无人机监测及数据集成在海洋督察中的应用

于骁，唐伟，张震，刘大川，孙嘉蔚

（国家海洋局北海海洋技术保障中心，山东青岛266033）

1 引言

海洋督察是党中央、国务院推进生态文明建设和海洋强国建设的重大制度创新，是海洋领域深化改革的重要举措。按照国务院批准同意的《海洋督察方案》要求[1]，组织实施国家海洋督察制度，建立海洋督察工作机制。根据《海洋督察方案》，督察内容包括重点督察地方政府对党中央、国务院海洋资源环境重大决策部署、有关法律法规和国家海洋资源环境计划、规划、重要政策措施的落实情况。

为了能够更好地为国家海洋督察工作提供技术支持，北海技术中心利用无人机多期监测数据及成果进行集成和处理[2]，构建三维影像数据综合管理平台系统。根据平台系统将历史数据及现期数据进行集成、处理和展示[3]，为海洋督察提供决策的基础数据。无人机低空遥感技术具有机动灵活、成本低、实时应急性强等特点，其获取数据效率高、易于起降和云下飞行、可获取低空大比例尺制图、实现小区域高分辨率的成果，可针对重点海域进行全方位、多频次、实时动态监测，充分发挥无人机高效灵活、获取影像分辨率高的优势[4]，克服了复杂地形陆地及船舶监视监测的困难的和卫星遥感分辨率低的缺陷，有效地提升了海洋督察效能。

2 研究内容和结果

为了能够更好地利用往期无人机监测成果，特构建了一套三维影像数据管理综合平台[5]。该平台的主要功能包括对无人机监测项目各个阶段的成果数据（包括矢量数据、现场照片、影像成果、结论文本等）进行展示，管理，空间测量，三维建模、二次开发等。实现了数据的集中管理、展示、处理等功能，极大程度上提高了管理部门的辅助决策能力。

2.1 系统实现的主要功能

2.1.1 无人机航拍现场还原模拟

通过将航拍现场机载POS（Position Orientation System）数据、现场航拍图像等信息输入系统内，系统将模拟还原出无人机现场飞行的航线及姿态数据，同时平台系统还能够分屏显示出现场航拍的图像。

2.1.2 数据快速检索及空间分布展示

平台系统支持海量监测数据的管理与快速检索。通过平台系统的快速检索及空间分布展示功能，能够极大地提升数据查找工作效率及准确率。

2.1.3 多期数据对比

系统支持同一图斑或区域的多期遥感数据对比。通过在平台系统中分屏加载多期历史影像及现状数据，能够非常直观地比对出目标区域在一个较长时间维度下的逐步变化情况。多期数据比对画面如图1 所示。

2.1.4 监测成果数据整体展示

通过将监测成果数据在平台系统上的汇总集成，系统平台会对监测项目的所有资料进行汇总管理，包括项目成果结论、矢量数据、卫星影像图、监测区域现状图、形态变化图等。

2.1.5 支持倾斜摄影数据

平台系统不仅能够正射影像，还能够支持倾斜摄影数据，极大地弥补了基于正射影像应用的不足。倾斜摄影数据展示画面如图2 所示。

2.1.6 三维建模功能

平台系统支持添加三维模型，通过实地取景为模型添加纹理，真实反映区域的房屋建筑等地物资料，使观测更加直观。

2.2 系统的主要优势

2.2.1 海量数据管理系统

支持TB 级别影像数据，最大支持30TB，同时数据集成方面同样是TB 级别，不会存在数据量过大引起的系统卡顿。系统满足多用户使用场景，最大用户数量为200 人，同时的并发使用数为50 人。

2.2.2 多种数据源支持

系统支持GIS 常用数据格式和多媒体数据加载，从而可以多方面全方位地了解监测区域的情况。除了上述数据之外，系统还支持三维模型的导入导出和编辑功能。为了便于模型修改及细节调整，平台可以与3DMAX、AutoCAD 等建模软件无缝对接。

2.2.3 标准接口

系统在使用过程当中，可能会出现一些新的功能需求。因此，系统留有二次开发接口，并且配备相应的二次开发工具。

3 总结与展望

在海洋督察工作中，无人机低空遥感监测充分发挥了高效灵活、机动性强、获取影像分辨率高等技术特点，利用固定翼无人机获取目标区域高分辨率、高精度的航空遥感影像，通过对获取的影像资料进行图像拼接、匀色及矢量化。将矢量数据进行处理得出目标区域现状数据，并与历史数据以及确权数据进行比对分析和计算，最终对目标区域的现状及变化趋势进行研判并得出成果。全面掌握大重点区域的围填海现状、国家级自然保护区海岸滩涂油气设施详细情况及本底数据、沙质海岛灭失情况、海岛形态及面积变化等。并将海岛现状数据与历史数据进行细致的比对分析，获取海岛高分辨率的影像和空间地理信息，为国家海洋督察提供了有力的技术支撑和数据服务。利用三维影像数据综合管理平台，将海洋督察取得的成果数据及无人机监测成果数据都集成在平台上，为日后数据的查阅、调取及处理提供了更好的平台系统，极大地提升了工作效能。