一、無人機概況
無人機（unmanned aerial vehicle，簡稱uav）是一種由無線遙控設備或由程序控制操縱的無人駕駛飛行器。它不需要飛行員在機艙內進行駕駛，飛行過程由電子設備自動控制進行。飛機上不用安裝任何與飛行員有關的設備，這樣就可以有效地節省和利用空間裝載應用設備以完成賦予它的各種任務。無人機與有人駕駛飛機的最大區別是，單純依靠無人機本身是不能完成任何任務的，它需要一套嚴密的控制系統和根據任務需要搭載的應用設備，所以無人機也稱為無人機系統。
無人機最早誕生于1917年，由英國人制造出第一架無人機，經過了近百年的發展，其產品種類繁多，外形千奇百怪，很難用簡單的語言將其一下子介紹清楚。如果以飛行距離的長短進行分類，有短程無人機、近程無人機、中程無人機和長航時無人機；如果以飛機的外形分類，有微型無人機、小型無人機、中型無人機和大型無人機；如果從軍事用途上進行分類，有靶機、偵察機、干擾機和攻擊機；如果從飛行原理上分類，則有固定翼無人機和旋翼無人機（即無人直升機）等。由于其尺寸小、重量輕、經濟性好，在災情監視、交通巡視、航空測繪等方面獲得廣泛應用。
（一）小型無人機（Mini-UAV）。小型無人機系統是集航空、機械、電子、光學、計算機、控制、傳感器、合材料、小型航空發動機等多方面技術成果于一身的高技術產品，最大起飛重量只有幾千克乃至幾十千克。由于其攜帶方便、操作簡易、無人員損傷、經濟性好，因而具有廣泛的應用前景，比如桂林航龍科訊電子技術有限公司研制的“龍蜂”型和“搬運工”型無人機系統。
攜行重量小于10 kg，機體為高分子材料，能密封漂浮于水面。可在小雨和4級以下風力中正常使用。系統拆解后可放入背包內，展開時間小于10 min。全套系統單人攜行，使用方便，維護簡單。可以做到全自動起飛和著陸，完全脫離遙控器，全“傻瓜”式操作。起飛后，可以按預先編定的程序自主飛行，按照預定的高度、預定的航線、預定的目標進行定點拍照偵察，也可以根據地面站操作員上行數據指令適時變更飛行計劃。龍蜂無人機進入全自主飛行模式，導航后完全靠gps衛星導航和自動控制系統引導飛行。在電子地圖上可以實施指點拍攝和定點偵察。龍蜂無人機在視距的情況下，圖像傳輸系統的傳輸距離大于20 km。適于在城市、山地、叢林、海洋等復雜的工作環境下使用，執行巡查、監控、巡管、測繪、搜救等任務。
采用傳統氣動布局，飛行平穩，加上航龍公司先進的自動飛行控制系統，能夠發揮出良好的性能，其橫滾角、側偏距、俯仰角和航向差等參數均能達到測繪的水平。“搬運工”飛行半徑可達100 km以上，能夠一次性進行大規模作業，減低了項目風險。“搬運工”載荷大，可搭載專業的數碼相機或航空相機。
（二）中型無人機通常是指重量在一百千克至幾百千克、飛行距離達數百千米、留空時間在數小時以上的飛機。
[page]
二、無人機遙感技術
遙感是以航空攝影技術為基礎，在20世紀60年代初發展起來的一門新興技術。開始為航空遙感，1972年美國發射了第一顆陸地衛星后，就標志著航天遙感時代的開始。經過幾十年的迅速發展，目前遙感技術已廣泛應用于資源環境、水文、氣象，地質地理等領域，成為一門實用的，先進的空間探測技術。遙感(RemoteSensing)，從廣義上說是泛指從遠處探測、感知物體或事物的技術。即不直接接觸物體本身，從遠處通過儀器(傳感器)探測和接收來自目標物體的信息(如電場、磁場、電磁波、地震波等信息)，經過信息的傳輸及其處理分析，識別物體的屬性及其分布等特征的技術。
無人機遙感，即是利用先進的無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術、通訊技術、GPS差分定位技術和遙感應用技術，具有自動化、智能化、專用化快速獲取國土、資源、環境等空間遙感信息，完成遙感數據處理、建模和應用分析的應用技術。無人機遙感系統由于具有機動、快速、經濟等優勢，已經成為世界各國爭相研究的熱點課題，現已逐步從研究開發發展到實際應用階段，成為未來的主要航空遙感技術之一。
三、無人機的航拍及監測
在低空、小范圍、高精度的航拍及監測方面，同其它平臺相比，無人機執行這樣的任務具有效率高、成本低的特點。無人機作為可以快速移動的空中作業平臺，載運光學相機、數碼攝像機等設備，按照任務需要對目標區域進行拍攝、監測。無人機近距離拍攝圖像分辨率可達厘米級，對建筑物等形狀復雜的目標可進行近距離、多角度三維測繪，沒有“死角”。從無人機航拍影像中可以精確地分出每一個目標物的位置，道路、河流、水體、地形地城市區域都可以清晰地分辨出來。
四、無人機在航標領域的應用
隨著國家航運經濟的持續發展，港口規模和船舶數量不斷增長，相應的海上交通事故和突發事件也日益增多，航標部門面臨的航海保障任務日趨繁重，加強現代化裝備提高保障水平成為十分迫切的需要。而無人機以其功能獨特、成本較低、使用維護方便等特點，必將成為航標維護管理和海上應急反應的有機組成部分。
（一）航標維護管理方面
以大連航標處為例，2002年底航標數量117座，2010年達到343座（其中海上浮標224座），7年間航標數量增加了近3倍，而在崗職工人數卻基本沒變，航標維護管理形勢嚴峻。傳統的海上航標維護管理主要采用航標船定期海上巡檢，受海況影響較大，且效率低、成本高、存在一定風險。近年來，隨著遙測遙控等先進技術的應用，航標維護管理的科技因素和手段得到加強，對提高航標維護管理水平起到了積極的促進作用，但在效率、實時和直觀上仍有欠缺。無人機通過對海上航標進行視頻圖像采集并及時傳回，能夠使航標管理部門掌握海上航標實時情況，對情況的分析更加全面、準確，可有效提高航標管理效率。如果采用無人機技術，許多海上航標巡檢任務可以更多地由無人機來完成，形成海（海上巡檢）、陸（陸地遙控）、空（空中監測）立體監管模式，并最終實現全方位、全覆蓋的航標維護管理體系。
（二）海上應急管理方面
2010年，通過防抗海冰災害和應對“7·16”海上溢油的實戰，我們深刻體會到，應對和處置海上災害、突發事件僅僅靠主觀能動性是遠遠不夠的，裝備和手段的欠缺將在很大程度上制約抗災和應急反應的效果。
海上災害和突發事件的主要特征，一是突發性和難以預見性；二是破壞性；三是具有緊迫性。因為是突然發生的、非正常的、帶有破壞性的事件，極易造成嚴重后果，所以在處理突發事件時，就帶有緊迫性的特點。突發事件對應急管理的要求是：迅速判明情況，查明事件原因；實現快速響應，盡快到達現場；采取果斷措施，實施正確指揮；進行緊急救援，防止事態發展；妥善安排善后，盡力減少損失。在防抗海冰災害和海上清油時，由于無法獲知海上浮冰和油污的準確位置，航標作業船舶只能且行且探，既影響了作業效率，又帶來安全隱患，而在這些環節中無人機都能夠發揮出重要作用。具體說，無人機在處理突發事件過程中的主要作用體現在以下方面：
1.響應快速
小型無人機只有幾千克或十幾千克，依靠遙控器或手提電腦就可以對其進行操控。裝備該類無人機的小分隊只需2~3人就可以完成任務。即使在道路被毀的情況下，徒步也可以到達工作現場。一架未組裝起來的無人機，有的僅有一個標準行李箱那么大，可以很方便地攜運。無人機不僅有較快的反應能力，而且對環境和氣象條件有較強的適應性，受陰、雨、霧、海浪等天氣、海況條件的限制比航標船更小，能在6級風下完成飛行任務。
[page]
2.采集現場數據
迅速將現場的視、音頻信息傳送到航標處運保中心，供指揮者進行判斷和決策。無人機通常配置的基本設備就是多媒體采集系統，負責完成視、音頻數據的采集，通過無線傳輸方式，傳輸到地面的接收機。其機載攝像機能夠對視頻數據進行編碼壓縮，以圖像方式把視頻數據送回航標處運保中心。如果配置高清晰度的數碼攝像機，能夠對現場進行高質量的視頻采集以及音頻的實時采集，其數據傳輸距離可達30 km。
無人機能方便地使用攝像機、熱像儀等各種載荷。即使是普通的民用級專業數碼相機，也能安裝到飛機的平臺上。配合自動曝光攝影等一系列先進技術，就能自動獲取高清晰度數碼照片。通過后期處理，生成的數碼影像可為應急設標、航標搜尋、災害評估（如海凍災害）、調查取證（如養殖損害糾紛）、突發事件（如海上溢油）的應對提供可靠的決策依據，使措施更加及時、正確，反應更加迅速，地面指揮、航標船和各類人員的協調也會更加充分。
3.跟蹤事件的發展態勢
由于無人機的使用方便快捷，到達現場之后能夠迅速展開，展開之后就能夠不間斷地跟蹤事件的發展，利于運保中心及時掌握事件態勢。在追蹤海上情況態勢方面，由于其機體小巧，速度容易控制，機動性好，視野寬闊，獲取信息的實時性強、分辨率高（可以達到0.1米），具有航標船和其它方式無法比擬的優點。
目前無人機所裝載的傳感器一般都采用光學傳感器，夜間使用還受到限制，如果配備紅外或具有夜視功能的系統，其功能就更加強大。
（三）節能減排方面
航標船舶是航標處能源消耗大項，海上航行每小時耗油0.15~0.2噸，以一次3小時巡檢為例，可耗油0.45~0.6噸，而使用無人機執行同樣的巡檢任務僅耗油5~6升（使用汽油發動機）甚至不發生油耗（使用鋰電池），節能減排效果十分顯著。
用于海上航標管理維護和應急反應體系中的無人機以中小型、短近程無人機為最佳選擇，包括固定翼無人機和無人直升機。
五、空域使用和相關法律
從國際范圍來看，航空飛行條例中尚無專門針對無人飛行器（UAS）的法規，在低于150 m的可視范圍內進行飛行是不受限制的（居民區上空等人員密集區域除外）。美國國防部和美國聯邦航空局一同確立了有關UAS管理制度的原則：①“無害”：避免新的提案，以免軍用UAS對民用航空造成影響，致力于建立適用范圍更廣的規則；②“適應而非創造”：盡量將UAS融入聯邦航空條例的框架之中；③“開辟先例”：不僅關注本國的適用，還致力國際相關規則的建立。
我國有關無人飛行器的管理細則尚未出臺，到目前為止還沒有因無人飛行器而影響國家航空運行秩序的報道，相信在不久的將來，在借鑒國外經驗和加強國際合作的基礎上，我國相關航空管理制度將會出臺。但可以肯定的是，所有規則都不會以抑制無人飛行器的發展為目的，這些規則將會為無人飛行器的發展創造空間上的便利。
國務院、中央軍委近日印發《關于深化我國低空空域管理改革的意見》，對深化我國低空空域管理改革作出部署，明確指出“最大限度盤活低空空域資源”，對低空放松管制，實際上就是放開空間。
六、應用范例
事實上，我國無人機在洪澇災害應急監測、地震地質災害救援、太湖藍藻爆發及森林火災監測、大氣臭氧監測以及大型科學試驗中已經發揮了重要作用，也形成了推動無人機技術發展的專業技術隊伍。
2008年5月15日，四川汶川特大地震災區，一架國產的“千里眼”無人飛機，按照事先確定的精確坐標在大約200 m高的空中飛行，它用明亮的“眼睛”忠實地反映著整個北川縣城2平方公里范圍內震后的情景：倒塌的樓房不計其數，滑坡的亂石、泥土埋沒了道路，堵住了河流，北川幾乎就是一片廢墟！一圈、兩圈，無人機在空中圍著北川縣城繞了兩圈，僅用了20多分鐘，一張張連地面救援人員的身影都清晰可見的數碼照片，通過科技設備傳輸下來，最終拼接成地震效果圖，送到了抗震救災指揮部負責人的手中。
七、效益
小型無人機的價格在10～80萬元之間，可起降數百次，使用和維護費用低，一次性投入，多年受益。與航標船相比，其性價比更高，可部分取代航標船完成海上航標巡檢、搜尋、應急管理等信息搜集任務。由于減少了航標船舶的出航次數，大大降低了能源消耗量和污染物排放，產生的經濟和社會效益顯著。
八、結語
雖然目前尚無無人機在航標領域的應用先例，但無人機技術作為一種成熟的技術平臺，以其機動快速、使用成本低、維護操作簡單、節能環保、沒有人員安全風險等技術特點，一定能夠在航標巡檢、搜尋、災情評估以及應急管理等方面占有一席之地，為我國航標事業發展作出積極的貢獻。
?