航空拍摄的种种本领

2013年4月20日8时2分在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震，震源深度13千米。地震发生后，成都军区某陆航部队利用航拍技术，传回灾情第一手资料。同时，国家测绘地理信息局紧急派往雅安市芦山县的无人机成功获取到芦山县核心灾区太平镇的首批高分辨率航空影像，技术人员在第一时间赶制出了第一张芦山县太平镇震后无人机航拍影像图，分辨率达到0.16米。芦山县太平镇震后航拍影像图将提供给国务院应急办、国家减灾委、国土资源部、中国地震局、四川省有关部门等，用于指挥决策和抢险救灾。

　　利用直升机航空拍摄

　　20世纪80年代末，我军空军某航测团转隶为总参某测绘信息技术部队。1995年9月，该部第一次将许多渺无人烟的戈壁荒漠和雪域高原摄入镜头，获取了丰富的西藏地表信息，并首次将全球定位系统与航摄技术结合，实现了大面积无人区的拍摄。如今，该部开发应用的航线设计与监视系统，实现了航拍相机和飞机领航的一体化，大大提高了拍摄效率；首次运用动态GPS技术在高原地区进行航摄；参与了专用航测飞机的改装和定型工作，结束了我国航测飞机依赖进口的历史；摸索总结出沙漠、雪山等地区航摄参数表，有效解决了在特殊地区进行航摄的难题……2008年5月16日，中国卫通所属子公司中国四维测绘技术总公司机组从成都太平寺机场起飞，执行对地震中心区域的航空拍摄任务，航摄覆盖面积约2200平方千米。经过2小时40分钟的作业，机组获得震灾中心区域高清晰彩色航空照片200张，照片将被用于进行灾害评估和建立数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）。为了拍摄到清晰的照片，摄影员们在非密封的飞机舱中顾不得吸氧，克服低温、缺氧的困难去完成任务。

　　利用无人机航空拍摄

　　20世纪90年代初我国已开始配制无人机，经过10多年后，无人机的机体制造技术和材料技术越来越好，控制系统技术也得到飞速发展，现在做的小型控制系统，可以装在很小的飞机上。飞机重量仅10千克左右，最小的两三千克，通过手抛就可以起飞。飞机翼展都在两米多，只要跑起来20米就可以起飞，速度一般是每小时100千米，飞行的活动半径最大在100千米左右，正常情况下要求最大风速在6级以下。无人机的企业或者产业发展要比模型飞机规范程度高，不仅是人员、器材的规范，还有行业的规范，因为无人机经常在城市、高危险地方作业，可靠性是第一位的。民用无人机主要搭载照相机、摄像机、气象探测设备等，飞行靠自带GPS定飞机的位置，速度传感器可以知道飞行速度，自动控制系统根据当前自己的位置预定自动飞行路线。这就意味着我们可以丢掉遥控器，只要飞机有动力，理论上可以飞到地球上任何一个点。2008年5月14日，四川特大地震的第3天，灾区的通讯中断、道路中断，汶川、北川等重灾区几乎成为与世隔绝的“孤岛”，里面究竟是什么情形，救援指挥部的每个人都心急如焚。那一天，北京观典航空设备有限公司20多位航拍技术人员赶赴灾区。由于连日的阴雨天气，雾气很重，灾区厚重的云层使卫星根本无法监测到地面的受灾情况，而载人飞机在如此恶劣条件下，也根本无法低空飞行进行航拍，否则很容易造成机毁人亡的惨剧。此时此刻，启用无人小飞机航拍，成为了解灾区最新情况的唯一手段。5月14日下午3时30分，“北京观典”作为第一家到达灾区的无人机飞行团队，技术人员进行了简单的试飞。5月15日清晨6点，机组成员拿着由成都军区抗震指挥部特批的最高级别通行证，进入距都江堰30千米的汉旺镇进行了灾后第一次空中拍摄。此次带去灾区进行航拍的是“禁毒者”A2型无人机，这部飞机在设计之初，原本是针对毒品原植物非法种植进行航测的。“禁毒者”借助一个名为“面阵CCD”的数码相机，对地震灾区的地面状况，包括道路毁坏状况、建筑物坍塌情况进行侦察，并利用毒品原植物种植地块识别系统对灾区重点区域标定准确坐标，为救援提供最佳路径。此次无人机的飞行高度为1300米，航速为每小时95千米，在飞行的25分钟内，一共拍摄了300幅照片。

　　空军航空兵航空拍摄

　　汶川大地震发生后，空军部队监测地震灾区面积累计达16万平方千米，重点航拍的汶川、北川等20多个县（市、区）的100多个乡（镇）地形影像资料，为制定灾后重建规划提供了重要依据。空军部队又向国家地震局提供了一幅宽3米、长15米的航拍影像图，完整清晰地显现出四川龙门山宽80千米、长300千米的地震带，为专家分析灾区地质结构变化、研究地震发生规律提供了资料。5月16日，当地面救灾部队因道路堵塞、交通不畅原因无法及时、清楚了解到地震中心地区灾情时，飞机航空遥拍成为救灾指挥部和群众了解地震中心地区受灾情况的重要途径。国土资源部调集5架飞机待命，第一架飞机“里尔”于5月14日已经带回200张照片，经过解译后，国土资源部于5月15日下午发布了部分航拍照片和解译观点。与此同时，“遥感中心”自己所带的专业飞机于5月15日起飞，进行了超低空的2000米拍摄，共拍摄彩色图片300张。第一次航拍图片的比例大约为1：50000，第二次航拍是低空飞行，大概能拍摄到1：800到1：5000比例的照片，这样高清晰的照片解译出来以后，对地质专家解译地震中心地区受灾情况、后续地质灾害发生的危害等关键技术环节都会带来突破性进展。

　　太空卫星航空拍摄

　　卫星采用当今最先进的自适应光学成像技术，可在计算机控制下随观测视场环境的变化，灵活地改变主透镜表面曲率，从而有效地补偿大气影响造成的观测影像畸变。星上可旋转反光镜可使卫星进行大斜角拍摄，从而获得处于飞行路线数百千米外物体的图像。卫星还采用了小像元和多像元 CCD、长焦距等新技术和复杂的卫星稳定控制技术，使地面分辨率大大提高。如美国最先进的照相侦察卫星“锁眼”-11（KH-11）的分辨率从150毫米提高到100毫米，也使瞬时观测幅宽从2.8～4千米提高为7～10千米。100毫米分辨率代表了目前照相侦察卫星的最高分辨率，足以发现地表几乎所有的目标。其中，1984年10月4日美国发射的第6颗KH-11间谍卫星很特别，居然一直到1995年下半年才结束使命。作为照相侦察卫星，KH-11很容易受到天气的影响。一旦天气恶劣，它的侦察效果就要大受限制，甚至难以工作。自“锁眼”-12升空至今，它已在美国的全球军事战略中发挥了重要作用。无论是海湾战争、波黑冲突，还是北约空袭南联盟、阿富汗“持久自由行动”，直至现在的伊拉克战争，“锁眼”-12都扮演了重要角色。为了获取更多、更详尽的伊拉克情报，在高远的太空，3颗“锁眼”-12（K H-12）光学成像侦察卫星不分昼夜地对伊拉克各重要目标进行严密监视。2001年发射的那颗“锁眼”-12卫星，每天早上2时从南向北经过巴格达时，使用微光和红外相机；在每天下午3时由北向南经过巴格达时使用可见光相机。“锁眼”-12是当今最先进的光学成像侦察卫星，与“锁眼”-11系列卫星相比，“锁眼”-12通过采用新技术进一步提高了空间分辨率；通过组成星座进行侦察，提高了时间分辨率，即缩小了观测周期。“锁眼”-12增装了热红外成像仪，从而改善了红外观测能力，这意味着它能够侦察导弹发射、识别利用树林和灌木丛进行的伪装。

　　电子传感器航空拍摄

　　卫星存在着图像不清、易受攻击和体积庞大、价格昂贵的弊病，每颗卫星价值约10亿美元，且操作不便，并被认为在1991年的海湾战争中 “表现不佳”，因为它们无法迅速传回图片。针对这种情况，美国科学家联合会说：必须进行“一项多年的努力，提供一 种功能更强，但价格较便宜的方式以满足国家的需求”。于是，一种体积较小、制造精巧、更便宜、更高效、数量较多的传感器便应运而生。传感器，被认为是高科技的“触角”，并有“征服了传感器就征服了高科技”的说法。可见光、红外相机及导弹防御激光器代表了传感器的发展趋势。新型传感器将使用兆像素阵列，仅重几千克，耗电几瓦，能产生1米～10米分辨率的图像。几十千克重的激光器耗电增至几百瓦，能对水蒸气和气象要素进行空间和瞬时的可读数测量。随着计算机、兆像素可见光和红外线阵列、激光器、合成孔径雷达、微波探测器等方面的技术进步，新型的传感器也会在近期问世。

　　海洋监视卫星航空拍摄

　　海洋监视卫星是为掌握对象国或是目标区域大面积的海上活动情况而发射的监视卫星。它采用先进的电视摄像、红外探测器、电子侦察接收机、雷达等遥感器材，观测海上船只、舰队的活动情况，探测潜艇并对其实施跟踪。美国目前使用的海洋监视卫星名为“白云”，是一种信号情报卫星，1968年开始研制，1976年4月启用，主要用于监视和侦察海上舰船发射的电磁波信号，也可侦收部分陆基无线电信号，具有跟踪和定位能力，可实施全天候、全天时侦察监视。其监听信号的有效距离可达3200千米。海湾战争期间，10余颗该型卫星每天至少飞经战区上空一次，对波斯湾及伊科边境地区的侦察目标进行侦收和定位，为美军提供了海上及部分陆基信号情报。美军认为，未来海上冲突和海上作战的可能性越来越大，因而全面、及时、准确地掌握战区的海上情况对于更好地部署和调配有限的美军兵力有着十分重要的意义。另外美军认为，由于目前全球众多第三世界国家和地区性强国竞相发展常规动力潜艇和核攻击潜艇，准确掌握目标海区的敌情和海况对于保障美军航母战斗群和其他舰艇编队的安全更是利害攸关。

　　【责任编辑】林 京