无人机在地理国情监测中的应用

　　摘要：在我国地理国情监测中，部分地区受到遥感影像分辨率的限制，导致地理国情监测内业无法准确判读地类图斑变化属性，因此需要进行外业核实调查。有些核查图斑受到交通条件的限制，工作人员无法到达，给外业工作带来极大的困难。无人机技术具有高分辨率影像的技术优势和机动性，弥补了内业遥感影像判读困难和外业交通条件带来的限制。文章阐述了无人机在监测地理国情中的应用优势，分析了其具体的应用途径，以供相关人员参考。

　　我国地域范围广阔，在地理位置特殊以及气候条件恶劣的区域，利用以往光学获取地理数据的方式已经难以满足现阶段高分辨率影像、高时效的监测要求。无人机技术现阶段的发展速度越来越快，特别是应用于地理国情监测、应急救援、遥感测绘作业中具有显著的应用效果。

　　1　无人机在监测地理国情中的应用优势

　　1.1　机动能力强

　　无人机在实际应用中具有较为灵活的机动能力，可以在短时间内快速到达既定区域范围，对需要核实的地区进行高分辨率的判读和解译。现在应用的国产无人机可以做到无需跑道，操作简单，安全可靠。现阶段无人机在开展地理国情监测外业核实时，既可以按照既定的路线完成飞行，在临时作业时也可以对其实施远程飞行，所以快速响应能力也是无人机在实际应用中的突出优势。

　　1.2　操作简单

　　伴随无人机技术的不断优化与更新，其技术本身的自动化程度已经非常高，系统集成度相比以前也有了显著改善，无人机系统中普遍会针对各类故障问题设置自动诊断系统，即使无人机在处于飞行状态时出现故障，无人机也会开启自动返航程序，回到出发点的上空保持盘旋状态，直至故障解决。并且无人机虽然系统高度集成化，但是用于地理国情监测中的无人机其体积都相对较小，携带非常便捷，单人情况下也可以轻松完成携带、操作、作业等一系列流程。

　　1.3　成本低，安全性高

　　无人机体积小，开发与使用所需消耗的成本较低，操作员在较短周期内就可以掌握基本的操作技巧，可节约大量的人力成本和时间成本。无人机系统的保养与维护也简单易学，没有过高的技术要求，日常存放时只要空间干燥、清洁即可，没有过高的场地要求。因为无人机不需要人员驾驶，所以在实际应用中可以将人的因素排除在外，其安全系数非常好。因此，无人机常被应用于恶劣环境或危险区域的航摄作业中。

　　1.4　低空获取高分辨率影像

　　无人机技术最突出的应用特点就是高分辨率的影像数据获取能力。在地理国情监测中，无人机系统能够通过内部设置的多类传感器，实现高分辨率影像数据的实时传递。比如在地理国情监测中，无人机可以在监测中直接获取到的地类图斑信息，高分辨率的影像也可以直接解译出地表覆盖的二级变化属性，比如可以直接判读出该地表图斑是属于“林地类”里的“成林”或是“幼林”，而在遥感影像是不能直接判读出此类的属性的二级变化。

　　2　无人机在地理国情监测中的应用途径

　　2.1　地表覆盖、国情监测

　　在地理国情监测环节中，地表覆盖和国情监测是其中的基本监测内容，我国在以往的监测工作中，以动态化的监测方法为主，依托于我国的高分二号和北京一号遥感影像系统实现季节性叠加监测，但是目前动态化监测对分辨率和时间的要求更高，并且我国也在以常态化形式发展，所以这一监测技术难以满足现阶段的监测需求。无人机技术以自身独有的应用作用和优势，在监测地表覆盖、国情监测中受到广泛应用。无人机影像可以直观地反映出地区地表覆盖和地理国情的真实变化情况。同时可以制作解译样本作为成果数据上交质量检查。因为效果突出，也受到专业领域人员的高度认可。该项应用实践也是对无人机技术的一个探索过程，通过实践更好地检验了无人机技术的应用效果。所以将无人机应用于区域地理国情监测中具有可行性。

　　2.2　海洋监测

　　我国位于太平洋西海岸，按照由北向南的顺序周边围绕渤海、黄海、南海、东海4 个海区，大陆海岸线大约为 18000km，包含有大约6000 个岛屿。因此，要想切实维护好我国的海洋权益，实施有序的海洋管理，就需要从提高海洋测绘监测能力入手。我国属于陆地大国，但是目前我国也在逐渐向海洋大国的方向迈进，对海洋周围区域实施常态化形式的监测是现阶段的关键内容。无人机技术应用于海洋监测中也是行之有效的手段之一，其主要监测范围是目标海面区域以及海岛礁。由2010 年开始截至现在，我国浙江省地区测绘局与相关部门共同在舟山市远海某无人小岛针对海岛礁进行了多次测量作业。

　　但是海洋区域的地理环境与气象环境相比于陆地区域较为特殊，所以在应用无人机技术实施具体作业时存在一定难度。第一，该地区缺少起飞和降落场地，所以无人机需要应用弹射方式起飞，以撞网方式进行无人机回收。第二，海洋区域的天气变化非常快，在极短时间内也会产生晴雨交替的现象。第三，海面的风速较高，在使用无人机时要增加旁向，使航向的重叠度增高。

　　2.3　地质矿产勘察，测绘制图

　　因为地质矿区的开发导致生态环境出现一系列的变化，并且相关部门对于矿产资源规划的具体执行情况了解的并不充分，因为缺少客观信息数据作为工作参考，所以在没有实时矿产监测的情况下社会中的违规操作行为非常普遍，使得该地区的地质灾害问题频发。应用无人机可以针对开发矿产资源中导致的潜在地质问题进行观测，其中包含寻找塌陷坑位置、测量地面塌陷范围、测量山体垮塌范围、观测滑坡位置等。

　　我国目前所使用的无人机技术中，测绘成图是应用最为广泛的技术手段。在最近几年中，我国在建设城镇以及规划新农村的过程中，通过无人机遥感航摄系统为区域的测绘工作提供诸多便利，不仅工作效率提升，而且测绘结果也更加精准，最大程度满足了基层单位对区域规划的现实需求。在建设公路、铁路、石油管线时，无人机也可以完成其测绘任务，在具体的工程设计、建设实施、区域监测、数字信息系统建设方面提供具有较高应用价值的技术设备及技术手段，为顺利实施工程建设提供强有力的保障。截至目前，无人机技术在我国的西北测绘工程中已经完成了1:50000 无图区的三维信息系统的工程建设任务。

　　2.4　气象、灾害应急监测

　　在气象和各类灾害的应急监测工作中，通常情况下都会伴有气象因素的变化以及地理环境的恶化。以2008 年的汶川地震事件为例，因为发生地震导致地球磁场混乱，不仅无线电和微博通讯系统不能正常运行，飞机的仪表设备也受到干扰。同时气象因素增加，环境在短时间出现急剧恶化，灾情严重的地区被云层笼罩，空气中有毒物质也增多。所以在这种情况下，普通的航摄技术或经常用到的卫星遥感技术手段难以及时有效地获取到地面信息。而无人机因为不需将人员安全因素考虑在内，所以气象因素对其影响非常小，在救灾工作中起到不可忽视的作用。伴随无人机技术的不断更新，无人机技术在洪涝、森林火灾、核电泄露等类型的应急事件的救援工作中的应用也越来越普遍。

　　3　结语

　　综上所述，无人机技术属于一种安全系数高、应用灵活的新型测绘手段，在实际应用中具有较强的抗干扰能力，并且获取到的影像分辨率也较高，所以我国在开展地理国情监测工作中将无人机技术广泛应用其中。

　　作者简介：闫治刚（1984-），男，山西长治人，吉林省基础测绘院工程师，研究方向：无人机航摄、地下管线探测和地理国情监测。

　　参考文献

　　[1]王军锋, 乔明, 魏育成,等. 无人机机载SAR在地理国情监测中的应用研究[J]. 测绘与空间地理信息, 2016, 39 （5）:61-64.

　　[2]李德亮, 李玉龙, 刘涛,等. 无人机在松原市不动产测绘中的应用[J]. 地理空间信息, 2018（9）:51-54.

　　（责任编辑：肖央然）