近年来,搭载照相设备等任务载荷、由飞手遥控或利用飞控系统自主控制飞行的无人机平台,在测绘、减灾应急等遥感应用领域日益发挥重要作用,成为遥感家族的新成员。无人机因其小巧机动、低空飞行、时空分辨率高、载荷配置多样灵活等特点,被称为遥感家族的“小精灵”。但,这个“小精灵”却有大用处!
1百年研发史,应用如火如荼
无人机,通常引用的英文名称为UnmannedAerialVehicle(UAV)。一般是指由动力驱动、不搭载操作人员的一种空中飞行器,采用空气动力为飞行器提供所需的升力,能够自主或遥控飞行,既能一次性使用也能进行回收,能够携带杀伤性或非杀伤性任务载荷,如拍照、撒播药物、播放声音等。
无人机可以按使用功能、气动布局、动力类型、大小重量、飞行速度、活动半径、飞行高度等方法进行分类。
按使用功能划分,无人机可分为军用无人机、民用无人机和消费无人机。军用无人机又可分为侦察无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、攻击无人机及无人靶机等类型;民用无人机可分为各种用途的巡查、监视、测绘和探测无人机以及农用无人机等;消费无人机主要用于个人航拍、游戏等休闲用途。
按气动布局划分,无人机可分为固定翼类无人机、旋翼类无人机、扑翼无人机和复合式布局等类型。固定翼类无人机飞行时靠动力装置产生前进的推力或者拉力,产生升力的主翼面相对于机身固定不变,主要有常规布局、鸭式布局、无尾或飞翼布局、三翼面等形式;旋翼类无人机产生升力的旋翼桨叶在飞行时相对于机身是旋转运动的,又可分为无人直升机、多旋翼无人机和无人旋翼机,前两种形式的无人机旋翼由动力装置直接驱动,可垂直起降和悬停,无人旋翼机的旋翼则是无动力驱动;扑翼类无人机靠机翼像小鸟的翅膀一样上下扑动来获取升力和动力,适合于小型和微型的无人机;复合式布局无人机由基本类型组合而成,主要包括倾转旋翼无人机和旋翼/固定翼无人机等。
按照动力类型,无人机主要分为油动力无人机和电动力无人机两种,近几年也有以太阳能和氢燃料电池作为核心动力的无人机不断被研发出来。
按大小重量划分,无人机可分为微型无人机、轻小型无人机、小型无人机、中型无人机和大型无人机。微型无人机重量一般小于1千克,尺寸在15厘米以内。轻小型无人机重量一般在1~7千克之间,小型重量一般在1~200千克之间,中型无人机重量一般在200~500千克。
2遥感新平台,尽显独特优势
发展迅速的无人机目前已成为一种新兴的遥感平台,在搭载各种遥感器后,被广泛应用于国土航测、农林植保、大气探测、灾害救援、国防安全等领域。
无人机遥感具备超高分辨率、高频次获取能力,可以与卫星遥感形成能力互补。相比于有人机遥感,又具有较高的性价比和机动性。无人机遥感具备的实时观测能力,是目前卫星遥感观测平台很难实现的。
特别值得一说的是,无人机遥感在灾害遥感监测中发挥了关键作用。在近些年的重大自然灾害应急事件中,都能看到无人机的身影:2008年汶川地震灾后救援中,无人机遥感技术投入使用;之后的重大自然灾害,如四川茂县滑坡、大连泄油事件、天津港重大危化品爆炸事故等应急救灾中,无人机都发挥了重要作用。
3“遥感+”应用,拓展服务领域
在“遥感+即时定位与地图构建技术(SLAM)”方面,无人机与SLAM的结合使得无人机的导航和避障得到增强,在无人机智能化数据获取与自主飞行上具有重要应用前景。
在“遥感+决策和执行技术”方面,实现“无人机遥感+识别+任务规划+执行任务”一体化完成。例如,无人机遥感可以实现田野农情遥感监测,形成病虫害处方图,规划合理航线,执行精准农药喷洒,将静态遥感观测与实时决策和执行融为一体。
在“遥感+低空航路规划”方面,当前无人机多样化应用需求主要在低空,“低、慢、小”无人机绝大部分集中在低于500米的近地面空域,而这个空域地表变化多样、情况复杂,飞行安全和效率问题突出,故低空航路特别是城镇化地区无人机低空公共航路,需要精细化规划。通过传统统计渠道获取数据效率低下,而利用城镇地区高清高动态无人机遥感数据服务低空航路规划构建成为研究前沿,我国在这方面已率先开展积极探索。
在“遥感+区域组网”方面,尽管无人机遥感能力很强、空间分辨率高,但覆盖区域小,难以满足大区域应用对无人机遥感的需求,必须通过无人机组网遥感的方式发挥聚合作用。比如,通过一定的组织模式和技术体系,把全国分布式的无人机遥感资源规划部署起来,构建大区域、高频次、迅捷响应的厘米分辨率及遥感监测体系,从而完成大面积的测量任务。
总的说来,无人机的应用与发展已经形成了全领域应用的态势,在应用需求的强力牵引和新技术发展的有力支持下,无人机的发展未来可期。