无人机遥感海洋监测技术及其发展

无人机遥感海洋监测技术及其发展

天津现代职业技术学院天津市300350

摘要:无人机遥感海洋监测技术具有高时效性、高灵活性的技术,应用价值非常高,随着人们对海洋的开发力度不断扩大,需要获取海洋领域各方面的详细信息,对无人机的需求越来越高。将无人机遥感技术应用在海洋监管领域中,对海洋领域的监测与管理具有十分重要的意义,能够满足各种条件下的海洋监测作业。随着技术的不断成熟,无人机遥感技术与海洋监管中其他的通信技术相结合,形成多功能的监测设备,对海洋领域进行实时监测,将更好的服务于海洋事业的发展。

关键词:无人机;遥感海洋;监测技术;发展

1无人机航摄作业流程

1.1测区资料搜集

在海洋测区进行无人机现场航飞作业之前,应该充分收集整理测区和相关周边地区的航摄资料,了解已知控制点的坐标和测区最新地形图、交通图和海洋功能划图等资料。对于测区的地形地貌、气候环境和重要设施的分布情况应该有比较高的了解,例如,对于测区最高点高度,这对于后续的航线设计工作和作业规划等会提供更好的数据支持。

1.2航线设计和作业计划

结合测区不同的地形地貌、面积和相片分辨率等,对于起降机场、飞行高度和航摄区域以及航线等进行拟定。同时,应该结合实地勘察以及测控点的布设逐步进行完善。但是,因为海岛海岸带地形地貌比较特殊,所以应该对其形状特点进行充分的考虑,只有结合各种因素进行综合分析,才能够保证连通性,保证相关工作的开展满足海洋监测的需要。同时,应该遵守以下航摄分区原则。首先,应该结合测区的不同形状和空间分布等特点,按照线路或者区域航摄的原则来进行分区设计;其次,在分幅成图的时候,对于面积比较小的海岛,应该保证其分布在整个图幅内;最后,应该考虑后期数据处理中加密对于模型连通性的要求,同时对于地面像控点测量应该具有很好的可操作性。

1.3控点布测

常规像片控制点的选点条件和布点方案应该按照相关要求和规定开展,但是,因为海洋地区存在着难以到达和大量像主点和标准点位落水,属于特殊情况,所以除了满足像控点的平面和高程中误差和布点要求,还应该在满足空三测量和立体测图的条件下,结合其是否登岛和形状以及植被分布等情况来进行像控点的布测工作。结合海洋自然地理环境的特征,在进行测图的时候,还应该把海岛海岸带划分为常规区域和困难区域。在常规区域,对于面积比较大的海岸带区域,像控点应该与传统陆地布设要求和方法一样。对于稍小和次发达地域,应该满足后续空三加密和立体测图要求进行布设。在困难区域由于比较难达到,所以,像控点布设不能够满足常规区域像控点数量和分布的布设要求。这就需要在测区内,结合区域网形状和区域分布特点,在区域内进行立像。

1.4现场航摄作业

在现场进行无人机航飞作业的时候,操控手和检查员应该按照相关流程,对于无人机遥感系统、地面监控站飞行平台、动力系统,以及飞行控制等设备进行检查,然后结合实际的空域管制和天气情况,来决定是否进行航飞。非操控人员应该注意,相机电量存储空间工作是否正常,和GPS接收机的工作状况是否能够完成航摄获取数据的要求,无人机的起飞方向应该由起降场地的地形和风向决定迎风起飞,起飞后在自主飞行模式下,在视距内按照预先预定的航线飞行几分钟,从而观察无人机遥感系统是否正常,判定正常后飞往摄区进行航射,否则降落检查。

2无人机遥感海洋监测技术的具体应用

2.1灾害监测

近年来海洋自然灾害事故时有发生,比如风暴潮、赤潮等,严重影响我国沿海地区居民的正常生活,为沿海地区居民带来巨大的财产损失,使用人工监测的技术对这些灾害事故无法预测全面,不能对信息有快速及时的掌握,容易造成预报不及时情况的发生,而且监测的数据不够准确,容易造成处理偏差等情况。使用无人机遥感技术对灾害进行影响摄取,搭配影响设备对海洋进行视频录取,以获取灾害的具体情况,能够获得更加全面的灾害情况,对灾前预报与监控的监测效果极好。

2.2海洋测绘

在人为或者其他自然条件的影响下,港口、河流入口等交界地特别容易发生地形地势的变化人。随着经济的发展需要,人们会对水陆交界的区域进行开发,比如填海造地,发展养殖业等,会造成地形地势的变化;在自然环境的影响下,入海口的冲击会造成海岸线发生变化,从而造成地形变更,对这些区域进行监测,将会对海岸的管理起到重要作用。使用无人机对海洋进行监测,比传统的监测方法更快更好,无人机技术能够对海水的区域范围进行扩大,以获得具有更高分辨率的遥感数据,完成海洋数据分析。主要表现在以下几方面:

2.2.1海冰监测

海冰是海洋冬季比较严重的灾害之一,海冰遥感能确定不同类型的冰及其分布,从而提供准确的海冰预报。海冰可分为冰山、冰块、新冰、一年饼等不同类型的冰龄及其成因都是不同的。无人机技术从而可以掌握海冰的形成、生长、移动、消亡等过程。有了这些资料,就可做出冰情预报,也可提供海冰参数。

2.2.2赤潮分析

在我国,从渤海湾到南海,近几年来,每年都有多次赤潮发生。无人机遥感可监测某些赤潮发生的范围、时间和地点,并根据水文气象资料进行赤潮的实时速报。

2.2.3海洋动力遥感观测

风力、波浪、潮流等是塑造海洋环境的动力,利用RS,GPS等现代海洋观测技术可以大范围快速、准确、直接地获得海洋动力信息,利用SAR对浅海区域进行探测,建立DEM,为风暴潮的到来提供数据参考。使用无人机技术进行海岛礁监测时,可以获得更多关于海道礁的信息,以更好的完成对海岛的监测。此外,利用无人机遥感影像对海岸以及港口的信息进行提取,与GIS技术相结合,对海洋的面积以及变化的情况进行分析预测;利用无人机搭载对填海造地工程进行指导。

2.3海洋参数反演

对全球气候变化进行监测时,海洋是最为关键的一部分,海表的温度与海面的湿度参数都是影响全球气候变化的重要参数。无人机遥感技术是获取海洋环境参数的重要手段,可以对海洋进行长期监测,对气候变化以及海洋循环等提供详细的数据,无人机还可以对重点海洋区域的环境进行监测,是卫星遥感监测的重要辅助手段,可以提供关于海洋异常变化、生物环境变化以及海洋盐度变化的具体数据,为海洋研究提供数据参考。同时无人机获取的海洋环境参数还可以进为海上油气平台建设提供耐腐蚀性的数据。

2.4海事监管

无人机中有配备高分辨率的摄像机和自动跟踪设备,可以对肇事船舶进行搜救,对海上遇险人员进行定位,并快速达到事故现场,对发生事故的程度以及救援情况进行预测,将捕捉到的影像进行回传,为事故调查取证等工作提供准确的参考信息,对事故的发展情况进行监控,是海事监管救助的重要辅助工具。无人机的抗风性较好,不会受到外界条件的影响,在恶劣的天气情况下也可以对事故船只进行搜救,一旦发生危险也不会伤害到搜救人员的人身安全,最大程度的避免了安全事故的发生,是恶劣天气情况下最可靠的装备。

3结语

综上所述,在进行海洋监测的时候,应用无人机会取得更好的效果,并且在人类开发力度不断增加的背景下,需要获取更多海洋多方面的信息,对于无人机工作也就提出了更高的要求。首先,应该不断规范无人机遥感的应用,提高技术应用水平,从而实现对于无人机更加有效的管理。其次,应该推动深远海化无人机性能需要不断提升,从而满足远海和深海的任务,这就需要研制出能够探测深海的无人机载荷。最后,应该推动无人机智能化,研发无人机智能系统,使其能够实现智能追踪,真正地成为可以控制的智能机器人。

参考文献

[1]胡青.无人机遥感海洋监测应用探讨[J].环境与发展,2017,29(07):117+119.

[2]张拯宁,李器宇.无人机遥感系统海洋监管应用[J].卫星应用,2016(02):63-67.

[3]曹洪涛,张拯宁,李明,李器宇.无人机遥感海洋监测应用探讨[J].海洋信息,2015(01):51-54.

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