一、无人机遥感（gǎn）在气（qì）象（xiàng）监（jiān）测中（zhōng）的应用

无人（rén）气（qì）象飞机可装载遥（yáo）感设备对温度、湿度、压强等气象参数（shù）进行遥感测定, 而且这方面的研究取 得了一定的成果（guǒ）。美国在20世纪60年代就（jiù）开始采用名为Com pass Cope 的遥（yáo）控飞行器(RPV)即无（wú）人机（jī）代替气象飞机 WC -130 作为（wéi）空中气象侦查平台通过 1970 年到 1974 年 5 年（nián）的飞行试验,认为（wéi）无人机有诸多优点可以代替（tì）气象卫星。

在世界（jiè）气象组织(WMO)大气探测委员会和（hé）国际科学联（lián）盟理事会支持下,国外提出了微型无人（rén）驾驶探空飞机发展计划。中国（guó）气象局也将微型无人驾驶飞机探空的研究工作（zuò）列入“八五”计划。马舒庆等（děng）用（yòng）GPS导（dǎo）航（háng）无人机（jī）携带数字电子探空仪在河北省怀（huái）来县和南（nán）昌北郊南昌（chāng）新机场两（liǎng）地进行了1000m 和 3000m 的高度（dù）探测试验（yàn）,并将风速测（cè）量结（jié）果与探空站雷（léi）达测得的结果进行（háng）比较和两种测量技术所得（dé）的（de）结果非常接近（jìn）,且温度（dù）、气（qì）压、湿（shī）度和测量精度也都达到设计指标（biāo）。

昆明俊鹰无人机等利用（yòng）微（wēi）小（xiǎo）型（xíng）无人机探（tàn）测（cè）气象参数,该（gāi）方法可（kě）以在空中长时（shí）间、大区域（yù）连续监（jiān）测天气变化得（dé）到高精度测量结果。

二、无人机遥感在资源调查（chá）与监测中应用

无人机（jī）遥感在资源调查与监测方面（miàn）的应（yīng）用（yòng）主要是土（tǔ）地、资源调查与分类,环境监测等。

广（guǎng）西气象减灾（zāi）研（yán）究所的马（mǎ）轮基等（děng）2002年利用装（zhuāng）载（zǎi）佳能EOS 300D型数码（mǎ）照相机的（de）无人机对广西（xī）武鸣县进（jìn）行土地资源调（diào）查 ,得到的武鸣（míng）县城区（qū）域土地利用遥感图。经实地取样（yàng）测（cè）量检验定位平（píng）均偏（piān）差 1 m ,最大（dà）偏差 2 m ,水（shuǐ）平方向上（shàng）长（zhǎng）度变形小于 1 %, 基本没有（yǒu）角度变（biàn）形 。

2003 年中（zhōng）国测绘（huì）科学研究院研制（zhì）完（wán）成的 UAVRS — Ⅱ型低空无人机遥感监测系统选用高分辨率面阵 CCD 数码相机作（zuò）为主要遥感设备 ,实现了大（dà）比（bǐ）例尺航摄的面积覆盖 ,并通过国土资（zī）源部组织的部级验（yàn）收。谢彩香（xiāng）等（děng）根据中药资源分布特点利用无人机（jī）进行抽样调（diào）查 , 结合（hé）航天遥感计（jì）算中药资源的总量, 大大节省了成本（běn）,并使其结果具有统计学（xué）的（de）可靠性。

台湾大学理（lǐ）学院空间信（xìn）息研究中心利用（yòng）无人（rén）机拍摄低空大比例尺图像（xiàng） ,配合 FORM OSA T2 分类进行异常提取, 解译桃园县非法废弃堆积物（wù）(固体（tǐ）垃圾等), 用（yòng）于环境污染和执法调查。朱子豪等 2004 年使用无人机（jī）携（xié）带大面（miàn）阵数码相机（jī）在台（tái）湾盐（yán）寮福隆海岸（àn）进行追踪（zōng）调查, 对沿岸（àn）环境、土（tǔ）地、厂房、污（wū）染等（děng）进行了监（jiān）测（cè）。

2004 年 4 月,马轮基等（děng）以1200 m 的（de）飞行高度对（duì）武汉市东湖南半部的“雁中咀” 、“磨山”附近水域进行无人机遥感监测,得（dé）到三个区域的（de）湖水水色的差异情况图,并（bìng）分析了东湖南半部水域水质情况。

三（sān）、无人机（jī）遥感（gǎn）在测量方面的应用

昆明（míng）俊（jun4）鹰无人（rén）机远赴非洲（zhōu）、丽江大峡谷等（děng）自然条件（jiàn）恶劣配件工具奇缺的国内外（wài）航（háng）拍（pāi），凭着丰富的航拍经（jīng）验及认真（zhēn）充分的准备，成功完成航测（cè）任务！

马瑞升（shēng）等（děng）在（zài）分析（xī）无（wú）人机遥感影像几（jǐ）何变形理论基础（chǔ）上,利用标（biāo）准图形垂直摄影法（fǎ）标定相机, 建立（lì）相机误（wù）差纠正模型 ;使用大比例尺地形（xíng）图作为底图, 通（tōng）过（guò）同名点配准纠正航摄影像, 全过程不使用（yòng）外（wài）方位元（yuán）素 ,最（zuì）终影像经实际检验, 单点定位平均误差为（wéi） 1.0 m 左右, 且（qiě）基本没有角（jiǎo）度变形（xíng）。崔红（hóng）霞等 2005 年进行了单相机无人机航摄试（shì）验, 结合常规（guī）的摄影测量（liàng）方法对航（háng）片进行后（hòu）处理（lǐ）, 结果表明:其相对定向误差为 0.008 pixel , 最大误差为 0.019 pixel ;绝对定向（xiàng）的平面误差 0.111 mm , 高（gāo）程误（wù）差 0.117 mm 符合（hé）摄（shè）影（yǐng）测量的精度要（yào）求。

孙凡等利用光校（xiào）参数和软（ruǎn）件（jiàn）配准法对无人（rén）机多光谱成（chéng）像（xiàng）仪图（tú）像进行校正（zhèng）、彩色合成和图像配准 ,并在此基础上提（tí）出采用（yòng）光校参数法与软件配准法相结合可得到更好的配准效果。宋姝婧等在（zài） M apObjects 控件和（hé） MS Visual Studio.Net 开发环境下实现（xiàn）了无人机遥感航迹实时显示。勾志阳等（děng）人从像（xiàng）片（piàn）重迭度、航带弯（wān）曲、像片旋转角及（jí）航高差（chà）等方面对无（wú）人机航空摄影质量进（jìn）行评（píng）定 ,绘制了无人机实飞航迹与预设航（háng）迹（jì）,显示了无人机的定（dìng）点拍摄效果 ,结果（guǒ）说明无（wú）人机（jī）空（kōng）中摄影质（zhì）量可满足摄影测（cè）量的基本要求（qiú）。

四、无（wú）人机遥感在突发事件处理中的应用

如何应对突发事件(如交通火灾、大（dà）型输油管（guǎn）道火灾、森（sēn）林火（huǒ）灾、核电站（zhàn）险情救援（yuán）等)常常是一个令人头（tóu）疼的问题, 无人机以（yǐ）其高（gāo）机动性能为（wéi）人们应对突发事（shì）件提供（gòng）了新（xīn）的途径。

当火（huǒ）灾现场情（qíng）况复杂或者受现场环境限制时,消防（fáng）员无法靠近现场作战, 指挥员无法（fǎ）了解现场（chǎng）情况（kuàng）,无法制（zhì）定（dìng）快速有效的作战方（fāng）案。无（wú）人（rén）机最突出的优（yōu）点在于它可以用最（zuì）短的时间 ,最（zuì）大限度（dù）地接近灾情现场 ,提供（gòng）最（zuì）直接、最真实的第一手数据, 观测到消（xiāo）防人员无法（fǎ）抵（dǐ）达（dá）的区域, 监视灾（zāi）情发展（zhǎn）为制定（dìng）有效的作战方案提供依据。

美国运输部示范性（xìng）地建（jiàn）立了基于无人（rén）机的遥（yáo）感系（xì）统, 将其应用（yòng）于快速（sù）获取（qǔ）道路运输网络的图像并（bìng）对所得（dé）信息进行快（kuài）速分析（xī） , 应用无人机取得近实（shí）时遥感影像对地震后出现问题的（de）道路、桥梁（liáng）进行评估,用以快速确定震后救灾的路线。

美国 Nicolas Lew yckyj 等人利用无（wú）人（rén）机遥感在（zài）北（běi）卡罗莱纳洲进行（háng）自然灾害调（diào）查 ,通（tōng）过（guò）正射影像处理与（yǔ）分析准确评估场房和村庄的损失, 显示了无人机遥感具有的（de）快（kuài）速反映能力, 为灾（zāi）害的治理提（tí）供了及时、准确的（de）数。日本减灾组织使（shǐ）用 RPH1和YA NMAHA无人机携带高（gāo）精度数码摄（shè）像机和雷达（dá）扫描仪对正在喷（pēn）发的火山进行调查（chá） ,抵达（dá）人们（men）难以进入的地区快速（sù）获取现场实况, 对灾（zāi）情进行（háng）评估。

之后,日本（běn）环（huán）境省又（yòu）利用 YAM AHA 无人机加载核生化传感器进行核污染监（jiān）测 ,对不同地理环境, 不同埋藏深度的辐射源的辐射强度的（de）反（fǎn）映能（néng）力进行量化研究,为核电站及其他（tā）核设施的管理提供基础数（shù）据。马瑞升等开发（fā）了一套（tào）微型无人机空中火（huǒ）情监测系统 ,并开发了相应的地面监测（cè）软件,经过试验该系统已具备（bèi）单架次（cì）可完成半径（jìng） 30 km以内 , 面积 80 ～100km2 林（lín）区（qū）巡护（hù）任（rèn）务。

无人机也可（kě）应（yīng）用于我国防（fáng）汛检查中（zhōng）, 可以立体地查看蓄滞洪（hóng）区的地形、地（dì）貌、水库、堤（dī）防险工险段。遇到险情时,可以实时传递影像等信息,监视（shì）险（xiǎn）情（qíng）发展 ,为防汛决策提供准确的信息 ,大大地（dì）降低防汛人（rén）员工（gōng）作的风险,有效地提高工（gōng）作效率。2004 年 7 月马轮基（jī）等（děng）对暴（bào）雨引（yǐn）起广（guǎng）西桂平（píng）市（shì）蒙圩镇（zhèn）洪涝灾害调查（chá）进行无人（rén）机遥（yáo）感监测 ,第（dì）一时间得（dé）到了洪涝区、退（tuì）水区、非洪涝区等信息的遥感图 ,创造国内首次利用自控微（wēi）型无人驾驶飞机对洪涝灾害的遥感监（jiān）测的记录。

五、存在问题与应用（yòng）展望

无人机遥（yáo）感（gǎn）作为一项（xiàng）空间数（shù）据采集的重要手段（duàn） ,具有（yǒu）续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本（běn）低（dī）、机动灵活等优点,已成为卫星遥感与有人机航空（kōng）遥感（gǎn）的有力补充。随着无人（rén）机遥感（gǎn）技（jì）术不（bú）断发展和（hé）无人机市场逐渐成熟 ,无（wú）人机遥感将成为未来的主要航空遥（yáo）感平台之一,已经成为（wéi）世界各国争相研究的热点（diǎn）课题。然而 , 要使（shǐ）无人机成为理想（xiǎng）的遥感平台 ,还有多个关（guān）键技术需（xū）要（yào）解（jiě）决（jué） :

(1)起降技（jì）术改善与抗风性能提高（gāo）在林业等许多行业（yè）的应用（yòng）以及突发事（shì）件的（de）处置中 ,工作环（huán）境（jìng）一般（bān）在山区（qū）, 平坦地少 ,树木、电杆（gǎn）、房屋多,对（duì）于需要滑（huá）跑（pǎo）、滑降（jiàng）的（de）较大型的无人（rén）机来说, 往往难以（yǐ）找到符合起飞（fēi）要求的场（chǎng）地。在（zài）不（bú）满足正（zhèng）常起降条件的情况下勉强（qiáng）起（qǐ）降会大大增（zēng）加飞机（jī）损坏（huài）的可能性（xìng）。

如（rú）果使用小、轻型无人（rén）机（jī）则由于飞行高度低 ,在（zài）低空作业时受（shòu）风速、风向（xiàng）影响大。一般提高抗风性（xìng）能的方（fāng）法是增加（jiā）飞机重量, 但起降要（yào）求提高且无人机的载荷非常有限, 同时能耗增大。

所以如何很好的利用弹射起飞（fēi）、撞（zhuàng）网回收技术降低无人机对起飞场地的（de）要求以及在不增加重量或尽量（liàng）轻的（de）条件下如何通过改进设计和提高飞行控（kòng）制技术来提高抗 风性能保证飞行的稳（wěn）定性 ,这均是无（wú）人机成为理想的遥感平台一个急需解决的（de）问题。

(2)传感器及其姿态控制技（jì）术由于无人机的（de）载荷非常（cháng）有限, 要完成高精度的航摄任务需要高精（jīng）度的传感器 , 而传统（tǒng）传感器（qì）往往在体积、重量（liàng）等方面的（de）限制可（kě）供选择的不多, 因此需要研究（jiū）开发适合无人机搭载的小、轻型传（chuán）感器充（chōng）分利用（yòng）无人机（jī）的（de）有限载（zǎi）荷;

再则,如何使遥感传感器的控制（zhì）系统能够根据预先设定的航摄点、摄影比例尺、重迭度等（děng）参数以及飞行控制系（xì）统实时提（tí）供的飞行高度、飞行（háng）速（sù）度等数据自动计算并（bìng）自动控制（zhì）遥感传感（gǎn）器的工作 ,使获取的（de）遥（yáo）感数据在精度、比例尺、重（chóng）迭（dié）度等方面满足遥感的技术要求还需进一步（bù）研究。

(3)遥感数（shù）据传输（shū）存储（chǔ）技术无人驾驶飞（fēi）行器搭载的主要遥感（gǎn）传（chuán）感器为面阵CCD 数字相机,而目前国内市场上的小型专业级数字（zì）相机还不能达到量测相机的要求 ,所以,为（wéi）使获（huò）取的遥感影像能够（gòu）满足大比（bǐ）例（lì）尺测图（tú）的精度, 应（yīng）根据（jù）相机的几何成像模型 ,作相关的检（jiǎn）校工作,得到相机的内外参数,必要时需（xū）要采用特殊的检测手（shǒu）段 ,测定（dìng）每个像元的畸（jī）变量（liàng）。

另外,大面阵 CCD 数字（zì）相机获取的影像数据量较大, 需开发专用的数（shù）据传输和存储系统。飞行器的测（cè）控数据和遥感（gǎn）数据需要实时传输（shū）时还可以通过（guò）卫星通讯来（lái）实现。

(4)遥感数据（jù）的后处（chù）理技术目（mù）前（qián）的无人驾驶（shǐ）飞行器遥感系统多使用（yòng）小型（xíng）数字相（xiàng）机作为机载遥感设（shè）备 ,与传统（tǒng）的航片相比 ,存在像幅较小、影像数量多等问（wèn）题 ,所以应针对（duì）其遥感影（yǐng）像的特（tè）点以及相机（jī）定标参（cān）数、拍摄（shè）时（shí）的姿（zī）态数据和关几何模型对图像进行几何和辐（fú）射（shè）校正（zhèng）, 开发出相（xiàng）应的软件进行交互式的处理。

同时还应开发影像自动识别和快速拼接软件（jiàn） ,实现影像质量、飞行质量的快（kuài）速（sù）检查和数据的快（kuài）速处理, 以满足（zú）整（zhěng）套无人机遥感系（xì）统实时（shí）、快速（sù）的（de）技术（shù）要（yào）求。

无（wú）人机作为（wéi）一种（zhǒng）新（xīn）型的遥感平台将得到广（guǎng）泛应用（yòng）。目前最常用的遥感平台是卫星和有人（rén）驾驶的（de）飞机,无人机平台已渐渐显露出它的（de）重要性（xìng）。遥感（gǎn）发展的一个（gè）总的方向是高空间分辨率（lǜ）、高光谱分辨率和高时间分（fèn）辨率（lǜ）。航天平台由（yóu）于接收的电磁（cí）波必须（xū）要通过大（dà）气层, 所以（yǐ）必定受到云层和地面天气（qì）的影响,所（suǒ）以通过缩短重访（fǎng）周（zhōu）期来提高时间分辨率（lǜ）是很难达到目的的。而无人（rén）机在（zài）云层下方（fāng）,受云层（céng）的影响很小,在多（duō）云（yún）天气甚至（zhì）阴天也能（néng）执行航摄任务。所（suǒ）以无人机（jī）遥感在提（tí）高（gāo）时间分辨率方面（miàn）具有独特的优势。

在提高（gāo）空（kōng）间分辨率方面, 无人（rén）机同样具（jù）有优势。随着多光谱传感器水（shuǐ）平的提高, 重（chóng）量和（hé）体积下降 ,无人机遥感在（zài）提高光谱分（fèn）辨率方面同样具有潜力（lì）。无人机遥感（gǎn）将在（zài）下（xià）列方面发挥作用:

(1)突（tū）发事（shì）件及灾害监测

(2)突发事件（jiàn）及灾害的发（fā）生（shēng）往往容易导致环境发生改变,使（shǐ）救援人员（yuán）快速亲临现场制定解决方案的可能（néng）性（xìng）降低,而通过（guò）无人（rén）机遥感一方面可及时（shí）迅速（sù）地获取突发事件及灾害的信（xìn）息为制定方案提供依据, 另一方面又（yòu）无（wú）需人员伤亡且受天气影响小。

如2008 年“5.12” 汶川地震（zhèn）后, 由于地震（zhèn）影响地球（qiú）磁场 ,造成无线电和微波（bō）通讯的干（gàn）扰甚（shèn）至中断,紊乱的电磁波会（huì）对飞机仪表产生极大的（de）影响, 同（tóng）时天（tiān）气（qì）不好 ,地形（xíng）复杂 ,所（suǒ）以通（tōng）过有（yǒu）人驾驶飞机去（qù）获（huò）取地面情况十分危险。而要及时获取航（háng）天遥（yáo）感数（shù）据又几（jǐ）乎不可能。而（ér）无人机则因为无人员伤（shāng）亡之虑 , 受天（tiān）气影响（xiǎng）又很小 ,所以无人机发挥了独特的作（zuò）用（yòng）。其他突发事件 ,如（rú）森林火灾扑火指挥、冰（bīng）雪灾害、洪涝、核电站险情救援等,无人机遥感将（jiāng）发（fā）挥越来越大的（de）作用。

(3)高时效性的资源监（jiān）测

资源监测已经由传统的获取（qǔ）资源的（de）数量、位置方面向资（zī）源（yuán）的（de）动态变（biàn）化监（jiān）测方向发展, 而无（wú）人机具有高（gāo）时（shí）效性 ,能（néng）第（dì）一时间获取资源变（biàn）化数据,将在以后的（de）林业资源（yuán）(如（rú）林地（dì）面积变化、木（mù）材（cái）资源变化、野生动（dòng）物监（jiān）测等)、生态环境（jìng）、森林防火等方面发挥其他遥感平台所不能比（bǐ）拟（nǐ）的优势。

(3)病虫害、外（wài）来入侵（qīn）生物监（jiān）测（cè）

随着（zhe）全球经济一体化速度（dù）的加快和（hé）国际间贸易往来的增多 ,林业（yè）有害生物入侵、扩散、成灾的（de）压力不断增加。新的外来有害生（shēng）物入侵频繁, 威胁加剧; 已入（rù）侵的松材线虫病（bìng）等（děng）有害（hài）生物正（zhèng）也在不断蔓（màn）延。利（lì）用遥感特别是（shì）无人机（jī）遥感、地理信息（xī）系统和全球定位（wèi）系统、计（jì）算机网络信息技（jì）术等高新（xīn）技术手段 ,组（zǔ）建病虫害和外（wài）来（lái）入侵有害生物的监测预警技术（shù）体系 ,研究生物灾（zāi）害的发生危（wēi）害动态（tài）、风险评估及预测预报,保护生（shēng）态（tài）安（ān）全将成为未（wèi）来研究的新热点。

(4)新农村规划、建（jiàn）设

建（jiàn）设社会主（zhǔ）义新农村 ,是构建社会主义（yì）和（hé）谐社会的（de）重要基础（chǔ）,而无人机（jī）适合在建（jiàn）筑物密集的（de）城市（shì）地区和地形复杂地（dì）区应用, 必将（jiāng）在（zài）大量城镇规划、道路桥梁测量、新农村建设、国土（tǔ）资源调查、舰载化（huà）的海（hǎi）岛测绘等（děng）诸多领域发挥积极作用。（无人机频道）

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