无人机技术首次进入主流视野是在 20 世纪 90 年代和 21 世纪初,当时美国军方和中央情报局使用无人机进行战时监视和有效载荷投送。然而,几十年前无人机就已经被用于类似目的。
如今,无人机的使用方式相比之下要和平得多。商业无人机服务市场蓬勃发展,满足了成熟行业的需求并补充了这些行业的能力。为了强调无人机的广泛应用,以下是已接受无人机技术独特优势的人员和职业的列表。
军队
这并不奇怪,但军方仍然是无人机技术的主要用户之一。无人机特别适合部署到敌方领土或任何可能对部队造成危险的情况。无人机也比直升机更容易部署,而且更难被发现。凭借其现代化的能力,无人机已成为美国、中国、俄罗斯、以色列、伊朗和巴基斯坦等多个国家军事单位的稳定工具。
与几年前的情况一样,无人机仍被军方用于监视。现代无人机在这方面更有用,因为它们更小,配有更好的摄像头,并且机动性足够好,可以进入狭小的空间。一些部队甚至使用空中无人机进行炸弹探测,尽管这些无人机必须配备特殊的传感器。
有争议但仍值得一提的是使用无人机进行空袭。在当时的总统奥巴马任期内,美国在巴基斯坦发动袭击时,这种无人机的使用就成为人们关注的焦点。尽管无人机空袭不会危及士兵的生命,但它会带来许多政治、道德、伦理和社会问题。这是另一个话题了。不过,值得一提的是,无人机空袭的技术受到严格限制,普通无人机飞行员无法使用。
摄影师
航拍是这项技术最常见的用途之一,它吸引了对无人机感兴趣的人们。无人机让航拍变得非常容易,即使对于那些只想好玩的人来说也是如此。更重要的是,事实证明,航拍是无人机飞行员提供的最受欢迎的商业服务类型之一。无人机拍摄的照片已用于宣传待售房地产、热门旅游景点和大型体育赛事。
现代无人机特别适合摄影的原因在于,它们配备的摄像头质量和复杂程度接近许多数码单反相机。根据型号,无人机摄像头可以具有广泛的 ISO 范围、可调光圈、HDR 和自动包围曝光功能、全景拍摄和复杂的光学传感器。
无人机已成为户外和冒险爱好者最喜爱的摄影工具,他们喜欢记录自己的活动。无论是徒步旅行、骑自行车还是冲浪,许多无人机都配备了跟上许多户外活动的节奏和艰苦程度的设备。更好的是,无人机还配备了自动跟踪功能,让无人机的相机能够专注于移动的物体。现代摄像无人机的可能性几乎是无穷无尽的——而且它们每年都在变得更好。
电影制作人
虽然航拍一直是电影中必不可少的镜头,但无人机的出现让航拍变得更加普遍。航拍过去成本高昂,而且耗时长,因为必须驾驶直升机并搭载摄影师。如今,电影制作人和导演只需部署无人机即可拍摄航拍镜头。这个过程只需几分钟到几个小时。购买无人机也比租用直升机便宜得多。
用于电影制作的摄像无人机最有用的组件之一是三轴机械万向节。万向节使用一系列传感器来消除无人机运动和无人机固有振动引起的任何不稳定运动。这样可以拍摄出流畅、无抖动的航拍画面。当然,万向节已被电影行业使用多年。
无人机的另一个特点是其拥有多种自动摄像模式,这也使得它们在电影制作中非常有价值。这些功能允许无人机在无需飞行员输入任何指令的情况下遵循预设的飞行路径,从而完成即使对于无人机专家飞行员来说也过于复杂的操作。这些自动飞行模式可以创建高度动态的空中镜头,为任何电影增添令人印象深刻的韵味。
新闻团队
无人机不仅适合用于监控,新闻播音员也利用无人机为新闻报道和纪录片内容提供更好的背景信息,效果也非常好。在报道涉及大量人群或发生在开阔空间的有新闻价值的事件时,使用摄像无人机可以记录事件的全过程。
安全性是选择使用无人机报道新闻事件的另一个因素。在任何记者无法到达或有危险的地区,无人机都可以进行视频记录,而不会让现场记者暴露在危险之中。此类用途的著名例子包括飓风伊尔玛和加州野火的报道——这些事件只有使用直升机才能报道。
几家大型新闻机构已将无人机作为其标准新闻报道工具的一部分。其中最引人注目的机构之一是 CNN,它通过一项名为 CNN Air 的项目率先开始使用无人机。CNN 的无人机机队分布在 20 多个国家,是空中无人机报道能力最强的机构之一。
灾难和应急响应
应急响应是无人机应用最基本的应用之一,或许弥补了该技术作为战争工具的历史。此类别涵盖多种类型的紧急情况——自然灾害、搜索和救援、火灾、卫生紧急情况和救援行动。在任何这些情况下,无人机的机动性和多功能性都可能决定生死。
消防队在响应的几个阶段都会使用无人机。最初,无人机可用于侦察,以确定特别危险的区域或需要重点灭火的区域。一旦火被扑灭,带有热像仪的无人机甚至可以用来检查看似看不见但仍在下面闷烧的余烬。这让消防员能够在余烬升级为全面火灾之前介入并扑灭这些余烬。
安装在无人机上的热像仪在搜救行动中被证明是非常有价值的。一些有记录的案例已经证明了这一点。热成像与无人机的机动性和视野范围相结合,可以在完全黑暗甚至暴风雪中定位失踪人员。在这些情况下,尽快找到失踪人员是成功营救他们的最重要事情。
最后,无人机还可以用来运送医疗用品和其他物资,帮助那些被困且尚未获救的人生存。尽管大多数无人机的载重能力有限,但它们能够飞行并运送物资到原本无法到达的地方,这一事实足以弥补它们的任何局限性。
执法
据统计,美国约有 600 个执法部门使用无人机来增强其预防和应对犯罪的能力。这并不奇怪。空中响应一直是执法的重要要素,传统上是通过直升机进行的。无人机已成为首选替代方案,因为它们更容易部署、更灵活,而且比驾驶直升机便宜几倍。
执法机构通常使用无人机进行定期监视。无人机在这方面效果很好,因为它们可以快速覆盖大片区域,甚至比几辆警车的工作量还要快。有了无人机机队,执法人员可以在一小时或更短的时间内覆盖整个管辖区,以检查任何潜在的犯罪行为。
如果犯罪已经发生,执法人员还可以使用无人机进行高级侦察。预先监视的目的是识别和定位受害者或任何受害方,以及嫌疑人或任何可察觉的风险。这使执法人员能够制定策略,让他们能够应对这种情况,而不会让他们面临不必要的危险。
地理学家和测绘员
对于地理学家或任何从事测绘或使用详细地图的职业来说,无人机已被证明是一种革命性的工具。无人机不仅使测绘过程更快、更轻松,而且它们甚至可以产生比老式测量工具和方法更高质量和更准确的输出。
航空测绘实践的发展并非完全是因为无人机。正如大多数故事所说,航空测绘曾经是通过载人飞机进行的,机上有人拍照或操作先进设备。这是一个昂贵而繁琐的过程,需要大量的工作和人力,而且并不能带来最好的结果。
使用无人机,可以通过在无人机上配备高分辨率摄像头或LiDAR 传感器来进行航空测绘。无人机最大的优点是它们配备了自己的 GPS 接收器,可以编程为自动沿着预先设定的飞行路径飞行。这意味着无人机可以处理其收集的所有数据的地理标记,甚至可以在没有人工控制的情况下飞行。自动无人机测绘的精确性和可重复性使其比任何容易出现人为错误的方法都要可靠得多。
如今,无人机被视为任何类型测绘的标准工具。它们大大简化了地图绘制过程。反过来,这些地图也被用于修建道路、建筑物、矿山、农场或任何其他大型建筑项目。
土木工程师
土木工程师几乎在建筑项目的每个阶段都使用无人机,这证明了无人机的多功能性。一切都从规划开始,借助可以通过航空测绘生成的地形图。无论是通过摄影测量还是激光雷达,无人机生成的 3D 地图都可以以无限方式导航、更改和测量。这种详细程度在规划成本、建筑材料以及道路建设或边坡稳定等准备工作需求时非常有用。
在施工阶段,无人机还可以用于监视和进度监控。即使项目经理不在现场,它们也可以为项目经理提供最新信息。在此阶段,无人机的测绘工具甚至可以用于计算现场的库存量,以便及时、恰当地分配资源。
建筑项目完工后,无人机可用于最终检查和记录。无人机不仅可以生成 3D 地图,还可以用于创建整个建筑的详细 3D 模型。无人机还提供了一种安全便捷的方式来检查建筑物是否有任何缺陷,即使在高空,也不会让任何人面临坠落危险。借助热像仪,无人机还可用于检查建筑物隔热层是否有任何泄漏。
考古学家
考古遗址通常需要极其谨慎和细致地进行探索和记录。考古学家不仅需要记录每件历史文物和证据,而且还必须以尽可能保存这些文物的方式进行。进入这些考古遗址可能非常危险,这加剧了这项工作的难度。还有一些考古遗址可能无法进入或太大,无法在地面摄影中捕捉到。
在考古学中使用无人机仍然是一种不常见的做法,因为它仍然是一个建立在老式做法上的领域。然而,接受这项新技术的考古学家发现,使用无人机让他们的生活变得轻松一些。甚至在考古挖掘开始之前,就可以进行快速的空中勘测以确定兴趣点。这可以节省几个小时的实地行走时间——这是考古学中公认的一部分。
一旦遗址被发掘出来,考古学家就可以使用无人机进行低空记录和测绘。除了生成可供导航和测量的 3D 地图外,照片在分析考古发掘时也很有用。过去,这类工作是使用气球或风筝完成的。有了无人机,考古学可以成为一个未来和过去在某个地方相遇的领域。
农民
无人机可能发挥作用的另一个传统实践是农业。这是无人机比较独特的应用之一。配备多光谱传感器的无人机是精准农业实践中必不可少的工具,精准农业使用各种空间数据集进行农场管理。
多光谱传感器非常独特,因为它们对可见光谱之外的频率能量很敏感。通过结合从不同电磁频率收集的数据,农民可以提取指示农场不同区域作物健康状况的参数。这可以实现智能和数据驱动的作物管理,将肥料和灌溉等资源分配到最需要的地方。
无人机辅助精准农业的优点在于,它能够快速收集数据,即使是占地数百公顷的农场也是如此。可以想象,徒步进行这种数据收集很容易需要几天甚至几周的时间。
无人机在农场中不太常见的用途是喷洒农作物。这种用途非常罕见,因为能够装载肥料或杀虫剂罐并将其喷洒成细雾的无人机并不多。然而,不难想象这种技术将如何让农民的生活变得更加轻松。如果这种无人机技术能够成功,那么农作物喷洒将以智能且均匀的方式进行,农民甚至无需踏入农场或接触可能有害的农作物处理化学品。
气象学家
虽然轻型无人机无法抵御强风或暴雨,但这并没有阻止气象学家使用它们来仔细观察异常天气现象。这个想法是使用无人机的方式与固定气象传感器收集风速、温度、压力和湿度数据的方式相同。无人机的最大优势在于,它们可以部署在这些异常天气模式出现的任何地方。
无人机飞入飓风和龙卷风时收集的数据有助于确定其模式,从而实现更准确的天气预报。由于无人机是无人驾驶的,因此即使它们飞入飓风的恶劣环境也不会对人类生命构成威胁。这一原则甚至可以扩展到水上无人机——只要是无人驾驶的,这些水上交通工具本身就可以称为无人机。
当 NASA 和美国国家海洋和大气管理局等组织牵头开展这项计划时,将无人机飞入飓风中是明智之举。在许多情况下,被派往极端风雨中的不只是一两架无人机。为了气候科学,这些组织可以派出一整群无人机进入飓风和龙卷风中,以最大限度地收集数据。这种工作最好留给专家去做。
野生动物保护主义者
无人机普及后,野生动物保护工作者们又多了一个新工具。使用无人机保护野生动物的首要原因是发现和防止偷猎。这是许多濒危物种数量减少的主要因素。通过使用无人机,野生动物保护者可以立即扩大监视范围,大大降低偷猎的可能性。
从学术角度来看,无人机还可用于记录和分析动物的行为,以期了解它们的行为。野生动物保护者这样做是为了帮助它们保护栖息地或找到更好的繁殖方法。不幸的是,人类的存在本身就会打扰这些动物,并阻止它们表现出正常的行为模式。
无人机提供了一种非侵入式的野生动物监视方式。尽管有人认为无人机的噪音不够小,动物无法发现,但无人机不是人类,因此对动物正常栖息地的干扰较小。无人机还可以配备热像仪,以便在夜间继续监视。
无人机赛车手
就像汽车一样,无人机不仅用于娱乐,还用于实际应用。无人机最极端的娱乐形式是通过无人机竞赛来实现的。为什么不呢?无人机速度非常快,机动性很强,并且可以以 FPV 飞行,以增加肾上腺素的刺激。无人机竞赛已经变得如此盛行,以至于有全球职业联赛致力于这项新运动。
对于那些有兴趣进入这个领域的人,我们有一个重要警告——你不可能用一架现成的无人机走得很远。几乎所有表现出色的无人机赛车手都使用他们自己制造或大量改装的无人机,以至于它们几乎与最初出售时的样子完全不同。比赛中使用的无人机被高度简化,以保持尽可能轻便,但功能强大,足以进行急转弯和复杂的操控。
无人机赛车手是 FPV 眼镜的顶级用户——这种耳机可以提供无人机机载摄像头的沉浸式视图。这种体验类似于成为无人机内部的真正飞行员。这为无人机赛车手必须具备的技能增加了另一层复杂性。事实上,无人机赛车手是最熟练的无人机飞行员之一,能够在狭小的空间内飞行并做出瞬间决定。
最后的想法
无人机技术最初是一种有缺陷的战争工具,后来却成为许多人认为具有颠覆性的技术。鉴于无人机已经彻底改变了许多行业,这种说法很难反驳。从电影制作到野生动物保护和警察工作,无人机为人类提供了一种全新的视角和一种解决与人类一样古老的问题的新方法。
更令人兴奋的是,无人机技术还很年轻。在如此繁荣的市场中,无人机制造商似乎正在竞相推出最新、最具创新性的功能。很快,我们可能会看到无人机运送包裹成为一种常见的景象。餐厅里的食物由无人机送达,听起来怎么样?就像任何新兴技术一样,无人机在完全发展之前不可避免地会经历成长的烦恼。
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