无人机在航标领域的应用探讨

孙义钦 交通运输部南海航海保障中心汕头航标处

随着我国航运经济的持续发展，港口规模和船舶数量不断增长，航标部门面临的航海保障任务日趋繁重，加强现代化装备提高保障水平十分迫切。我国的民用无人机市场经历了30多年的发展。在2010年之前，中国民用无人机市场规模小，主要用于灾害救援、地图测绘等专业领域市场。2011年，以大疆创新为代表的民用无人机企业，依靠多旋翼无人机迅速崛起。时至今日，无人机已引爆各行各业，而无人机在航标领域的应用起步较晚，目前部分航标管理者逐渐探索无人机在航标领域的应用，期望能弥补当前依靠船舶巡检手段单一、反应慢、成本高的不足。

1.无人机在航标领域的应用现状

近年来，笔者所在的航标管理部门对无人机在航标领域的应用进行了探索，并购置了大疆精灵4及大疆御pro两款消费级别的无人机。两台设备各有特点：精灵4（见图1）体型稍大，其续航、抗风等综合性能较好；御pro（见图2）小巧可折叠，携带方便，机动灵活，更便于出海作业。

图1 精灵PHANTOM 4 PRO V2.0

图2 大疆御MAVIC PRO

总体说来，无人机在该部门的航标业务、航标建设以及航标文化传播等方面均有不同程度的应用,如航标巡检、灯桩选址、文化宣传等等。

1.1 无人机在航标业务方面的应用

1.1.1 浮标巡检

无人机在航标业务方面的第一个应用是浮标巡检。对于码头附近或岸边的灯浮标，在船舶难以抵达的浅水区、养殖区亦或是水下情况复杂的水域，面对这种场景，航标管理方可以驾车到灯浮标附近的岸边，亦或者是将船艇停泊在合适水域，再利用无人机低空飞行，对灯浮标进行全方位巡检。这样既能提高巡检效率，又减少航标工跳标次数，降低了在海上作业的强度，提高了安全系数，且巡检的时间也不受海况及船舶限制，从而间接地降低了航标巡检成本及船舶运行费用。图3为无人机浮标巡检所拍照片。

图3 无人机浮标巡检所拍照片

1.1.2 灯塔桩巡检

无人机在航标业务方面的第二个应用是灯塔桩巡检。对于沿岸附近、暗礁上的灯塔桩，也可参照上述浮标巡检的方式通过无人机对其进行巡检。近两年来，该部门已多次采用无人机巡检方式对海门港内的竿盘礁、双礁、大亚湾水域的虎头门、北岩等灯桩完成巡检测试，测试结果良好。但因目前无人机续航能力有限，通常只有半个小时，在电池技术尚未革新的情况下，只能通过携带多块备用电池进行解决。图4为无人机进行灯塔桩巡检的现场照片。

图4 无人机灯塔桩巡检现场照片

1.1.3 灾后定损

无人机在航标业务方面的第三个应用是灾后定损。台风、海啸等自然灾害过后，交通、船艇等基础设施通常比较难以得到保障。在船艇不足或道路阻隔的情况下，通过携带无人机能快速响应，机动灵活，迅速赶往灾后现场采集数据，生成的影像（如图5所示）可为应急设标、航标搜寻、调查取证的应对等提供真实、可靠的决策依据。

图5 无人机灾后巡查现场照片

1.2 无人机在航标建设领域的应用

1.2.1 灯塔桩选址

除了在航标业务方面有所应用外，无人机在航标建设领域的应用也值得推广。尤其是在灯塔桩选址方面，由于多数灯塔桩选址位于偏远孤岛、孤礁上，道路不通，地形不明，航标建设者在项目前期工作中面临多重困难，且存在一定的安全隐患。而无人机具有强大的视觉和空间优势，能够快速获取周边地形、地貌，对岛屿进行全方位的数据采集，结合海图，利用软件可构建直观的三维模型，为港区航标配布提供有力支撑，同时也降低了人工成本和踏勘的危险系数。

灯塔桩传统选址勘查受天气、潮汐影响大，人工踏勘、翻山涉水水域复杂、难以靠泊（如图6 所示），无人机勘查选址更加便利（如图7所示）。

图6 灯塔桩传统选址勘查

图7 无人机勘查选址

1.2.2 航标建设项目管理

在航标建设项目的管理上，无人机亦大有作为，对海上工程管理的作用更为凸显。在过去，因海上建设施工界面狭小，许多施工细节难以查看，只能通过攀爬进行检验，存在极大的安全隐患。通过无人机可辅助查看难以到达的重点部位，并对其进行重点拍摄，可作为项目质量评估、工程验收等重要节点的有效辅助资料。

1.3 无人机在航标文化宣传的应用

由于拥有着潜在的历史文化价值，航标特别是灯塔已逐渐成为广受追捧的人文地理坐标。但由于其神秘、偏远等特性，航标文化对公众而言仍显得较为片面，宣传的方式方法不多。而无人机却是一个优秀的载体，利用无人机拍摄可以获取灯塔实时影像，缩短航拍的制作周期。其次，运用云台稳像系统则为提供高质量的画面提出了保障，且拍摄形式非常灵活，让观看人员如同亲临驾驶舱，不用乘风破浪奔赴现场也能体验云端之上的大美航标。

2.无人机在航标领域的展望

2.1 航标低空巡检

通过无人机摇杆技术进行数据采集，可对航标进行低空巡检，设计一套适合航标巡检的飞行作业模式进行数据采集，采集的数据可拓展结合遥测遥控系统，为构建三维可视化航标运维保障体系进行探索。

2.2 水中救生

未来无人机可配备紧凑型救生装置，操作者能通过摄像头看到事发水域的现场情况，传递与落水者相关的详细位置信息，并把无人机携带的自动充气救生带更精准地投向溺水者，实现精准救援。

2.3 辅助航标维护

在一些高、远、险的助航设施维护时，可通过无人机进行工具及材料投递，减轻一线航标工携带工具的负担，降低劳动强度，并提高工作效率。

3.结语

经过两年的使用，无人机在航标管理部门航标巡检、灯桩选址、文化宣传等方面发挥了积极作用。尽管无人机仍受限于续航能力、抗风能力等因素，但随着技术的提升，相信上述问题会得以解决，应用前景会更加开阔，特别是对航标建设这种安全系数低、人工成本高的行业，利用无人机技术提高安全性和行业的生产效率，对航标事业的发展有着极为重要的现实意义。