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无人机凸显小快灵优势成遥感测绘领域尖兵

发布时间:2020-01-14 18:54:32 阅读: 来源:凉垫厂家

科研人员现场讲解拥有自主创新技术的LT-150长航时无人机

本报记者

张鹏摄影报道

我国无人机参与灾害应急监测的速度与力度,在4·20四川省雅安市芦山县7.0级强震一个月之后依然令人印象深刻:民政部国家减灾中心在地震后30分钟之内启动重大自然灾害无人机应急合作机制,成立无人机遥感监测工作组;北京、西安2支无人机队伍当日入川,与四川省测绘地理信息局派出的5支无人机队伍分头执行低空遥感测绘任务,第一时间获取了大量高清晰灾后影像数据,为救援决策提供了有力支撑。

不仅是灾害应急监测,近年来,以小、快、灵见长的我国遥感测绘无人机突破了发动机、飞行控制系统等一系列技术瓶颈,在低空遥感测绘领域取得长足发展,日益成为国土测绘以及农林、水利、环境监测等方面不可替代的尖兵。

突破多项技术瓶颈

我国无人机遥感测绘技术在2008年汶川地震时还不是很成熟。2009年国家测绘地理信息局提出大力发展无人机低空遥感技术,3年多来该项技术取得较快发展并逐渐成熟。目前,我国无人机在发动机、飞行控制系统方面已取得多项技术突破。

无人机毕竟属于小型飞机,想要载荷带得多,又能飞得时间长,发动机及飞行控制系统无疑是关键。记者日前从集产学研于一体的无人机生产企业北京天下图公司获悉,一般情况下我国测绘无人机可飞2-4小时。经过技术攻关,去年7月我国测绘无人机发动机获得较大改进,百公里油耗从2.3升降至0.9升左右;同时,由于长航时无人机多面对高原和大海,飞机火花塞容易受低温及水汽影响进而影响发动机正常点火,科研人员在发动机进口处加装了防雾除冰装置,解决了这一难题;电源方面,将一般电池改为电源管理器,并在内部结构不变的前提下最大限度地减轻了电源管理器重量;无人机采用的机体材料,则由2008年汶川地震时的玻璃钢变成了碳纤维;在发动机性能提升及飞机总体重量减轻又不影响正常性能的基础上,无人机翼展获得增加,飞行控制系统进一步改进,无人机飞行姿态改变从原来的每秒钟几次提升至每秒钟30次。

业内专家表示,通过一系列技术改进,目前我国测绘无人机在机型不变的情况下持续飞行时间可达13小时,并仍可保持高精度。去年“十·一”期间,我国长航时无人机圆满完成了对钓鱼岛的地理信息测绘任务。同时,由于飞行控制系统包括GPS导航系统及机体复合材料技术的改进,测绘无人机已经可以在四川、西藏等高海拔地区及恶劣天气下飞行,飞行高度最高可达6000米,并可在黑龙江五大连池-40℃气候条件下飞行,地面监控站监控半径则从原来的50公里提高到目前的300公里。

小快灵优势凸显

业内专家表示,目前无人机搭载传感器进行低空遥感测绘已被广泛认可,需求旺盛;同时,相比其他遥感数据获取方式,测绘无人机拥有不可替代的优势,特别是小、快、灵优势突出。

作为小型飞机,固定翼测绘无人机翼展一般不超过3米,拆卸较为方便,易于携带运输。在项目执行过程中,只需要将拆卸后的无人机设备放到普通的小货车中,就可以把操作人员和所有设备同时运送到目的地。此外,传统的测绘无人机起飞方式一般是滑起,需要一段30-50米相对水平的跑道才能起飞。而随着新设备的引入,场地已经不再是无人机起降的阻碍。据北京天下图公司技术人员介绍,目前该公司生产的无人机弹射架长度已由8米缩至6米,重量由300多公斤减至75公斤,弹射架可以固定在作业车的车顶,或者展开后架在地面即可,两个人20分钟内即可完成组装。同时,除了常见的滑起,无人机还可以通过弹射或手抛方式起飞,降落时可以直接伞降。目前,该公司正处于试验阶段的无人直升飞机无需滑道和弹射器即可实现垂直起飞。

此外,与普通航空摄像相比,无人机更显机动灵活。据了解,测绘无人机多执行100-1000米的低空飞行,且其搭载的相机多采用定焦镜头,可获得高达0.05米分辨率的影像,比卫星影像精度更高。而无人机每次飞行所需要的影像分辨率都可由飞行高度决定,只需要在飞行前设计好航线、确定好飞行高度即可。

业内专家表示,作为遥感测绘领域的尖兵,无人机比卫星遥感及大飞机航摄拥有更多优势。近年来,卫星遥感影像作为矢量地图的补充受到普遍欢迎,但在专业地理信息应用领域,卫星遥感影像却存在着数据获取能力不足、现势性差、回访慢等硬伤。而传统大飞机航摄虽然比卫星遥感更加灵活,影像质量也更高,但是飞机租赁、机场管理、空域申请流程过于复杂,同时对云层的要求也相对较高。在传统的航空摄影中,大飞机航摄最担心天气状况不理想,因为一旦出现多云天气将严重影响成像效果。而测绘无人机的飞行高度则决定了云层厚度基本不会影响到成像。

同时,无人机还具有成本低、性价比高的优势。据了解,目前市场上的国产测绘无人机价格大约在十几万到几十万元之间。除重大事故外,无人机即使在高原、近海等自然环境比较恶劣的区域也不容易损坏,可重复使用,且基本不存在额外使用费用。

应用日益广泛

随着通信及传感器等技术的发展,测绘无人机作为一种低成本、高精度、操作简便的遥感影像获取设备越来越受欢迎,并在传统测绘、数字城市建设、地理国情监测、灾害应急处理等方面取得了较为理想的应用效果。记者近日从有关部门获悉,我国测绘事业今后20年的发展思路被概括为:“构建数字中国、监测地理国情,发展壮大产业、建设测绘强国”。毫无疑问,无人机遥感监测在地理国情监测中将会起到无可替代的作用。

据了解,在国土测绘领域,测绘无人机可凭借其机动灵活的特点发挥重要作用。通过快速获取测绘无人机航摄数据,相关部门可迅速掌握测区的详细情况,应用于国土资源动态监测与调查、土地利用和覆盖图更新、土地利用动态变化监测、特征信息分析等,其高分辨率的航空影像还可应用于区域规划。

而相对于传统的国土测绘应用,无人机在更多的应用领域所能做的则远远超出普通人所能想象的范围。

在选线设计领域,遥感无人机可应用于电力、公路、铁路选线,能够根据项目需求快速获取线状无人机航空影像,并可对石油、天然气管道进行选线设计和全方位监测,其厘米级别的航空影像和高清视频能够协助进行安全监测与管理,同时利用管道压力数据结合影像发现管道渗漏、偷盗等现象。

在环境监测领域,高效快速获取高分辨率航空影像能够及时地对环境污染进行监测,尤其是排污污染方面。此外,海洋监测、溢油监测、水质监测、湿地监测、固体污染物监测、海岸带监测、植被生态等方面都可以借助遥感无人机拍摄的航空影像或视频数据实施。其中,水质调查监测、污染物监测、大气环境监测、固态废物检测、秸秆禁烧监测是无人机的主要应用方向。

此外,在水利、农林领域,无人机也以其高分辨率的航空影像有着重要应用。实际上,无人机之所以在测绘领域受到重视,还是从应急救灾开始的。近年来,无论是汶川地震、玉树地震、盈江地震,还是舟曲泥石流、安康水灾,测绘无人机都在第一时间到达现场,并充分发挥机动灵活的特点,第一时间获取灾区的影像数据,为救灾部署和灾后重建工作发挥了重要作用。

业内专家表示,目前应用于救灾的无人机主要有两种,一种是搭载摄像机的,叫监测型无人机,可通过视频发回实时影像;一种是测绘型飞机,通过搭载照相机将拍摄的数据发回做分析及决策。今后的努力方向是要把视频与照相机全部搭载在无人机上,甚至搭载更多的传感器如高光谱仪,从而可以准确计算出泥石流的土方量、堰塞湖的容积量,以及发现高光谱物质及污染物,以更全面、更丰富的信息进行分析、应用,提供决策参考。而随着更多地方测绘部门、数据获取企业的引进和使用,测绘无人机有望成为今后航空遥感数据获取的“标配”。

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