無人機遙感系統(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)，在實際應用中也占擁有多個優(yōu)勢。為此下面文章主要介紹了基于無人機的遙感系統(tǒng)的特點，并著重探討了無人機遙感系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國土資源等領(lǐng)域的應用，最后，文章中還總結(jié)了無人機在實際應用過程中的優(yōu)勢和劣勢，并展望了無人機在各個領(lǐng)域未來的發(fā)展前景。

　　關(guān)鍵詞：無人機遙感系統(tǒng),航空遙感系統(tǒng),實際應用

　　無人駕駛飛機系統(tǒng)(UnmannedAerialSystem)，即無人機，是一種不需要飛行器駕駛員上機操控的，通過旋翼或固定翼產(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)與無人機系統(tǒng)結(jié)合于一體，即構(gòu)成無人機遙感系統(tǒng)(UnmannedAerialVehicleRemoteSensingSystem)。無人機遙感系統(tǒng)可搭載相機以及多光譜、熱紅外、激光雷達等多遙感傳感器，以機動性能較好的無人機為載體，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)，無人機遙感系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢。無人機可以在低空飛行，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;同時，無人機由于體積小，便攜性高，具有隨時監(jiān)測，實時傳輸?shù)哪芰Γ�很好的彌補了航天遙感的周期性監(jiān)測缺陷;且相比于航天遙感，無人機可以在小范圍內(nèi)高頻率的出入進行監(jiān)測，實時傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)，這對于決策的制定具有重要的意義。

　　在科技日漸發(fā)達的今天，無人機技術(shù)也愈發(fā)成熟，同時，無人機遙感技術(shù)的應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)精準監(jiān)測、植物病蟲害監(jiān)測、森林資源監(jiān)測，再跨越到土地資源勘察、地質(zhì)災害調(diào)查、海洋污染監(jiān)測等領(lǐng)域都能見到無人遙感系統(tǒng)的身影。

　　1無人機遙感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　從2010年至今，由于無人機技術(shù)的快速發(fā)展，其造價逐漸降低，在民用領(lǐng)域中得到了長足的發(fā)展，也成為了推動經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分。2015年，我國應用遙感技術(shù)的無人機已超過3000架，而預計未來5年的總需求量則是現(xiàn)在已有數(shù)量的十倍。無人機系統(tǒng)種類繁多，按照不同的平臺構(gòu)型可以大致分為三類：固定翼無人機、旋翼無人機和無人飛艇等。

　　固定翼無人機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彈射無人機來起飛，之后使用機內(nèi)自帶的降落傘來降落。旋翼無人機也可按其旋翼數(shù)量分為兩種，無人直升機和多旋翼無人機，旋翼無人機操作簡易，攜帶方便，機動性能強，飛行穩(wěn)定，適用于可視范圍低空勘測任務。而無人飛艇是由其腔內(nèi)氣體控制上升及下降，由發(fā)動機提供動力實現(xiàn)飛行，因此該類無人駕駛平臺受到氣候條件影響較大。

　　2無人機遙感技術(shù)在各個領(lǐng)域的應用

　　2.1精準農(nóng)業(yè)監(jiān)測

　　在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過程中，隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展向機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)的開展對農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來了革命性的變革，但傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集工作，如：作物種類分布及數(shù)量情況、病蟲害種類及其損害程度、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)采集費時費力，往往需要較長的時間才能將數(shù)據(jù)收集完畢，而不能進行實時分析;其次人工采集數(shù)據(jù)盡可以進行小范圍內(nèi)抽樣調(diào)查，不能保證數(shù)據(jù)的完整性以及科學性，所分得出的結(jié)論往往與實際略有偏差。而使用無人機搭載遙感技術(shù)設備則可以實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的實時傳輸，且可以保證數(shù)據(jù)完好無損，從而在提高數(shù)據(jù)準確性的基礎上減少人的工作量，對農(nóng)業(yè)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。下面將分三個方面對農(nóng)作物的監(jiān)測進行敘述。

　　2.1.1農(nóng)作物分類

　　在同一片農(nóng)田區(qū)域若分散種植了多種農(nóng)作物，則需要對農(nóng)作物的種類進行區(qū)分，若要進行作物的精確區(qū)分則需要使用無人機搭載遙感設備，為了進一步精確定量地考察分類結(jié)果的精度，可以對其抽樣并對樣本逐一使用衛(wèi)星定位的地面測量數(shù)據(jù)進行二次驗證，然后將地面測量結(jié)果數(shù)值與通過無人機采集的數(shù)據(jù)進行混淆矩陣計算，通過這種方法來確認無人機遙感系統(tǒng)在農(nóng)作物分類面積的評估精度，這樣便可以在一定精度上區(qū)分不同的農(nóng)作物種類。

　　2.1.2作物病害、蟲害監(jiān)測

　　在實際種植中，農(nóng)作物易受到各種病害、蟲害的侵染。而當植物在受到不同病害、蟲害侵染時，在不同波段上會表現(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)。進一步地，由于受到病害、蟲害攻擊的不同植物的葉片或莖稈的特征光譜具有高度復雜性，因此對于不同植物以及相同植物的不同發(fā)展階段的病害、蟲害，可能會顯現(xiàn)多樣的光譜特征。基于此原理，可以使用無人機搭載光譜傳感儀對不同植物分別進行病害、蟲害的監(jiān)測，采集數(shù)據(jù)后進行對比分析以得到精確結(jié)果。

　　2.1.3污染檢測

　　農(nóng)作物污染有很多方面，比較重要的污染源是來自水中的重金屬元素，在檢測污染時，無人機遙感系統(tǒng)是一個很好的使用工具。在使用無人機遙感技術(shù)進行農(nóng)田重金屬污染監(jiān)測時，最重要的任務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

　　森林作為我國生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，定時監(jiān)測就顯得十分重要。森林資源監(jiān)測的主要工作是進行植被的覆蓋率監(jiān)測。目前檢測作物覆蓋率變化的方法主要分為兩類，其一是通過森林資源衛(wèi)星反饋的各項參數(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;其二是通過人工在地面直接采集影像數(shù)據(jù)，對影像進行圖像分類操作，從而大致得出覆蓋率。

　　如果直接通過衛(wèi)星影像來計算覆蓋率，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，其對空間的感知能力，以及對圖形的分辨能力被顯著降低，因此，衛(wèi)星遙感常常難以滿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，又會造成效率過低的問題。而使用低空無人機遙感技術(shù)則可以彌補目前兩種覆蓋率變化監(jiān)測方法的短板。

　　無人機所獲取的低空遙感數(shù)據(jù)可以通過一定的數(shù)據(jù)分析而得出植物的覆蓋率，另外，無人機遙感系統(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同一塊林地進行遙感觀測，同時還需滿足特定的觀測條件，即被觀測林區(qū)要和周圍背景存在較大差異。

　　2.3國土資源的監(jiān)測

　　現(xiàn)行無人機遙感技術(shù)已具備對國土資源進行有效監(jiān)測的條件。在國土資源部門的對國土資源的監(jiān)測中，主要是使用實地調(diào)查、人工測量等方法，但使用這種方法存在效率低下、周期較長、成本較高等問題，并且尚有許多地方因為地形原因難以進行監(jiān)測，且人為進行數(shù)據(jù)判斷又會存在較大誤差，而運用無人機遙感系統(tǒng)，以及衛(wèi)星定位技術(shù)，則可以實時獲取多方位的影像數(shù)據(jù)和其他資料，加之無人機靈活性好、機動性高、無視地形的優(yōu)勢，運用無人機進行監(jiān)測可以獲得更好的監(jiān)測效果和省去更多的人力物力，是一種很好的監(jiān)測手段。另外，我們可以將實時的無人機航拍數(shù)據(jù)與之前保存的數(shù)據(jù)做對比，就可以較為方便地發(fā)現(xiàn)兩次監(jiān)測之間發(fā)生的違法違規(guī)用地事件。無人機遙感系統(tǒng)在劃定區(qū)域、統(tǒng)計面積也可以起一定作用，降低數(shù)據(jù)統(tǒng)計難度。

　　2.4其他

　　無人機遙感技術(shù)在許多方面都有著機器廣闊的發(fā)展前景，它相對于衛(wèi)星影像具有更高的地面空間分辨率，并能帶來衛(wèi)星遙感所不具有的精細紋理等額外的遙感信息，可以廣泛的應用于很多遙感監(jiān)測領(lǐng)域。

　　3無人機遙感技術(shù)的制約

　　無人機遙感技術(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、無人機旋翼產(chǎn)生的氣流容易對大氣等監(jiān)測產(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

　　應用無人機吊艙系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集時，由于高空氣流以及無人機旋翼產(chǎn)生的氣流會對無人機自身的穩(wěn)定性造成一定影響，導致無人機所拍攝或采集的數(shù)據(jù)具有誤差。就無人機拍攝圖像而言，由于無人機在懸停的過程中受到氣流的擾動，所拍攝的圖像會呈現(xiàn)重疊等現(xiàn)象，而無人機所搭載的拍攝設備多為數(shù)碼相機，不具備廣角拍攝，需使用無人機旋轉(zhuǎn)帶動相機旋拍，這使得圖像在后期的合成過程中，具有較大難度。

　　3.2無人機遙感系統(tǒng)的不自主性

　　現(xiàn)如今，多數(shù)無人機的飛行是依靠綜合傳感器與操作人員來共同完成的，而當無人機飛行到操作員目不所及之處或無人機在飛行過程中出現(xiàn)故障，無人機不具有自我解決問題的能力，如果飛控人員不能及時控制，無人機極有可能直接墜毀。

　　3.3無人機遙感系統(tǒng)的信息安全

　　信息安全被譽為21實際最亟待解決的問題，由于無人機體積小、隱藏度高，實時采集信息時極難被發(fā)現(xiàn)，這使得地理信息在無人監(jiān)管區(qū)域極易泄露，而電腦黑客的存在，也使得無人機所采集的信息極易被盜取，若被盜取的信息國防軍事領(lǐng)域，后果難以估量。

　　3.4無人機管理政策

　　無人機現(xiàn)已經(jīng)走向民用活動，無人機的使用必須有相應的法規(guī)來制約，使用無人機也必須服從國家規(guī)定，不可在任意空域飛行。

　　4總結(jié)展望

　　無人機遙感平臺在各個應用平臺都具有明顯的優(yōu)勢及廣闊的應用前景，它以其忽視地形的靈巧性、數(shù)據(jù)采集的實時性、作業(yè)效率的高超性深得各個領(lǐng)域的喜愛。無人機遙感技術(shù)也以其特有的優(yōu)勢彌補了傳統(tǒng)航拍的不足，這對航拍遙感的發(fā)展具有重大的意義，盡管無人機遙感技術(shù)還處于發(fā)展階段，諸多技術(shù)問題還沒有攻克，但我們有理由相信，無人機發(fā)展的未來必定欣欣向榮。

　　參考文獻：

　　[1]王寶國，王衛(wèi)東.無人機遙感在非戰(zhàn)爭軍事行動中的應用[J].無線互聯(lián)科技，2015(22)：139-140.

　　[2]徐譽遠，胡爽，王本洋.無人機遙感在我國森林資源監(jiān)測中的應用動態(tài)[J].林業(yè)與環(huán)境科學，2017，33(01)：97-101.

　　[3]吳永亮，陳建平，姚書朋，徐彬.無人機低空遙感技術(shù)應用[J].國土資源遙感，2017，29(04)：120-125.

　　[4]路寬，佘振維，王圣先.無人機遙感在森林資源監(jiān)測中的應用[J].低碳世界，2017(34)：355-356.

　　[5]胡健波，張健.無人機遙感在生態(tài)學中的應用進展[J].生態(tài)學報，2018，38(01)：20-30.

　　推薦期刊：《植物生態(tài)學報》(月刊)創(chuàng)刊于1955年，是由中國科學院主管、中國科學院植物研究所中國植物學會主辦的我國生態(tài)學領(lǐng)域創(chuàng)刊最早的專業(yè)性學術(shù)刊物。主要刊登：植物生態(tài)學領(lǐng)域及與本學科有關(guān)的創(chuàng)新性原始論文或有新觀點的國際植物生態(tài)學研究前沿和動態(tài)的綜述。