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2019年09月09日

无人机可以为人类做多少事情的最好方法

2019-05-23 10:43:28来源:

只有当你让像jeff sloan这样的人谈论他们使用它们的经历时,才能看到了解无人机可以为人类做多少事情的最好方法。从新的视野无人机向农民开放野生动物保护,地图制作或矿井堆积计数的变化,斯隆已经做到了这一切。他是美国地质调查局(usgs)的真正先驱,他努力将无人机定位为天空中的眼睛。去年8月举行的一次会议,“天空中的新面孔:将无人机投入科学研究”,让斯隆有机会与无人机分享他的一些经验。

sloan是usgs国家无人系统项目办公室的地理学家和项目负责人。30多年来,他一直担任美国联邦政府的制图师。他从美国国防部开始,与国防地图局和国土安全部合作,之后他去了华盛顿特区的海关和边境保护办公室。他的大部分职业生涯都在美国地质调查局(usgs)。他的背景主要是制图,摄影测量和遥感,特别是与国家和国际测绘和监测有关。自2008年以来,他一直参与uas的运营,并于2014年担任科罗拉多州lakewood的项目负责人。

在会议期间,jeff sloan提到“无论你喜欢还是讨厌他们,无人机都会激起情绪”,但毫无疑问,无人机是科学家可以充分利用的新工具。在与斯隆联系之后,我们发现在为美国地质调查局利用无人机技术时,他还有很多其他考虑因素。

从军事到制图

斯隆告诉商业无人机新闻,“美国地质勘探局已经做了大约8年的工作,尽管我们在2000年初开始研究它。” “我们在那个时候开始参加有关这项技术的会议,尽管这个领域主要是军事技术。2008年是我们设立办公室的时候,因为我们看到它将成为我们遥感计划未来的重要组成部分。我们的立场是,任何可以进入天空的东西都是我们可以放置相机的东西,然后它就是我们可以使用的东西。这真的是我们任何类型的映射的开始。这很自然。“

在去年8月的会议期间,斯隆说,美国地质勘探局的uas国家项目办使用的第一批无人机来自陆军。陆军不明白为什么usgs会对它感兴趣,但那是因为他们不知道这些工具可以用于绘图和收集科学数据。他们只用它来捕捉视频。

尽管如此,陆军对美国地质勘探局的兴趣感到好奇,并且在2009年,他们给了该项目17个乌鸦队的各种条件。每个系统由三架飞机组成,这意味着新的uas国家项目办公室有足够的飞机开始营业。

“他们告诉我们他们要把它们摧毁,把它们放在一个战壕中并在它们上方放一个坦克,”斯隆继续道。“我不知道这是不是真的,但我喜欢这个故事,所以我一直在说。我们过来救了他们,让他们工作了大约五年。我们做了任何修改,以使这些可用。我们对这些进行了培训,自2011年以来我们一直在积极开展飞行并且没有停止过。我们经常拒绝工作,因为我们只是过载了。“

乌鸦队并不是该项目唯一获得的飞机。陆军还从美国国家标准协会(national institute of standards)提供了22个t-hawk系统以及一个更大的固定翼superbat。斯隆部门的许多人开玩笑称,他们已成为其他人不再需要的技术的倾销场,但它以适当的价格进入了无人机游戏。这个机会对他和部门来说是至关重要的,这是内政部(doi)已经认可的。

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在巨大的土地上收集更好的数据

doi管理着美国每5英亩土地中的1个。这是5.07亿英亩的土地。各种机构与联邦管理的土地有联系,无人机确实帮助科学家们开展工作,并彻底改变了在这些土地上实施某些研究的方式。无人机可以通过各种方式收集大量数据,但斯隆认为,由于它们开放的机会,飞行在1000英尺及以下的小型无人机具有巨大的潜力。

“飞这些东西的易用性确实刺激了全线浓厚兴趣,”斯隆提到。“此外,传感器技术的移动速度与快速移动相比,而不是将这些东西带入天空并将它们保留在那里的硬件和软件。这真的是我们的最大兴趣,因为我们看到小型化和降低成本,这确实影响了我们处理我们需要做的工作的方式。在这个过程中,质量根本没有受到影响,事实上甚至更好。“

带有热传感器的flir摄像机,夜间飞行和野生动物检查的理想选择,以及推近红外线的多光谱传感器摄像机,现在几乎所有人都可以使用。不久前,这种类型的相机体积庞大,可能达到六位数。现在,价格点和尺寸使得几乎所有人都可以携带到无人机上,包括usgs。

“美国地质勘探局一百年来一直对高程数据和地形感兴趣,”斯隆说。“我们现在能够获得的分辨率已大大提高,部分原因是因为我们能够用这些无人机飞得这么低。这些决议得到了水文学家和地质学家的关注。我们从来没有能够使用飞机达到这些水平。也许我们可以用气球做到这一点,但不是有人驾驶飞机。因此,低飞行会增加我们能够获得的分辨率。但是,当你开始使用广泛的传感器,包括激光,雷达和多光谱,甚至手持相机时,我们能够获得不同类型的数据,所有这些都是我们从未做过的事情能够做到以前。这真的改变了我们的行业。“

这些较小且相对便宜的无人机使斯隆和他的团队更容易,因为他们能够使用无人机,自动化也在这个领域产生了影响。有些时候他们根本就不会使用操纵杆,无人机的所有东西都在平板电脑上运行。这种易用性是斯隆在他们第一次掌握技术时对技术的看法。

“我们的愿景,8年前,无人机将成为科学家以多种不同方式和各种领域使用的工具,”斯隆提到。“科学家将能像任何其他现场设备一样收拾无人机。现在更多的政策已被理顺,他们将能够像对待其他工具一样对待它。将相机更改为他们熟悉的相机或者他们通常使用的相机是他们可以轻松完成的操作。我们希望无人机成为可以使用的常用日常工具,有点像gps接收器。

斯隆提到的政策与faa监管的变化有关,所有这些政策都在2016年与第107部分一起正式生效。非业余爱好者经营者第一次拥有操作无人机的明确途径,这对斯隆这样的官员来说是一个巨大的缓解。他不得不处理一个简单或容易的过程。

“我们已经积极飞行了5年,”斯隆继续道。“在内政部的5年期间,我们确实需要申请豁免,当我们想要在非常小的区域内飞行时,这可能是一个非常痛苦的过程。获得批准可能需要长达六个月的时间。这变成了doi和其他一些机构与faa建立的协议备忘录。我们一直在运行的许多规则都模仿了我们在第107部分中看到的内容。我们已经在运行的东西中有很多东西,但是第107部分更进一步,使得它更容易基本上是档案和飞行。“

无人机作为工具

谈论无人机的潜力并列出这些系统所具备的功能真是太棒了,但这种潜力究竟是如何实现的呢?使用无人机进行实际现场工作的一些例子是什么?

“我们的第一个项目是使用乌鸦,”斯隆说。“我们在科罗拉多州西南部看着沙丘鹤。我们首先在白天飞行,因为我们晚上不能飞,而且它们吓坏了。实际上,这是一个大问题 - 吓唬野生动物。我们与之合作的美国鱼类和野生动物人员对此非常敏感。因此,通常情况下,我们会从高处开始,直到我们确实看到它们受到干扰为止。但它在白天没有工作,所以我们得到了放弃工作到民间黄昏 - 日落前30分钟或日落后30分钟。我们发现它们回到水中,晚上在水面上栖息。当他们在栖息时,他们非常平静。所以我们能够飞到它们上方近75英尺处,并没有打扰它们 - 根本没有打扰它们。“

效率和准确性很重要,各种官员都认可。一些鱼类和野生动物生物学家在usgs团队飞行时数着鸟。当数据集随后得出并进行比较时,它们的价格约为3%至5%。这一经历促使美国鱼类和野生动物官员了解无人机是他们可以使用的可行工具。从研究小号手天鹅筑巢地点,到查看各种野生动物保护区到北达科他州的鹈鹕计数,无人机已被证明是适当使用时的有用工具。最终,它是关于在正确的情况下使用正确的工具。

毕竟,卫星已经被研究人员使用了很长时间。有人驾驶飞机,他们能够看到改进,但仍有一个缺失的水平,这是在1000英尺及以下的东西。无人机,你可以做一些事情,如在树下,并在云层下面。你可以进入你无法用载人飞机进入的峡谷。这不是要进行比较,因为一个并不比另一个好。有时它们必须覆盖巨大的区域,这对于小型无人机来说是不可行的。

无人机不会彻底改变地图或任何科学工作,但它们将使其更准确,更具成本效益和更安全。最后一点是一个经常被忽视的关键点,它应该是我们考虑的第一件事。doi拥有大量的生物学家,以及他们处理在航空事故中丧生的环绕生物学家的主要安全问题。

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