。
無人機在海洋中應用的優(yōu)越性
與船載設備調查、海面浮標等常規(guī)的海面監(jiān)測相比，利用無人機系統(tǒng)進行海洋監(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、環(huán)境條件惡劣的海區(qū)及由于政治原因不能直接去進行常規(guī)調查的海區(qū)。具有機動靈活、快速反應的優(yōu)勢，操作簡單，到達目標點速度快。
②無人機監(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。
③與遙感衛(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。
④具有更高的空間分辨率，無人機平臺高度靈活可變，遠低于衛(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。
⑥與有人機相比，無人機準備安排時間短，可迅速出動，占用空間相對小，方便乘載在船體上，并且可在危險任務中避免機員傷亡。
無人機海洋監(jiān)測應用
災害監(jiān)測：近年來，滸苔、赤潮、海冰、風暴潮等海洋自然災害頻發(fā)，不斷影響我國沿海地區(qū)的生產和生活，造成了巨大的經濟損失。然而，對這些災害缺乏全面、及時的信息掌握，造成預報不及時、監(jiān)測不準確和處置不合理等結果。利用無人機搭載遙感傳感器攝取災害區(qū)影像，搭載攝像設備拍攝現(xiàn)場實時視頻，獲取災情信息比其他常規(guī)手段更加快速、客觀和全面，能夠達到災前預報、災中監(jiān)控、災后評估“三效合一”的監(jiān)測效果。
災前預報：利用無人機在災害頻發(fā)時段加強對海域的巡檢，視察防暴大堤是否受損，調查滸苔、赤潮、海冰的分布，預測走向，及時向可能受到危害的地區(qū)發(fā)布災害預警；并且可通過長時間的觀測，掌握災害發(fā)生的規(guī)律，以便在后期做到提前預知，采取應對措施。
災中監(jiān)控：在海洋災害發(fā)生時，一方面，通過無人機調查災害發(fā)生的范圍、程度，制定合理的消災方案，另一方面，利用無人機在空中獲取的實時遙感影像、視頻，布置消災方案，指揮消災任務，觀察消災成效。
災后評估：與GIS 技術相結合，對無人機獲取的受災海域遙感數(shù)據(jù)分析，提取受災范圍、受災等級、損失程度等量化信息，指導災后補救和后期防范。
無人機在海洋測繪中的應用
港口、河流入海口、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，隨著經濟的發(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，入海口沖擊、淤積等原因造成入海口地形變更。加強對這些海域的測繪，對指導人們的開發(fā)和利用具有重要意義。
利用無人機進行海洋測繪，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、入海口、港口等海域的輪廓線及其變化，結合GIS 技術對面積、長度、變化量等量化分析并預測變化趨勢。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，為風暴潮的預警提供參考。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)反演中的應用
海洋是全球氣候變化中的關鍵部分，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)、海洋動力學研究的重要輸入參數(shù)。遙感技術是快速大范圍監(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、入海口海水鹽度變化、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、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)。
無人機配備高清照相機、攝像機及自動跟蹤設備，可以執(zhí)行海上溢油應急監(jiān)控、肇事船舶搜尋、遇險船舶和人員定位、海洋主權巡查等任務，能夠快速到達事故現(xiàn)場，立體地查看事故區(qū)域、事故程度、救援進展等情況，即可回傳影像和視頻，在事故調查、取證等工作中為事故救援決策提供實時、準確的信息，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，我國利用無人機進行海域巡檢、監(jiān)管已經開始進入業(yè)務階段。
