無人機遙感海洋監測技術及其發展

許欣欣

摘 要 近年來，海洋開發力度不斷擴大，不管是用海需求還是用海矛盾都非常凸出，海洋侵權問題不斷，急需能夠對海洋進行全天高精度監測的新技術，保證海洋的安全，維護海洋生態平衡。無人機是一種新型的海洋監測技術，操作簡單，對環境的適應能力較強，且應用成本較低，能夠快速獲取具有高分辨率的影像，對海洋的污染和風險進行實時性監測，以提高我國海洋的綜合發展能力。文章對無人機遙感技術的監測現狀進行分析，并對無人機遙感海洋監測技術展開重點研究，同時分析無人機遙感海洋監測技術的具體應用，為海洋管理提供理論支持。

關鍵詞 無人機遙感；海洋監測；應用；發展

中圖分類號 P7 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）232-0097-02

我國地域遼闊，海島眾多，隨著“海洋強國”戰略的實施，海島地區成為緩解國民經濟的重要保障，同時也是維護海洋權益的重要戰略。目前，海島的過度開發導致海岸線位置發生變化，海洋生態環境惡化，嚴重影響海島資源的可持續發展。海洋經濟的快速發展加劇了海島空間信息的應用，急需新的技術對海洋的現狀進行監測。由于海島的地勢、地貌較為復雜，常規的人工測量難以完成地理空間采集的任務，現有的衛星遙感技術的分辨率較低，航空遙感成本較高，容易受到天氣的影響，使得很多海島地區的地形數據更新緩慢。近年來，無人機遙感技術得到了發展與應用，無人機遙感技術具有高時效性、低成本的特點，同時還有高自動化的專業處理軟件的支持，能夠滿足海洋地區獲取地理空間信息的要求，獲取海岸線變化以及海洋的現狀，在海洋監測中的應用一片光明。

1 無人機遙感技術

無人機就是使用無線電智能操控不載人飛機并完成監測任務，可以通過計算機智能操控，對空間的要求較低，操作方便，成本低，不會受到環境的影響，適應能力非常強，適合危險系數高的任務。無人機可以搜集高分辨率的影響資料，與衛星遙感技術相比，不會受到惡劣天氣的影響，彌補了傳統衛星遠距離采集的弊端。遙感技術作為一種新興的探測技術，在電磁波理論的支撐下，能夠遠距離對物體的情況進行觀察，并搜集被監測對象的紫外線活動，并對數據進行整合，從而完成對監控對象的識別。通過遙感技術能夠對高分辨率的影響資料進行快速查詢，對搜集到的信息進行整合和傳送，與無人機相結合，將其應用在海洋領域的監測中，能夠更好地實現對海洋的管理。

2 海洋監測現狀及無人機的應用需求

2.1 海洋資源環境監測

我國有著非常豐富的海島資源，漁業發達，但是近年來海洋領域受到各方面的破壞。為了保護海洋環境，維護海洋領域安全，國家對重點海洋區域的巡邏力度加大，但是還是會受到外界條件的限制，當遇到突發事件時無法進行及時的回應與處理。無人機的飛行速度快，監測的面積廣，能夠對海洋變化進行實時監測，第一時間獲取有用的資源，快速發現海上突發情況，對海冰分布情況進行實時監測，為海上工程提供一手資料，高效率的完成海洋環境監測的重任。

2.2 海洋動態監測與執法

我國海洋面積遼闊，海洋工程不斷增加，違法打撈，占用港口等活動嚴重影響了海洋的正常秩序，地面監測與船只巡邏等已經無法滿足海洋監測的需求，轉型能力較差，無法對違法用海的活動進行詳細取證，無法保證海上安全。

2.3 海洋突發情況應急響應

海上自然災害容易造成海洋事故，針對海上救援工作，傳統的海洋救援應急響應能力不足，對搜救的范圍有限，阻礙了海上救援的速度，無法在第一時間得知海洋事故并趕往事故地點，事故現場無法與救援中心取得高效連接；另外，針對海洋的災害情況，比如海上油輪泄露，會對海洋造成非常大的破壞，海洋有關部門需要快速了解事故發生的具體情況，船舶監測技術無法快速了解災害情況，無法立即采取補救措施。海上艦艇、衛星遙感等監測技術已經無法滿足現有的工作需求，相比之下，無人機遙感技術的相應時間快，具有較強的靈活性，同時應用成本低，在惡劣的天氣下也可以正常監測，對海上應急監測具有極大的幫助。

3 無人機遙感海洋監測技術的具體應用

3.1 災害監測

近年來海洋自然災害事故時有發生，比如風暴潮、赤潮等，嚴重影響我國沿海地區居民的正常生活，為沿海地區居民帶來巨大的財產損失，使用人工監測的技術對這些災害事故無法預測全面，不能對信息有快速及時的掌握，容易造成預報不及時情況的發生，而且監測的數據不夠準確，容易造成處理偏差等情況。使用無人機遙感技術對災害進行影響攝取，搭配影響設備對海洋進行視頻錄取，以獲取災害的具體情況，能夠獲得更加全面的災害情況，對災前預報與監控的監測效果極好。

3.2 海洋測繪

在人為或者其他自然條件的影響下，港口、河流入口等交界地特別容易發生地形地勢的變化人。隨著經濟的發展需要，人們會對水陸交界的區域進行開發，比如填海造地，發展養殖業等，會造成地形地勢的變化；在自然環境的影響下，入海口的沖擊會造成海岸線發生變化，從而造成地形變更，對這些區域進行監測，將會對海岸的管理起到重要作用。使用無人機對海洋進行監測，比傳統的監測方法更快更好，無人機技術能夠對海水的區域范圍進行擴大，以獲得具有更高分辨率的遙感數據，完成海洋數據分析。主要表現在以下幾方面：

3.2.1 海冰監測

海冰是海洋冬季比較嚴重的災害之一，海冰遙感能確定不同類型的冰及其分布，從而提供準確的海冰預報。海冰可分為冰山、冰塊、新冰、一年餅等不同類型的冰齡及其成因都是不同的。無人機技術從而可以掌握海冰的形成、生長、移動、消亡等過程。有了這些資料，就可做出冰情預報，也可提供海冰參數。

3.2.2 赤潮分析

在我國，從渤海灣到南海，近幾年來，每年都有多次赤潮發生。無人機遙感可監測某些赤潮發生的范圍、時間和地點，并根據水文氣象資料進行赤潮的實時速報。

3.2.3 海洋動力遙感觀測

風力、波浪、潮流等是塑造海洋環境的動力，利用RS，GPS等現代海洋觀測技術可以大范圍快速、準確、直接地獲得海洋動力信息，利用SAR對淺海區域進行探測，建立DEM，為風暴潮的到來提供數據參考。使用無人機技術進行海島礁監測時，可以獲得更多關于海道礁的信息，以更好的完成對海島的監測。

此外，利用無人機遙感影像對海岸以及港口的信息進行提取，與GIS技術相結合，對海洋的面積以及變化的情況進行分析預測；利用無人機搭載對填海造地工程進行指導。

3.3 海洋參數反演

對全球氣候變化進行監測時，海洋是最為關鍵的一部分，海表的溫度與海面的濕度參數都是影響全球氣候變化的重要參數。無人機遙感技術是獲取海洋環境參數的重要手段，可以對海洋進行長期監測，對氣候變化以及海洋循環等提供詳細的數據，無人機還可以對重點海洋區域的環境進行監測，是衛星遙感監測的重要輔助手段，可以提供關于海洋異常變化、生物環境變化以及海洋鹽度變化的具體數據，為海洋研究提供數據參考。同時無人機獲取的海洋環境參數還可以進為海上油氣平臺建設提供耐腐蝕性的數據。

3.4 海事監管

無人機中有配備高分辨率的攝像機和自動跟蹤設備，可以對肇事船舶進行搜救，對海上遇險人員進行定位，并快速達到事故現場，對發生事故的程度以及救援情況進行預測，將捕捉到的影像進行回傳，為事故調查取證等工作提供準確的參考信息，對事故的發展情況進行監控，是海事監管救助的重要輔助工具。無人機的抗風性較好，不會受到外界條件的影響，在惡劣的天氣情況下也可以對事故船只進行搜救，一旦發生危險也不會傷害到搜救人員的人身安全，最大程度的避免了安全事故的發生，是惡劣天氣情況下最可靠的裝備。

4 結論

無人機遙感海洋監測技術具有高時效性、高靈活性的技術，應用價值非常高，隨著人們對海洋的開發力度不斷擴大，需要獲取海洋領域各方面的詳細信息，對無人機的需求越來越高。將無人機遙感技術應用在海洋監管領域中，對海洋領域的監測與管理具有十分重要的意義，能夠滿足各種條件下的海洋監測作業。隨著技術的不斷成熟，無人機遙感技術與海洋監管中其他的通信技術相結合，形成多功能的監測設備，對海洋領域進行實時監測，將更好的服務于海洋事業的發展。

參考文獻

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