海域无人机遥感监测三维立体监管系统的建设与研究.pdf

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1、海洋开发与管理2013年第6期海域无人机遥感监测三维立体监管系统的建设与研究’许祝华，张彦彦，杨晖，陆伟，闫伟伟(连云港市海域使用保护动态管理中心连云港222001)摘要：随着沿海开发的力度加大，全国沿海各种用海剧增，海洋主管部门相继出台了一些有效的管理办法和监测手段。全国沿海地区都进行以国家海域使用监测系统为基础，创新有地方特色的海域使用监管方法。文章在分析目前海域监测手段不足的情况下，提出了建立海域无人机遥测三维立体监管系统，重点介绍连云港区域建立的海域无人机低空遥感监测三维立体监管应用系统的建设与研

2、究。关键词：海域监管；无人机；遥感1目前海域监测手段存在的不足近年来，随着沿海开发力度不断加大、沿海地区用海需求日益增多，许多重点海域和重点项目需要进行多频次、高精度监视监测。目前，我国海域动态监视监测的主要手段是卫星遥感、航空遥感、现场监视监测和远程视频监控。但是这几种监测手段在应用中存在一些不足。比如，卫星遥感监测获取周期较长，具有较大的局限性和延时性；现场地面监视监测存在野外工作量大、人力成本高等问题；远程视频监控则存在拍摄范围较小、视频精度不高等问题。无人机作为一种新型遥感监测手段，弥补了现有卫星

3、遥感、航空遥感和现场监测技术手段的不足。将有助于丰富和完善国家海域动态监视监测管理系统，提高对重点海域和重点项目的动态监管水平，增强海洋综合管控能力。2建设内容利用海域监管无人机对重点海域进行基础数据的获取，并结合卫星遥感技术、航空航天遥感技术、低空无人机遥感技术及地面勘察技术，建立三维海域动态监测平台，实现从高空到地面全方位三维立体监测海域动态使用及发展变化情况。建设研究的内容主要包括以下3个方面内容。2．1无人机购置及低空遥感监测系统搭建无人机低空遥感监测系统由遥感设备及其控制系统、无人驾驶飞行乎台、

4、飞行控制系统、无线电遥测遥控系统、遥感数据处理系统等几部分组成Ⅲ。该系统建设要求可以与现有国家海域业务系统有机衔接，并达到有关数据共享。2．2海洋基础地理信息数据库建设系统将根据连云港市地理情况以及信息观测数据的特点，结合三维空间信息平台的特色，构建包括基础地理矢量、遥感影像、海洋动态监测数据、环境遥感监测数据、无人机高分辨数据、海域使用数据、海岛基础数据、海域使用功能区划数据、三维建筑设施、围填海工程数据等内容在内的海量、多源信息数据库，为海洋综合监管提供坚实的数据基础。2．3建设三维立体海域监管平台基

5、于多维海洋信息数据，利用虚拟现实、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)等技术，建设三维立体海域监管平台，仿真再现沿海地形、海洋环境、海域使用情况、海岛现状。并利用历史数据、实时数据，结合分析模型，探究海洋动态变化、对沿海重大工程建设进行决策辅助；利用预测模型以及应急预案，应对指挥突*基金项目：海洋公益性行业科研专项“HY～2卫星海洋动力环境探测数据应用服务技术系统与示范”(201305032--6)第6期许祝华，等：海域无人机遥感监测三维立体监管系统的建设与研究17发自然灾害等紧急情况。旨在建立海洋综合监

6、管平台，为海洋信息化建设和管理服务。3海域监管无人机技术要求3．1遥感设备及其稳定装置机载遥感设备及其控制系统用于获取遥感影像，是无人机低空遥感监测系统的重要组成部分[2]，主要由机载遥感设备、稳定云台等组成。根据不同遥感任务的需要，系统能够搭载的遥感设备包括面阵CCD数码相机、CCD视频摄录机等。3．2无人驾驶飞行平台气动布局合理、性能稳定的无人驾驶飞行平台是系统的基本保障。无人机发动机分为汽油机和电动机两种，分别安装木质和塑料螺旋桨，机身主要采用玻璃钢和碳纤维复合材料加工而成，重量轻、强度大。机身设遥

7、感设备舱用于传感器及稳定云台的安装，无人机的任务载荷和任务设备仓的尺寸根据遥感设备及其云台的重量和尺寸设定。无人机的起降可以采用正常的滑行方式，同时还开发了性能先进的弹射架、回收网，或者伞降回收机构，以适应海岸线附近地区起降的需求。3．3飞行控制系统飞行控制系统用于无人机的飞行控制与任务设备管理，包括传感器、舵机执行机构和飞行控制计算机3个部分。由姿态陀螺、气压高度表、磁航向传感器、GPS导航定位装置、飞控计算机、执行机构、电源管理系统等组成，可实现对飞机姿态、高度、速度、航向、航线的精确控制，具有操纵手

8、遥控器遥控、制式程控和自主驾驶3种飞行模态[3]。3．4无线电遥测遥控系统无线电遥测系统由记载数传电台和地面站接收天线及计算机组成，主要功能是传送无人机和遥感设备的状态参数，可以实现飞机姿态、高度、速度、航向、方位、距离及机上电源的测量和实时显示，具有数据和图形两种显示功能。供地面人员掌握无人机和遥感设备的有关信息，并且存贮所有传送信息，以便随时调用复查。无线电遥控系统还可用于传输地面操纵人员的指令，引导无人机按地面人员的旨意