一、无人机概况
无人机（unmanned aerial vehicle，简称uav）是一种由无线遥控设备或由程序控制操纵的无人驾驶飞行器。它不需要飞行员在机舱内进行驾驶，飞行过程由电子设备自动控制进行。飞机上不用安装任何与飞行员有关的设备，这样就可以有效地节省和利用空间装载应用设备以完成赋予它的各种任务。无人机与有人驾驶飞机的最大区别是，单纯依靠无人机本身是不能完成任何任务的，它需要一套严密的控制系统和根据任务需要搭载的应用设备，所以无人机也称为无人机系统。
无人机最早诞生于1917年，由英国人制造出第一架无人机，经过了近百年的发展，其产品种类繁多，外形千奇百怪，很难用简单的语言将其一下子介绍清楚。如果以飞行距离的长短进行分类，有短程无人机、近程无人机、中程无人机和长航时无人机；如果以飞机的外形分类，有微型无人机、小型无人机、中型无人机和大型无人机；如果从军事用途上进行分类，有靶机、侦察机、干扰机和攻击机；如果从飞行原理上分类，则有固定翼无人机和旋翼无人机（即无人直升机）等。由于其尺寸小、重量轻、经济性好，在灾情监视、交通巡视、航空测绘等方面获得广泛应用。
（一）小型无人机（Mini-UAV）。小型无人机系统是集航空、机械、电子、光学、计算机、控制、传感器、合材料、小型航空发动机等多方面技术成果于一身的高技术产品，最大起飞重量只有几千克乃至几十千克。由于其携带方便、操作简易、无人员损伤、经济性好，因而具有广泛的应用前景，比如桂林航龙科讯电子技术有限公司研制的“龙蜂”型和“搬运工”型无人机系统。
携行重量小于10 kg，机体为高分子材料，能密封漂浮于水面。可在小雨和4级以下风力中正常使用。系统拆解后可放入背包内，展开时间小于10 min。全套系统单人携行，使用方便，维护简单。可以做到全自动起飞和着陆，完全脱离遥控器，全“傻瓜”式操作。起飞后，可以按预先编定的程序自主飞行，按照预定的高度、预定的航线、预定的目标进行定点拍照侦察，也可以根据地面站操作员上行数据指令适时变更飞行计划。龙蜂无人机进入全自主飞行模式，导航后完全靠gps卫星导航和自动控制系统引导飞行。在电子地图上可以实施指点拍摄和定点侦察。龙蜂无人机在视距的情况下，图像传输系统的传输距离大于20 km。适于在城市、山地、丛林、海洋等复杂的工作环境下使用，执行巡查、监控、巡管、测绘、搜救等任务。
采用传统气动布局，飞行平稳，加上航龙公司先进的自动飞行控制系统，能够发挥出良好的性能，其横滚角、侧偏距、俯仰角和航向差等参数均能达到测绘的水平。“搬运工”飞行半径可达100 km以上，能够一次性进行大规模作业，减低了项目风险。“搬运工”载荷大，可搭载专业的数码相机或航空相机。
（二）中型无人机通常是指重量在一百千克至几百千克、飞行距离达数百千米、留空时间在数小时以上的飞机。
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二、无人机遥感技术
遥感是以航空摄影技术为基础，在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，1972年美国发射了第一颗陆地卫星后，就标志着航天遥感时代的开始。经过几十年的迅速发展，目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象，地质地理等领域，成为一门实用的，先进的空间探测技术。遥感(RemoteSensing)，从广义上说是泛指从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过仪器(传感器)探测和接收来自目标物体的信息(如电场、磁场、电磁波、地震波等信息)，经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布等特征的技术。
无人机遥感，即是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术，具有自动化、智能化、专用化快速获取国土、资源、环境等空间遥感信息，完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术。无人机遥感系统由于具有机动、快速、经济等优势，已经成为世界各国争相研究的热点课题，现已逐步从研究开发发展到实际应用阶段，成为未来的主要航空遥感技术之一。
三、无人机的航拍及监测
在低空、小范围、高精度的航拍及监测方面，同其它平台相比，无人机执行这样的任务具有效率高、成本低的特点。无人机作为可以快速移动的空中作业平台，载运光学相机、数码摄像机等设备，按照任务需要对目标区域进行拍摄、监测。无人机近距离拍摄图像分辨率可达厘米级，对建筑物等形状复杂的目标可进行近距离、多角度三维测绘，没有“死角”。从无人机航拍影像中可以精确地分出每一个目标物的位置，道路、河流、水体、地形地城市区域都可以清晰地分辨出来。
四、无人机在航标领域的应用
随着国家航运经济的持续发展，港口规模和船舶数量不断增长，相应的海上交通事故和突发事件也日益增多，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成为十分迫切的需要。而无人机以其功能独特、成本较低、使用维护方便等特点，必将成为航标维护管理和海上应急反应的有机组成部分。
（一）航标维护管理方面
以大连航标处为例，2002年底航标数量117座，2010年达到343座（其中海上浮标224座），7年间航标数量增加了近3倍，而在岗职工人数却基本没变，航标维护管理形势严峻。传统的海上航标维护管理主要采用航标船定期海上巡检，受海况影响较大，且效率低、成本高、存在一定风险。近年来，随着遥测遥控等先进技术的应用，航标维护管理的科技因素和手段得到加强，对提高航标维护管理水平起到了积极的促进作用，但在效率、实时和直观上仍有欠缺。无人机通过对海上航标进行视频图像采集并及时传回，能够使航标管理部门掌握海上航标实时情况，对情况的分析更加全面、准确，可有效提高航标管理效率。如果采用无人机技术，许多海上航标巡检任务可以更多地由无人机来完成，形成海（海上巡检）、陆（陆地遥控）、空（空中监测）立体监管模式，并最终实现全方位、全覆盖的航标维护管理体系。
（二）海上应急管理方面
2010年，通过防抗海冰灾害和应对“7·16”海上溢油的实战，我们深刻体会到，应对和处置海上灾害、突发事件仅仅靠主观能动性是远远不够的，装备和手段的欠缺将在很大程度上制约抗灾和应急反应的效果。
海上灾害和突发事件的主要特征，一是突发性和难以预见性；二是破坏性；三是具有紧迫性。因为是突然发生的、非正常的、带有破坏性的事件，极易造成严重后果，所以在处理突发事件时，就带有紧迫性的特点。突发事件对应急管理的要求是：迅速判明情况，查明事件原因；实现快速响应，尽快到达现场；采取果断措施，实施正确指挥；进行紧急救援，防止事态发展；妥善安排善后，尽力减少损失。在防抗海冰灾害和海上清油时，由于无法获知海上浮冰和油污的准确位置，航标作业船舶只能且行且探，既影响了作业效率，又带来安全隐患，而在这些环节中无人机都能够发挥出重要作用。具体说，无人机在处理突发事件过程中的主要作用体现在以下方面：
1.响应快速
小型无人机只有几千克或十几千克，依靠遥控器或手提电脑就可以对其进行操控。装备该类无人机的小分队只需2~3人就可以完成任务。即使在道路被毁的情况下，徒步也可以到达工作现场。一架未组装起来的无人机，有的仅有一个标准行李箱那么大，可以很方便地携运。无人机不仅有较快的反应能力，而且对环境和气象条件有较强的适应性，受阴、雨、雾、海浪等天气、海况条件的限制比航标船更小，能在6级风下完成飞行任务。
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2.采集现场数据
迅速将现场的视、音频信息传送到航标处运保中心，供指挥者进行判断和决策。无人机通常配置的基本设备就是多媒体采集系统，负责完成视、音频数据的采集，通过无线传输方式，传输到地面的接收机。其机载摄像机能够对视频数据进行编码压缩，以图像方式把视频数据送回航标处运保中心。如果配置高清晰度的数码摄像机，能够对现场进行高质量的视频采集以及音频的实时采集，其数据传输距离可达30 km。
无人机能方便地使用摄像机、热像仪等各种载荷。即使是普通的民用级专业数码相机，也能安装到飞机的平台上。配合自动曝光摄影等一系列先进技术，就能自动获取高清晰度数码照片。通过后期处理，生成的数码影像可为应急设标、航标搜寻、灾害评估（如海冻灾害）、调查取证（如养殖损害纠纷）、突发事件（如海上溢油）的应对提供可靠的决策依据，使措施更加及时、正确，反应更加迅速，地面指挥、航标船和各类人员的协调也会更加充分。
3.跟踪事件的发展态势
由于无人机的使用方便快捷，到达现场之后能够迅速展开，展开之后就能够不间断地跟踪事件的发展，利于运保中心及时掌握事件态势。在追踪海上情况态势方面，由于其机体小巧，速度容易控制，机动性好，视野宽阔，获取信息的实时性强、分辨率高（可以达到0.1米），具有航标船和其它方式无法比拟的优点。
目前无人机所装载的传感器一般都采用光学传感器，夜间使用还受到限制，如果配备红外或具有夜视功能的系统，其功能就更加强大。
（三）节能减排方面
航标船舶是航标处能源消耗大项，海上航行每小时耗油0.15~0.2吨，以一次3小时巡检为例，可耗油0.45~0.6吨，而使用无人机执行同样的巡检任务仅耗油5~6升（使用汽油发动机）甚至不发生油耗（使用锂电池），节能减排效果十分显著。
用于海上航标管理维护和应急反应体系中的无人机以中小型、短近程无人机为最佳选择，包括固定翼无人机和无人直升机。
五、空域使用和相关法律
从国际范围来看，航空飞行条例中尚无专门针对无人飞行器（UAS）的法规，在低于150 m的可视范围内进行飞行是不受限制的（居民区上空等人员密集区域除外）。美国国防部和美国联邦航空局一同确立了有关UAS管理制度的原则：①“无害”：避免新的提案，以免军用UAS对民用航空造成影响，致力于建立适用范围更广的规则；②“适应而非创造”：尽量将UAS融入联邦航空条例的框架之中；③“开辟先例”：不仅关注本国的适用，还致力国际相关规则的建立。
我国有关无人飞行器的管理细则尚未出台，到目前为止还没有因无人飞行器而影响国家航空运行秩序的报道，相信在不久的将来，在借鉴国外经验和加强国际合作的基础上，我国相关航空管理制度将会出台。但可以肯定的是，所有规则都不会以抑制无人飞行器的发展为目的，这些规则将会为无人飞行器的发展创造空间上的便利。
国务院、中央军委近日印发《关于深化我国低空空域管理改革的意见》，对深化我国低空空域管理改革作出部署，明确指出“最大限度盘活低空空域资源”，对低空放松管制，实际上就是放开空间。
六、应用范例
事实上，我国无人机在洪涝灾害应急监测、地震地质灾害救援、太湖蓝藻爆发及森林火灾监测、大气臭氧监测以及大型科学试验中已经发挥了重要作用，也形成了推动无人机技术发展的专业技术队伍。
2008年5月15日，四川汶川特大地震灾区，一架国产的“千里眼”无人飞机，按照事先确定的精确坐标在大约200 m高的空中飞行，它用明亮的“眼睛”忠实地反映着整个北川县城2平方公里范围内震后的情景：倒塌的楼房不计其数，滑坡的乱石、泥土埋没了道路，堵住了河流，北川几乎就是一片废墟！一圈、两圈，无人机在空中围着北川县城绕了两圈，仅用了20多分钟，一张张连地面救援人员的身影都清晰可见的数码照片，通过科技设备传输下来，最终拼接成地震效果图，送到了抗震救灾指挥部负责人的手中。
七、效益
小型无人机的价格在10～80万元之间，可起降数百次，使用和维护费用低，一次性投入，多年受益。与航标船相比，其性价比更高，可部分取代航标船完成海上航标巡检、搜寻、应急管理等信息搜集任务。由于减少了航标船舶的出航次数，大大降低了能源消耗量和污染物排放，产生的经济和社会效益显著。
八、结语
虽然目前尚无无人机在航标领域的应用先例，但无人机技术作为一种成熟的技术平台，以其机动快速、使用成本低、维护操作简单、节能环保、没有人员安全风险等技术特点，一定能够在航标巡检、搜寻、灾情评估以及应急管理等方面占有一席之地，为我国航标事业发展作出积极的贡献。
