
當前,隨著科學技術的快速發展,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自動化獲取空間信息的目的。同時對于獲取的相關數據進行有效的分析和處理,最終有效完成測繪工作。在海洋監測過程中,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展,在一定程度上推動了我國海洋事業的發展。建設數字海洋,更好地開發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和信息基礎平臺,從而逐漸完善數字海洋中的空間數據相關基礎設施,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測的時候,會使操作更加簡單,更加精準地獲取數據,從而進行更加有效的分析,實現科學化開展工作。
無人機在海洋測繪中應用的優點
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勢就會得到有效的顯現。可以利用地面運輸工具進行運輸,先到達目標區域,然后進行拆分運輸和現場組裝。這樣會使發射的速度迅速加快,并且可以采用多種靈活的發射方式,對于環境的要求比較小。
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展的背景下,其具體的操作變得更加智能化以及自動化??梢栽谟行Э刂骑w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。這樣的優勢使無人機在海洋測繪工作中有更好的發展前景,其應用會更加便利。
獲取更加精準的數據。在海洋測繪工作中應用無人機,可以實現更加準確地獲取數據信息,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,很好地保證了數據的精準性。
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。根據收集到的信息資料和任務要求來規劃攝影航線,同時,應該注重制定相應的作業計劃,按照相關區域面積、分辨率和一些相片的精度來制定作業的方案。具體的作業方案內容包括對于測量區域進行勘察,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控路線、參數,對于攝影相機進行定向的檢驗,明確具體的作業時間等。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域。一旦出現不合格航線的時候,應該組織有效的補飛。最后的環節,應該注重對于無人機外業攝影得到的數字影像進行檢驗,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??诘鹊貛АJ艿揭恍┤藶橐蛩睾妥匀灰蛩氐挠绊懀浇S虻匦魏偷貏菀恢碧幱谧兓臓顟B之中。其中,人為因素主要包括經濟的快速發展,人們的需求不斷增加,這樣就需要開發水路交界海域。自然環境主要表現為海岸侵蝕、入??跊_擊等使得入海口地形出現一定的變化。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和利用中。相對于傳統的測繪方法來說,使用無人機可以更加迅速地獲取測量結果,所獲得的的數據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,具有諸多的優勢,具有很好的應用價值。未來無人機的應用會更加規范和智能,更好地輔助海洋測繪工作。
結語:綜上所述 ,相對于傳統的海洋測繪技術,無人機具有諸多的優勢,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。
水環境監測
近年來,水資源污染越來越嚴重。目前我國水質監測主要依靠人工監測和無人船監測,人工監測需要實地采樣,周期很長且需要消耗大量人力物力。目前最新出現的水質監測船也有一定缺陷,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測采樣,較好的彌補了上述缺陷,且有助于水質監理的高效化和精確化,提高了水質監測的信息化水平,并最終達到水質監理監測自動化、信息化和現代化的目的。
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。這樣有利于節約成本,而且工作效率高,能夠快速及時的發現湖水質量問題。
水域環境動態監測
利用無人機技術,對水域實施動態監測,能夠查明范圍內水域的變化情況,通過掌握的水域基礎數據來建立水域調查、水域統計及其他管理制度,逐步實現水域管理的信息化,滿足社會經濟發展和水域管理的需要。利用水域動態監測結果,建立水域變化及非法水域占用資料,為水利管理提供依據。
水土保持監測
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監測。主要包括:區域地形地貌、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境造成的影響等。運用傳統的方法需要大量的人力、物力和時間,而利用無人機系統可迅速掌握情況,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、 快速響應的多數據獲取能力,在水利管理上具有巨大的應用前景,包括水域規劃、水利監測與水利管理。無人機還能完成水情監測、河道走向、水庫監測、洪災區域檢查等,還能查看水毀橋梁、淹沒區域等情況。 水土保持是水利工程重要作用之一,由于水利工程規模較大,對水域內水土保持及水土流失情況進行統計,單純依靠人工處理,無法確保數據的準確性。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,受到多種自然環境及人為因素影響,根據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、現狀及發生特點和趨勢,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,地面工作站根據實時航拍監控數據可以清晰分析水文數據的實時動態。
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,且測量的數據均會存儲在流量流速計中,過幾分鐘后,帶數據測量穩定,可將無人機飛回,地面人員通過存儲的數據進行查看。
無人機在海洋中應用的優越性
與船載設備調查、海面浮標等常規的海面監測相比,利用無人機系統進行海洋監測具有許多獨特的優點:
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、環境條件惡劣的海區及由于政治原因不能直接去進行常規調查的海區。具有機動靈活、快速反應的優勢,操作簡單,到達目標點速度快。
②無人機監測覆蓋范圍廣,由傳統監測手段的定點監測擴展為面狀監測,更有利于獲取綜合、全面的海量信息。
③與遙感衛星相比,無人機具有更高的時間分辨率,重訪時間靈活,在環境允許的情況下即可執行任務。
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。
無人機海洋監測應用
災害監測:近年來,滸苔、赤潮、海冰、風暴潮等海洋自然災害頻發,不斷影響我國沿海地區的生產和生活,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影像,搭載攝像設備拍攝現場實時視頻,獲取災情信息比其他常規手段更加快速、客觀和全面,能夠達到災前預報、災中監控、災后評估“三效合一”的監測效果。
災前預報:利用無人機在災害頻發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發布災害預警;并且可通過長時間的觀測,掌握災害發生的規律,以便在后期做到提前預知,采取應對措施。
災中監控:在海洋災害發生時,一方面,通過無人機調查災害發生的范圍、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據分析,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??凇⒔0兜人懡唤绲貛侨祟惢顒酉鄬︻l繁的海域,在人為因素和自然因素的作用下,這些區域的地形地勢變化也比較頻繁。在人為因素方面,隨著經濟的發展和需求,人們對水陸交界海域的開發利用度不斷增強,例如填海造地、養殖區擴展、港口平臺搭建等;在自然環境因素的作用下,海岸侵蝕造成海岸線變更,入??跊_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,對指導人們的開發和利用具有重要意義。
利用無人機進行海洋測繪,比傳統的測繪方法速度快,并能深入海水區域,獲取的遙感數據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 實時測量填造區域,指導工程的實施。利用SAR和高光譜遙感數據可以探測淺海區域的海底地形,繪制海底地形圖。利用LiDar 數據建立海岸線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據,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、海面濕度等環境參數是全球氣候變化、全球水循環、海洋動力學研究的重要輸入參數。遙感技術是快速大范圍監測海洋環境參數的有效手段,可以對海洋長時間連續觀測,為氣候變化、水循環和海洋動力等研究提供依據數據。
無人機可以監測局部重點海域的環境參數,是衛星遙感大范圍監測的重要補充,為海洋區域氣候、海洋異常變化、海洋生物環境、入??诤K}度變化、沿海土地鹽堿化等研究提供數據信息。無人機獲取的海洋環境參數還可以為海上油氣平臺、浮標、人工建筑等耐腐蝕性、抗凍性研究提供數據支持。
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據,利用海洋參數的定量遙感反演算法模型反演海洋的各個參數。目前,反演模型大多是統計模型,利用遙感數據與反演的海洋參數之間建立起統計關系,通過統計回歸的方法可以反演得到海洋溫度、濕度、鹽度等環境參數。
無人機配備高清照相機、攝像機及自動跟蹤設備,可以執行海上溢油應急監控、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場,立體地查看事故區域、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,監視事故發展,是海事監管救助的空中“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;一旦發生危險,不會危及參與搜救人員的生命,最大限度地規避了風險,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、監管已經開始進入業務階段。

