积极探索无人驾驶飞机在国土资源遥感监测工作中的应用

积极探索无人驾驶飞机在国土资源遥感监测工作中的应用来源：贵州省国土资源厅时间：2010-01-2414:45【大中小】贵州省国土资源厅副厅长王赤兵根据会议安排，现将我省利用无人驾驶飞机在国土资源遥感监测工作中的探索应用情况汇报如下：一、项目探索应用的背景贵州是全国唯一没有平原支撑的省份，地形复杂，相对高差较大，地貌形态多样，交通等基础设施发展相对滞后。贵州各级国土资源部门开展的国土资源调查，其主要作业方法是利用人工实地测量、调查和部分进行航摄、卫片判读、解译等技术手段。这些手段普遍存在效率低、许多地方难以巡查到位、周期长、成本高，获取的数据资料分散而不连续，人为判断客观性及直观性都较差等缺点。另外，我省特有的多山地形和阴天日数长等气候条件，使得卫星影像采购周期长、时相难以保证、分辨率较低，传统航空摄影则受空域管制和气候等因素制约，对时间周期要求紧迫的动态监测任务较难保障，而且成本高，数据的准确性和成像质量也往往不能完全满足国土资源动态监测等管理工作的需要。为提高我省国土资源动态监测能力，探索复杂地形地貌环境下进行动态监测的新途径，提高国土资源调查和监测的水平和效率，为防灾减灾提供更加可靠的保障，获取能够直观地、实时动态地反映资源利用现状的多源、多尺度的、对监测范围小而分散、实效性强的高分辨率、低成本遥感影像数据，正成为国土资源调查与管理部门重要的基础性工作。为此，贵州省国土资源厅党组对使用无人飞行器进行国土资源遥感监测工作高度重视，从2005年开始就根据国土资源部科技与国际合作司的要求，利用中国测绘科学研究院研制开发的无人飞行器遥感监测系统，在贵州联合进行了多次验证航拍和示范应用。其中有无人飞艇、无人飞机等。经过反复试验，鉴于“无人飞艇遥感监测系统”存在一定的缺陷，经过国土资源部专家论证，决定采用抗风能力强、速度快、效率高、以固定翼无人机作为飞行平台的无人机遥感监测系统。经过各方努力，《贵州省国土资源无人机遥感监测技术与应用》项目于2006年12月经国土资源部批准立项，在贵州正式启动无人机遥感监测系统的项目建设。我厅成立了项目组，由分管副厅长担任组长，并明确了项目承担单位——贵州省第三测绘院。二、项目应用中的主要特点我省应用的无人机遥感监测系统，是由中国测绘科学研究院研制的。主要由无人机系统、任务载荷系统、数据快速处理系统等部分组成。因为运输便利、升空准备时间短、不需机场，起降受限小，操作简单，可快速到达监测区域，机载高精度遥感设备可以在短时间内快速获取遥感影像数据，因此有机动快速的响应能力。无人机遥感监测系统的性能优异，可按预定飞行航线自主飞行、拍摄，航线控制精度高，飞行姿态平稳，飞行高度从50m至4000m，高度控制精度10m，速度范围从70km/h至160km/h，均可平稳飞行，在贵州省多云多雾等复杂气象条件下，可以进行云下航摄飞行，从而能尽可能保证拍摄工作及时、准确地完成。无人机遥感监测系统的飞行操作自动化、智能化程度高，操作简单，并有故障自动诊断及显示功能，便于掌握和培训，一旦遥控失灵或其他故障，飞机自动返航到起飞点上空，盘旋等待，若故障解除，则按地面人员控制继续飞行，否则自动开伞回收。无人机遥感监测系统搭载的高精度数码成像设备，具备地表连续覆盖、垂直或倾斜成像的技术能力，获取图像的空间分辨率达到分米级，适于1:2000或更大比例尺地形图测绘及正射影像制作，因此它具有高分辨率遥感影像数据获取能力。此外，无人机遥感监测系统的运营成本较低，飞行操作员的培训时间短，系统的存放、维护简便，还可免去了调机和停机的费用。2007年7～9月在我省毕节地区大方县和赫章县对中国测绘科学研究院开发的“UAVRS—10型无人机遥感监测系统”在我省多云、多雨、气候变化快及高海拔地区的适应性进行实地验证性航摄飞行。在验证飞行基础上，对试飞区域进行了实地踏勘，取得了许多宝贵的实际应用资料，2008年初完成了赫章、大方两县实地验证成果试用分析报告。中国测绘科学研究院根据验证飞行中存在的问题对无人机系统进行了多次的软硬件系统改进。三、无人机遥感监测系统在国土资源管理工作中的初步应用首先就是对防灾减灾的快速响应。贵州省是一个地质灾害严重多发的地区，滑坡、泥石流及崩塌等地质灾害严重制约着贵州省的国民经济发展，威胁当地人民生命财产安全。由地质灾害造成的损失约占全省整个自然灾害损失的50%以上，大量的地质灾害隐患点威胁着我省的许多城镇、建筑、交通、重要工程设施，已成为严重影响社会经济可持续发展的重要制约因素之一。利用无人机数据可获取高精度的地表三维数据，并通过协同作业的侧视图像进行快速建模，可生成DEM、三维正射影像图、三维倾斜影像、三维景观模型、三维地表模型等三维可视化数据，便于地质灾害的调查评价，有利于提早防治。在紧急情况发生时，无人机可做到快速响应，第一时间获取受灾地区的影像数据，为抢险救灾提供及时的数据保障。2008年汶川地震抢险救灾中无人机组从我省紧急赶往四川，对“都—汶”路地质灾害进行无人机监测，为道路的畅通保通工作提供了强有力的技术支持。第二，无人机遥感监测系统还可以为国土资源执法监测提供服务。通过无人机遥感监测成果，及时发现和依法查处被监测区域国土资源违法行为，建立利用科技手段实行国土资源动态巡查监管、违法行为早发现、早制止、早查处的长效机制。2008年，选定红花岗区、遵义县和威宁县东风镇实战试验地点2处，分别侧重对矿产和土地管理进行监测，选定总范围约64平方公里，分2个时段获取航摄影像数据，并按照实际应用需求进行实战式数据处理，利用2个时段获取的影像数据，进行对比分析，初步建立了无人机国土资源执法监察技术的工作流程，确定系统成果提交方式、执法监察报告的内容与形式，开发出了《无人机航拍影像对比应用系统》。通过实验证明无人机遥感监测系统具备高机动性、便捷性、低使用成本等特点，在土地利用、矿产资源开发重点和热点地区的重复监测中具有独特的优势。第三，无人机遥感监测系统还能用于规划设计及土地开发整理中大比例尺地形图的获取。2009年6～7月，利用该技术系统在遵义市新浦地区组织了低空航摄并进行1:2000成图试验。测区位于遵义市东面新浦地区，面积70余平方千米，海拔高度850～1200米，地表植被丰富，采用UAVRS—10型无人机遥感监测系统，获取原始影像4000余张，影像分辨率15CM。首期测图范围30平方千米，使用航片1500张，经过野外布控、空三加密，利用数字摄影测量工作站完成30平方千米的测图、正摄影像及DEM的制作。通过实验证明，利用无人机遥感监测系统航摄影像清晰、分辨率高、没有绝对漏洞，除个别像对需手工加点外，基本实现自动空三解算，精度达到1:2000航测成图要求。与传统全野外测量相比，无人机低空遥感技术可大大减少野外工作量，提高成图效率，且运行成本较低。同时，利用真彩色正射影像数据，在土地规划中设计人员可更清楚直观的查看耕地状况，利用DEM数据，可方便的进行坡度和土石方量的计算；在完成土地开发后，可利用无人机再次航飞，通过叠加对比，可准确直观的分析工程施工与设计的一直性及最终成效，有利于成果验收。总的来说，以无人机遥感技术为核心，通过“3S”技术在系统中的集成应用，形成一套高效、便捷、准确的土地资源监测系统，可为国土资源管理工作提供一种新的高科技手段。值得鼓舞的是2009年，徐德明局长非常关心无人机项目的推广和应用，给予了我省很多支持，为我省开展这项工作创造了很好的条件。我们相信，有国土资源部和国家测绘局的大力支持和帮助，我们将更加努力地推进基于无人飞机低空遥感技术在国土资源上动态监测项目的社会化应用，为国土资源管理工作提供更加强大的保障和更完善的技术支撑。