海洋局四旋翼無人機遙感測繪 彌補衛星不足
時(shí)間：2013-06-07 10:00:08 來源：中國(guó)海洋報
說到無人機，人們可能(néng)并不陌生，經(jīng)常在電視或者網絡上看到歐美等發(fā)達國(guó)家運用無人機執行軍事(shì)偵察、監視、通信、反潛、電子幹擾等任務。在地震救災 考古、水利、農業、電力等民用方面(miàn)也能(néng)看到無人機所發(fā)揮的巨大作用。然而，人們可能(néng)并不一定知道(dào)，其實在海洋領域，無人機也正發(fā)揮著(zhe)無可替代的作用。
高空拍照能(néng)手
走進(jìn)國(guó)家海洋局第三海洋研究所(以下簡稱海洋三所)海洋聲學(xué)與遙感實驗室，一個白色半球四周伸出4個帶有機翼支架的設備引起(qǐ)了記者的注意，它就(jiù)是四旋翼無人機。據科研人員介紹，這(zhè)個外形有點像蜘蛛的四旋翼無人機是高空拍照能(néng)手，它可在1000米以下的任意高度懸停和飛行，并從空中對(duì)海島、海岸帶等進(jìn)行立體“掃描”，幫助科研人員獲取全面(miàn)的地理測繪、海洋遙感等方面(miàn)的現狀信息。它不僅可以到達地面(miàn)調查人員無法到達的地方，而且可在較短時(shí)間内完成(chéng)調查工作，大大節省了人力物力，提高了調查效率。
海洋三所海洋聲學(xué)與遙感實驗室主任楊燕明博士給記者講述了開(kāi)展無人機運用的一段曆史。2009年，正當我國(guó)全面(miàn)開(kāi)展“908專項”調查之際，陸續有地面(miàn)調查人員找到海洋三所聲學(xué)與遙感實驗室，希望能(néng)提供時(shí)效性好(hǎo)而且清晰度高的遙感影像數據，并且最好(hǎo)有高潮位、低潮位等特殊時(shí)段的遙感影像數據，以滿足相關調查研究工作的需要。這(zhè)可給實驗室出了一個很大的難題，因爲衛星繞地球周期性飛行，所拍攝的影像數據都(dōu)是固定時(shí)段的，即便特定時(shí)段衛星剛好(hǎo)飛行到預定區域上空，由于受雲層遮蓋等多種(zhǒng)天氣因素影響，所獲取的影像數據也不一定能(néng)滿足海島海岸帶調查需求。
楊燕明博士從事(shì)海洋遙感科研工作多年，對(duì)遙感領域的新技術一直持續關注。他敏銳地意識到，既然衛星遙感不能(néng)滿足需要，何不嘗試應用新型無人機拍攝海島海岸帶現狀影像呢。他認爲随著(zhe)空間技術的進(jìn)步，無人機的操控性和安全性已大大提高，完全可以將(jiāng)其運用到海洋領域。無人機能(néng)夠低空飛行，突破了時(shí)間、空間、天氣，甚至空管等因素的限制，按照地面(miàn)調查人員的特定要求獲取滿意的影像數據成(chéng)爲可能(néng)。
然而，無人機運用在海島海岸帶方面(miàn)的調查研究畢竟是新課題，沒(méi)有足夠的成(chéng)功經(jīng)驗可以借鑒，而且缺少相應的技術規程，最初的運用并不順利。
選用哪種(zhǒng)類型的無人機作爲遙測平台，就(jiù)是他們遇到的第一個難題。其實早在20世紀90年代，無人機就(jiù)被(bèi)試圖運用到海洋領域，但由于當時(shí)的無人機采用固定翼模式，其操控性較低、安全性較差以及缺乏相應鏈路支持等，曾造成(chéng)較嚴重的安全隐患，無人機在海洋領域方面(miàn)的運用一直停滞不前。随著(zhe)空間科技的進(jìn)步，無人機也有了很大發(fā)展，形成(chéng)了固定翼無人機、傳統無人直升機、無人飛艇、四旋翼無人機等多種(zhǒng)類型，而每一種(zhǒng)又各有優缺點。經(jīng)過(guò)慎重比較，海洋三所聲學(xué)與遙感實驗室最終選擇四旋翼無人機作爲遙測平台。
四旋翼無人機依靠電力驅動，抗風能(néng)力強，對(duì)起(qǐ)降場地要求低，安全性好(hǎo)，即使出現故障，也不會(huì)對(duì)人員和财産造成(chéng)傷害。與其他類型的無人機相比，同等條件下，四旋翼無人機機動性好(hǎo)，操作簡便，能(néng)在1000米高度以内懸停或飛行，可廣泛運用于海島海岸帶調查、海域使用監測以及災害應急監測等領域。
從國(guó)外買來了四旋翼無人機，卻不能(néng)立即投入使用。因爲國(guó)外廠商隻提供無人機飛行器系統，而缺乏相應的影像後(hòu)處理軟件加以支持，這(zhè)等于一台電腦沒(méi)有安裝相應的程序一樣(yàng)，根本無法實現用戶的遙測目的。比如如何實現對(duì)無人機所拍攝的海量照片進(jìn)行無縫拼接，從航拍影像走向(xiàng)遙感目标，最後(hòu)獲取包含大量地理信息的測繪數據。同時(shí)，要求獲取的測繪數據不僅要有經(jīng)緯度，而且在高程方向(xiàng)也要有相應的信息，這(zhè)都(dōu)是楊燕明和他的同事(shì)們需要解決的一個個難題。
爲把無人機運用起(qǐ)來，科研人員隻能(néng)自己開(kāi)發(fā)相應的圖像後(hòu)處理軟件，結合已有的計算機處理技術和海洋領域的工作特點，一點一點地摸索，邊開(kāi)發(fā)邊實踐，逐步建立起(qǐ)四旋翼無人機航空遙測後(hòu)處理平台。經(jīng)過(guò)科研團隊一年多的探索實踐，他們成(chéng)功攻克了鏡頭畸變校正、姿态正射校正、勻色勻光、薄雲去除、影像配準及鑲嵌等技術難題，自動化程序處理可讓400多張原始圖像處理在幾小時(shí)内完成(chéng)，完全滿足海洋災害應急監測的需求。在三維數字高程模型反演和三維實景數據處理方面(miàn)，實現空間分辨率高達2厘米、數字高程精度在7厘米以内，目前處于國(guó)内領先水平。