無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)是一種新興的、可以快速獲取高精度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中也占擁有多個(gè)優(yōu)勢(shì)。為此下面文章主要介紹了基于無(wú)人機(jī)的遙感系統(tǒng)的特點(diǎn)，并著重探討了無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國(guó)土資源等領(lǐng)域的應(yīng)用，最后，文章中還總結(jié)了無(wú)人機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，并展望了無(wú)人機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展前景。

　　關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng),航空遙感系統(tǒng),實(shí)際應(yīng)用

　　無(wú)人駕駛飛機(jī)系統(tǒng)(UnmannedAerialSystem)，即無(wú)人機(jī)，是一種不需要飛行器駕駛員上機(jī)操控的，通過(guò)旋翼或固定翼產(chǎn)生拉力或升力，并在大氣層內(nèi)飛行的飛行器。若將遙感技術(shù)與無(wú)人機(jī)系統(tǒng)結(jié)合于一體，即構(gòu)成無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)(UnmannedAerialVehicleRemoteSensingSystem)。無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)可搭載相機(jī)以及多光譜、熱紅外、激光雷達(dá)等多遙感傳感器，以機(jī)動(dòng)性能較好的無(wú)人機(jī)為載體，可以快速而有效率地獲取照片、視頻、以及光譜等各種所需數(shù)據(jù)資料。

　　相比更為傳統(tǒng)的航空、航天遙感系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)可以在低空飛行，在云層下成像，這很好的改善了傳統(tǒng)航天遙感容易受到云層干擾的缺點(diǎn);同時(shí)，無(wú)人機(jī)由于體積小，便攜性高，具有隨時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪芰�，很好的彌補(bǔ)了航天遙感的周期性監(jiān)測(cè)缺陷;且相比于航天遙感，無(wú)人機(jī)可以在小范圍內(nèi)高頻率的出入進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)傳輸現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，這對(duì)于決策的制定具有重要的意義。

　　在科技日漸發(fā)達(dá)的今天，無(wú)人機(jī)技術(shù)也愈發(fā)成熟，同時(shí)，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用也逐步從單一路徑走向多元化發(fā)展。從大氣污染防治，到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、植物病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、森林資源監(jiān)測(cè)，再跨越到土地資源勘察、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、海洋污染監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域都能見(jiàn)到無(wú)人遙感系統(tǒng)的身影。

　　1無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　從2010年至今，由于無(wú)人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，其造價(jià)逐漸降低，在民用領(lǐng)域中得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，也成為了推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分。2015年，我國(guó)應(yīng)用遙感技術(shù)的無(wú)人機(jī)已超過(guò)3000架，而預(yù)計(jì)未來(lái)5年的總需求量則是現(xiàn)在已有數(shù)量的十倍。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)種類(lèi)繁多，按照不同的平臺(tái)構(gòu)型可以大致分為三類(lèi)：固定翼無(wú)人機(jī)、旋翼無(wú)人機(jī)和無(wú)人飛艇等。

　　固定翼無(wú)人機(jī)可以選擇兩種起降方式，一種是使用道路或其他跑道滑行起降，而另外一種則是通過(guò)彈射無(wú)人機(jī)來(lái)起飛，之后使用機(jī)內(nèi)自帶的降落傘來(lái)降落。旋翼無(wú)人機(jī)也可按其旋翼數(shù)量分為兩種，無(wú)人直升機(jī)和多旋翼無(wú)人機(jī)，旋翼無(wú)人機(jī)操作簡(jiǎn)易，攜帶方便，機(jī)動(dòng)性能強(qiáng)，飛行穩(wěn)定，適用于可視范圍低空勘測(cè)任務(wù)。而無(wú)人飛艇是由其腔內(nèi)氣體控制上升及下降，由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力實(shí)現(xiàn)飛行，因此該類(lèi)無(wú)人駕駛平臺(tái)受到氣候條件影響較大。

　　2無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用

　　2.1精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)

　　在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展向機(jī)械化以及溫室栽培方向的發(fā)展，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)有了顯著的提高，農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量也在逐年增加。雖然現(xiàn)在各種生物技術(shù)的開(kāi)展對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了革命性的變革，但傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集工作，如：作物種類(lèi)分布及數(shù)量情況、病蟲(chóng)害種類(lèi)及其損害程度、葉面積指數(shù)等數(shù)據(jù)采集工作大多停留在人工作業(yè)階段。

　　而人工作業(yè)存在許多弊端，首先人工數(shù)據(jù)采集費(fèi)時(shí)費(fèi)力，往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能將數(shù)據(jù)收集完畢，而不能進(jìn)行實(shí)時(shí)分析;其次人工采集數(shù)據(jù)盡可以進(jìn)行小范圍內(nèi)抽樣調(diào)查，不能保證數(shù)據(jù)的完整性以及科學(xué)性，所分得出的結(jié)論往往與實(shí)際略有偏差。而使用無(wú)人機(jī)搭載遙感技術(shù)設(shè)備則可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，且可以保證數(shù)據(jù)完好無(wú)損，從而在提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上減少人的工作量，對(duì)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。下面將分三個(gè)方面對(duì)農(nóng)作物的監(jiān)測(cè)進(jìn)行敘述。

　　2.1.1農(nóng)作物分類(lèi)

　　在同一片農(nóng)田區(qū)域若分散種植了多種農(nóng)作物，則需要對(duì)農(nóng)作物的種類(lèi)進(jìn)行區(qū)分，若要進(jìn)行作物的精確區(qū)分則需要使用無(wú)人機(jī)搭載遙感設(shè)備，為了進(jìn)一步精確定量地考察分類(lèi)結(jié)果的精度，可以對(duì)其抽樣并對(duì)樣本逐一使用衛(wèi)星定位的地面測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行二次驗(yàn)證，然后將地面測(cè)量結(jié)果數(shù)值與通過(guò)無(wú)人機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行混淆矩陣計(jì)算，通過(guò)這種方法來(lái)確認(rèn)無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)在農(nóng)作物分類(lèi)面積的評(píng)估精度，這樣便可以在一定精度上區(qū)分不同的農(nóng)作物種類(lèi)。

　　2.1.2作物病害、蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)

　　在實(shí)際種植中，農(nóng)作物易受到各種病害、蟲(chóng)害的侵染。而當(dāng)植物在受到不同病害、蟲(chóng)害侵染時(shí)，在不同波段上會(huì)表現(xiàn)出不同程度的吸收和反射特性，因此使用遙感技術(shù)可以較容易發(fā)現(xiàn)。進(jìn)一步地，由于受到病害、蟲(chóng)害攻擊的不同植物的葉片或莖稈的特征光譜具有高度復(fù)雜性，因此對(duì)于不同植物以及相同植物的不同發(fā)展階段的病害、蟲(chóng)害，可能會(huì)顯現(xiàn)多樣的光譜特征�；�于此原理，可以使用無(wú)人機(jī)搭載光譜傳感儀對(duì)不同植物分別進(jìn)行病害、蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)，采集數(shù)據(jù)后進(jìn)行對(duì)比分析以得到精確結(jié)果。

　　2.1.3污染檢測(cè)

　　農(nóng)作物污染有很多方面，比較重要的污染源是來(lái)自水中的重金屬元素，在檢測(cè)污染時(shí)，無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)是一個(gè)很好的使用工具。在使用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行農(nóng)田重金屬污染監(jiān)測(cè)時(shí)，最重要的任務(wù)是建立正常作物光譜參數(shù)與重金屬污染下作物光譜參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)，通過(guò)二者之間的關(guān)系，得出農(nóng)作物的污染源以及污染程度。

　　2.2森林資源監(jiān)測(cè)

　　森林作為我國(guó)生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，定時(shí)監(jiān)測(cè)就顯得十分重要。森林資源監(jiān)測(cè)的主要工作是進(jìn)行植被的覆蓋率監(jiān)測(cè)。目前檢測(cè)作物覆蓋率變化的方法主要分為兩類(lèi)，其一是通過(guò)森林資源衛(wèi)星反饋的各項(xiàng)參數(shù)以及影像數(shù)據(jù)，建立植被光譜特征相關(guān)模型，從而得出覆蓋率;其二是通過(guò)人工在地面直接采集影像數(shù)據(jù)，對(duì)影像進(jìn)行圖像分類(lèi)操作，從而大致得出覆蓋率。

　　如果直接通過(guò)衛(wèi)星影像來(lái)計(jì)算覆蓋率，一是容易受到大氣層內(nèi)天氣的影響，二是由于衛(wèi)星距離地球較遠(yuǎn)，其對(duì)空間的感知能力，以及對(duì)圖形的分辨能力被顯著降低，因此，衛(wèi)星遙感常常難以滿(mǎn)足作物在較小尺度上的覆蓋率變化研究需求;若使用人工地面采集影像數(shù)據(jù)獲取覆蓋率，又會(huì)造成效率過(guò)低的問(wèn)題。而使用低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)則可以彌補(bǔ)目前兩種覆蓋率變化監(jiān)測(cè)方法的短板。

　　無(wú)人機(jī)所獲取的低空遙感數(shù)據(jù)可以通過(guò)一定的數(shù)據(jù)分析而得出植物的覆蓋率，另外，無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)還可以獲取的多組連續(xù)的植物遙感數(shù)據(jù)，可以用于成區(qū)域地連續(xù)監(jiān)測(cè)植物覆蓋率的變化。然而，該方法也存在一些不足，即需要往返多次地對(duì)同一塊林地進(jìn)行遙感觀測(cè)，同時(shí)還需滿(mǎn)足特定的觀測(cè)條件，即被觀測(cè)林區(qū)要和周?chē)�背景存在較大差異。

　　2.3國(guó)土資源的監(jiān)測(cè)

　　現(xiàn)行無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)已具備對(duì)國(guó)土資源進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)的條件。在國(guó)土資源部門(mén)的對(duì)國(guó)土資源的監(jiān)測(cè)中，主要是使用實(shí)地調(diào)查、人工測(cè)量等方法，但使用這種方法存在效率低下、周期較長(zhǎng)、成本較高等問(wèn)題，并且尚有許多地方因?yàn)榈匦卧�因難以進(jìn)行監(jiān)測(cè)，且人為進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷又會(huì)存在較大誤差，而運(yùn)用無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)，以及衛(wèi)星定位技術(shù)，則可以實(shí)時(shí)獲取多方位的影像數(shù)據(jù)和其他資料，加之無(wú)人機(jī)靈活性好、機(jī)動(dòng)性高、無(wú)視地形的優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)可以獲得更好的監(jiān)測(cè)效果和省去更多的人力物力，是一種很好的監(jiān)測(cè)手段。另外，我們可以將實(shí)時(shí)的無(wú)人機(jī)航拍數(shù)據(jù)與之前保存的數(shù)據(jù)做對(duì)比，就可以較為方便地發(fā)現(xiàn)兩次監(jiān)測(cè)之間發(fā)生的違法違規(guī)用地事件。無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)在劃定區(qū)域、統(tǒng)計(jì)面積也可以起一定作用，降低數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)難度。

　　2.4其他

　　無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在許多方面都有著機(jī)器廣闊的發(fā)展前景，它相對(duì)于衛(wèi)星影像具有更高的地面空間分辨率，并能帶來(lái)衛(wèi)星遙感所不具有的精細(xì)紋理等額外的遙感信息，可以廣泛的應(yīng)用于很多遙感監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

　　3無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的制約

　　無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在本身還有諸多不完善的方面，比如：承重有限、電池續(xù)航能力較弱、無(wú)人機(jī)旋翼產(chǎn)生的氣流容易對(duì)大氣等監(jiān)測(cè)產(chǎn)生誤差等，其在數(shù)據(jù)的自主性以及所獲信息的安全性上還有許多不安全的因素。

　　3.1數(shù)據(jù)的制約

　　應(yīng)用無(wú)人機(jī)吊艙系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，由于高空氣流以及無(wú)人機(jī)旋翼產(chǎn)生的氣流會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)自身的穩(wěn)定性造成一定影響，導(dǎo)致無(wú)人機(jī)所拍攝或采集的數(shù)據(jù)具有誤差。就無(wú)人機(jī)拍攝圖像而言，由于無(wú)人機(jī)在懸停的過(guò)程中受到氣流的擾動(dòng)，所拍攝的圖像會(huì)呈現(xiàn)重疊等現(xiàn)象，而無(wú)人機(jī)所搭載的拍攝設(shè)備多為數(shù)碼相機(jī)，不具備廣角拍攝，需使用無(wú)人機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)相機(jī)旋拍，這使得圖像在后期的合成過(guò)程中，具有較大難度。

　　3.2無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)的不自主性

　　現(xiàn)如今，多數(shù)無(wú)人機(jī)的飛行是依靠綜合傳感器與操作人員來(lái)共同完成的，而當(dāng)無(wú)人機(jī)飛行到操作員目不所及之處或無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中出現(xiàn)故障，無(wú)人機(jī)不具有自我解決問(wèn)題的能力，如果飛控人員不能及時(shí)控制，無(wú)人機(jī)極有可能直接墜毀。

　　3.3無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)的信息安全

　　信息安全被譽(yù)為21實(shí)際最亟待解決的問(wèn)題，由于無(wú)人機(jī)體積小、隱藏度高，實(shí)時(shí)采集信息時(shí)極難被發(fā)現(xiàn)，這使得地理信息在無(wú)人監(jiān)管區(qū)域極易泄露，而電腦黑客的存在，也使得無(wú)人機(jī)所采集的信息極易被盜取，若被盜取的信息國(guó)防軍事領(lǐng)域，后果難以估量。

　　3.4無(wú)人機(jī)管理政策

　　無(wú)人機(jī)現(xiàn)已經(jīng)走向民用活動(dòng)，無(wú)人機(jī)的使用必須有相應(yīng)的法規(guī)來(lái)制約，使用無(wú)人機(jī)也必須服從國(guó)家規(guī)定，不可在任意空域飛行。

　　4總結(jié)展望

　　無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái)在各個(gè)應(yīng)用平臺(tái)都具有明顯的優(yōu)勢(shì)及廣闊的應(yīng)用前景，它以其忽視地形的靈巧性、數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、作業(yè)效率的高超性深得各個(gè)領(lǐng)域的喜愛(ài)。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)也以其特有的優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)航拍的不足，這對(duì)航拍遙感的發(fā)展具有重大的意義，盡管無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)還處于發(fā)展階段，諸多技術(shù)問(wèn)題還沒(méi)有攻克，但我們有理由相信，無(wú)人機(jī)發(fā)展的未來(lái)必定欣欣向榮。

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　　推薦期刊：《植物生態(tài)學(xué)報(bào)》(月刊)創(chuàng)刊于1955年，是由中國(guó)科學(xué)院主管、中國(guó)科學(xué)院植物研究所中國(guó)植物學(xué)會(huì)主辦的我國(guó)生態(tài)學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)刊最早的專(zhuān)業(yè)性學(xué)術(shù)刊物。主要刊登：植物生態(tài)學(xué)領(lǐng)域及與本學(xué)科有關(guān)的創(chuàng)新性原始論文或有新觀點(diǎn)的國(guó)際植物生態(tài)學(xué)研究前沿和動(dòng)態(tài)的綜述。