說到無人機，人們可能并不陌生，經(jīng)常在電視或者網(wǎng)絡上看到歐美等發(fā)達國家運用無人機執(zhí)行軍事偵察、監(jiān)視、通信、反潛、電子干擾等任務，在地震救災、考古、水利、農(nóng)業(yè)、電力等民用方面也能看到無人機所發(fā)揮的巨大作用。然而，人們可能并不一定知道，其實在海洋領(lǐng)域，無人機也正發(fā)揮著無可替代的作用。

　　高空拍照能手

　　走進國家海洋局第三海洋研究所(以下簡稱海洋三所)海洋聲學與遙感實驗室，一個白色半球四周伸出4個帶有機翼支架的設備引起了記者的注意，它就是四旋翼無人機。據(jù)科研人員介紹，這個外形有點像蜘蛛的四旋翼無人機是高空拍照能手，它可在1000米以下的任意高度懸停和飛行，并從空中對海島、海岸帶等進行立體“掃描”，幫助科研人員獲取全面的地理測繪、海洋遙感等方面的現(xiàn)狀信息。它不僅可以到達地面調(diào)查人員無法到達的地方，而且可在較短時間內(nèi)完成調(diào)查工作，大大節(jié)省了人力物力，提高了調(diào)查效率。

　　海洋三所海洋聲學與遙感實驗室主任楊燕明博士給記者講述了開展無人機運用的一段歷史。2009年，正當我國全面開展“908專項”調(diào)查之際，陸續(xù)有地面調(diào)查人員找到海洋三所聲學與遙感實驗室，希望能提供時效性好而且清晰度高的遙感影像數(shù)據(jù)，并且最好有高潮位、低潮位等特殊時段的遙感影像數(shù)據(jù)，以滿足相關(guān)調(diào)查研究工作的需要。這可給實驗室出了一個很大的難題，因為衛(wèi)星繞地球周期性飛行，所拍攝的影像數(shù)據(jù)都是固定時段的，即便特定時段衛(wèi)星剛好飛行到預定區(qū)域上空，由于受云層遮蓋等多種天氣因素影響，所獲取的影像數(shù)據(jù)也不一定能滿足海島海岸帶調(diào)查需求。

　　楊燕明博士從事海洋遙感科研工作多年，對遙感領(lǐng)域的新技術(shù)一直持續(xù)關(guān)注。他敏銳地意識到，既然衛(wèi)星遙感不能滿足需要，何不嘗試應用新型無人機拍攝海島海岸帶現(xiàn)狀影像呢。他認為隨著空間技術(shù)的進步，無人機的操控性和安全性已大大提高，完全可以將其運用到海洋領(lǐng)域。無人機能夠低空飛行，突破了時間、空間、天氣，甚至空管等因素的限制，按照地面調(diào)查人員的特定要求獲取滿意的影像數(shù)據(jù)成為可能。

　　開發(fā)圖像后處理軟件

　　然而，無人機運用在海島海岸帶方面的調(diào)查研究畢竟是新課題，沒有足夠的成功經(jīng)驗可以借鑒，而且缺少相應的技術(shù)規(guī)程，最初的運用并不順利。

　　選用哪種類型的無人機作為遙測平臺，就是他們遇到的第一個難題。其實早在20世紀90年代，無人機就被試圖運用到海洋領(lǐng)域，但由于當時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，曾造成較嚴重的安全隱患，無人機在海洋領(lǐng)域方面的運用一直停滯不前。隨著空間科技的進步，無人機也有了很大發(fā)展，形成了固定翼無人機、傳統(tǒng)無人直升機、無人飛艇、四旋翼無人機等多種類型，而每一種又各有優(yōu)缺點。經(jīng)過慎重比較，海洋三所聲學與遙感實驗室最終選擇四旋翼無人機作為遙測平臺。

[page]　　四旋翼無人機依靠電力驅(qū)動，抗風能力強，對起降場地要求低，安全性好，即使出現(xiàn)故障，也不會對人員和財產(chǎn)造成傷害。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，操作簡便，能在1000米高度以內(nèi)懸?；蝻w行，可廣泛運用于海島海岸帶調(diào)查、海域使用監(jiān)測以及災害應急監(jiān)測等領(lǐng)域。

　　從國外買來了四旋翼無人機，卻不能立即投入使用。因為國外廠商只提供無人機飛行器系統(tǒng)，而缺乏相應的影像后處理軟件加以支持，這等于一臺電腦沒有安裝相應的程序一樣，根本無法實現(xiàn)用戶的遙測目的。比如如何實現(xiàn)對無人機所拍攝的海量照片進行無縫拼接，從航拍影像走向遙感目標，最后獲取包含大量地理信息的測繪數(shù)據(jù)。同時，要求獲取的測繪數(shù)據(jù)不僅要有經(jīng)緯度，而且在高程方向也要有相應的信息，這都是楊燕明和他的同事們需要解決的一個個難題。

　　為把無人機運用起來，科研人員只能自己開發(fā)相應的圖像后處理軟件，結(jié)合已有的計算機處理技術(shù)和海洋領(lǐng)域的工作特點，一點一點地摸索，邊開發(fā)邊實踐，逐步建立起四旋翼無人機航空遙測后處理平臺。經(jīng)過科研團隊一年多的探索實踐，他們成功攻克了鏡頭畸變校正、姿態(tài)正射校正、勻色勻光、薄云去除、影像配準及鑲嵌等技術(shù)難題，自動化程序處理可讓400多張原始圖像處理在幾小時內(nèi)完成，完全滿足海洋災害應急監(jiān)測的需求。在三維數(shù)字高程模型反演和三維實景數(shù)據(jù)處理方面，實現(xiàn)空間分辨率高達2厘米、數(shù)字高程精度在7厘米以內(nèi)，目前處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

　　海島調(diào)查效率高

　　2009年底，科研人員們把無人機運用于廈門白兔嶼海島調(diào)查首獲成功，獲取了第一張海島無人機遙測影像圖，也成為第一家將無人機用于“908專項”調(diào)查資料獲取的單位。

　　第一次獲得成功以后，無人機在海島調(diào)查領(lǐng)域的優(yōu)勢逐漸被海洋三所科研人員認識和挖掘出來。由于有些海島(特別是無居民海島)位置偏遠，并且海上風大，登島調(diào)查條件非常差，無法讓調(diào)查人員獲得一張全景的海島影像。四旋翼無人機可以在船舶上直接起降，無需滑行跑道，從而到達調(diào)查人員無法到達的地方，并從空中充分獲取海島地理測繪，植被覆蓋，海島、海岸帶滑坡、崩塌，岸灘侵蝕程度等詳細現(xiàn)狀信息，評估出地質(zhì)災害程度，為后續(xù)生態(tài)修復治理提供準確可靠的定量數(shù)據(jù)。無人機的調(diào)查效率也高于人員登島調(diào)查，它可在較短時間內(nèi)完成調(diào)查工作，省去大量人力物力。

　　由于四旋翼無人機具有機動性強、成本低、效率高等優(yōu)點，楊燕明和他的同事們進一步開發(fā)，使四旋翼無人機遙感技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務化運行。只要有工作需要，就可以立即配合開展無人機遙測作業(yè)，及時提供分辨率高、信息量大、地理位置坐標準確的遙感影像資料。為此，國內(nèi)很多合作單位也慕名而來，紛紛邀請楊燕明帶領(lǐng)的科研團隊把該項技術(shù)運用到他們承擔的項目中。今年4月，應國家海洋局東海分局預報中心的請求，海洋三所遙感實驗室派出技術(shù)人員開展上海崇明島岸灘侵蝕監(jiān)測，快速、高效地獲取了相關(guān)地質(zhì)災害監(jiān)測地理信息數(shù)據(jù)，為我國典型海島地質(zhì)災害監(jiān)測與預警示范研究公益性專項工作的開展提供了強有力的遙感影像數(shù)據(jù)支撐。

　　開展數(shù)百架次飛行作業(yè)

　　近年來，科研人員先后將四旋翼無人機遙感技術(shù)成功運用到十多個項目的地理信息獲取工作中，從大連長興島，河北打網(wǎng)崗、北戴河，煙臺長山島，到上海崇明島，三亞鹿回頭，湛江東海島，福建城洲島，漳州海洋三所科技興?；兀剂粝铝撕Ｑ笕鶡o人機團隊工作的足跡。他們開展了數(shù)百架次的飛行作業(yè)，獲取的原始圖像就有1萬多張，數(shù)據(jù)量高達40吉字節(jié)。這些優(yōu)良的影像數(shù)據(jù)大大促進了相關(guān)方面的調(diào)查研究工作順利開展。

　　在海洋三所地質(zhì)實驗室承擔的廈門觀音山沙灘修復工程中，四旋翼無人機遙感技術(shù)就發(fā)揮了重要作用。在沙灘修復工程實施前，科研人員通過無人機遙測為工程量計算提供高分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)。沙灘修復以后，又通過無人機遙測評估沙灘修復效果，針對發(fā)現(xiàn)的問題及時調(diào)整修復方案，保證達到理想的修復效果。

　　廈門下潭尾濱海濕地生態(tài)公園建設過程中，通過無人機從空中對人工種植的紅樹林存活率進行遙測評估，實現(xiàn)了對人較難到達的灘涂區(qū)域進行監(jiān)測，這不僅提高了評估的準確率和效率，而且還大大減少了人力物力投入，為后期科學合理地補種紅樹植物提供了重要的科學依據(jù)。

　　目前，海洋三所海洋聲學與遙感實驗室已成功將無人機運用于海島、海岸帶的生態(tài)修復，地質(zhì)災害監(jiān)測，警戒潮位核定，區(qū)域用海等多個領(lǐng)域。今年，海洋三所將無人機示范應用于海岸帶巡查和海島行政執(zhí)法上。今后，實驗室還準備將綠、紅、近紅外三波段遙感相機，熱紅外遙感相機和高光譜遙感相機陸續(xù)集成于無人機載荷平臺上，以實現(xiàn)紅樹林、互花米草等生態(tài)環(huán)境參數(shù)遙感，電廠熱擴散監(jiān)測，近海水質(zhì)監(jiān)測等，進一步拓展無人機在海島、海岸帶上的業(yè)務化應用，為海洋業(yè)務化監(jiān)測、海洋環(huán)境管理決策提供重要依據(jù)。(龍鄒霞)