Drone penginderaan jarak jauh: "Elf" memiliki banyak kegunaan.
Dalam beberapa tahun terakhir, platform pesawat tanpa awak (UAV) yang dilengkapi dengan muatan misi seperti peralatan kamera, dikendalikan oleh pilot atau dikendalikan secara otonom oleh sistem kendali penerbangan, telah memainkan peran yang semakin penting dalam aplikasi penginderaan jauh seperti survei dan pemetaan, pengurangan bencana dan tanggap darurat, dan menjadi anggota baru dari keluarga penginderaan jauh. UAV dikenal sebagai "peri" dari keluarga penginderaan jauh karena mobilitasnya yang kecil, penerbangan di ketinggian rendah, resolusi spasial dan temporal yang tinggi, konfigurasi muatan yang beragam dan fleksibel, dan karakteristik lainnya. Namun, "peri" ini memiliki kegunaan yang besar! Pesawat tanpa awak (UAV) umumnya disebut sebagai kendaraan udara tanpa awak. Secara umum, ini merujuk pada kendaraan udara yang digerakkan oleh tenaga dan tidak membawa operator, yang menggunakan gaya aerodinamis untuk memberikan daya angkat yang dibutuhkan untuk pesawat, dapat terbang secara otonom atau dari jarak jauh, dapat digunakan sekali dan dapat didaur ulang, dan dapat membawa muatan misi yang mematikan atau tidak mematikan, seperti mengambil foto, menyiarkan informasi, memutar suara, dll.
Drone bukanlah hal baru, drone telah dikembangkan selama berabad-abad. Pada tahun 1917, Royal Aeronautical Institute di Inggris awalnya menggabungkan aerodinamika, mesin ringan, dan radio untuk mengembangkan pesawat tanpa awak pertama di dunia. Pada bulan Desember tahun yang sama, penemu Amerika Elmer Spee menyelesaikan penerbangan pertama "torpedo udara" menggunakan giroskop yang ia ciptakan dan sistem kendali radio yang dikembangkan oleh Western Electric Company dari Amerika Serikat. Pada awalnya, drone terutama digunakan di bidang militer. Setelah memasuki abad ke-21, dengan perkembangan pesat elektronik modern, mesin presisi, navigasi dan penentuan posisi, serta penginderaan jarak jauh dan teknologi terkait lainnya, penerapan kendaraan udara tanpa awak di bidang sipil semakin luas, dan terbentuklah sebuah industri.
UAV dapat diklasifikasikan berdasarkan fungsi penggunaan, tata letak aerodinamis, jenis daya, ukuran dan berat, kecepatan terbang, radius aktivitas, ketinggian terbang, dan metode lainnya. Menurut fungsi penggunaannya, drone dapat dibagi menjadi drone militer, drone sipil, dan drone konsumen. UAV militer dapat dibagi menjadi UAV pengintaian, UAV penanggulangan elektronik, UAV relai komunikasi, UAV serang, dan UAV target tak berawak. UAV sipil dapat dibagi menjadi berbagai UAV untuk keperluan inspeksi, pengawasan, pemetaan, dan deteksi, serta UAV pertanian; drone konsumen terutama digunakan untuk tujuan rekreasi seperti fotografi udara pribadi dan permainan.
Berdasarkan tata letak aerodinamisnya, UAV dapat dibagi menjadi UAV sayap tetap, UAV sayap putar, UAV sayap mengepak, dan tata letak gabungan. UAV sayap tetap mengandalkan perangkat tenaga untuk menghasilkan daya dorong atau tarik ke depan saat terbang, dan sayap utama untuk menghasilkan daya angkat tetap dan tidak berubah relatif terhadap badan pesawat, terutama dalam bentuk tata letak konvensional, tata letak bebek, tata letak tanpa ekor atau sayap terbang, tiga sayap, dll. Bilah rotor pengangkat dari pesawat rotor berputar relatif terhadap badan pesawat selama penerbangan, dan dapat dibagi menjadi helikopter tanpa awak, drone multi-rotor, dan pesawat rotor tanpa awak. Dua bentuk pertama pesawat rotor UAV digerakkan langsung oleh perangkat tenaga dan dapat lepas landas dan mendarat secara vertikal serta melayang, sedangkan pesawat rotor tanpa awak tidak bertenaga. UAV Ornithopterus mengandalkan sayap untuk mengepak naik turun seperti sayap burung untuk mendapatkan daya angkat dan tenaga, yang cocok untuk UAV kecil dan miniatur; Pesawat tanpa awak (UAV) dengan tata letak komposit terdiri dari kombinasi tipe dasar, terutama termasuk UAV rotor miring dan UAV sayap putar/tetap.
Berdasarkan jenis sumber tenaganya, UAV terutama terbagi menjadi dua jenis: UAV bertenaga minyak dan UAV bertenaga listrik, dan dalam beberapa tahun terakhir, UAV dengan energi surya dan sel bahan bakar hidrogen sebagai sumber tenaga inti terus dikembangkan.
Berdasarkan ukuran dan beratnya, drone dapat dibagi menjadi drone mikro, drone kecil ringan, drone kecil, drone sedang, dan drone besar. Drone mikro umumnya memiliki berat kurang dari 1 kilogram dan berukuran kurang dari 15 sentimeter. Berat drone kecil ringan umumnya antara 1 dan 7 kg, berat drone kecil umumnya antara 1 dan 200 kg, dan berat drone sedang umumnya antara 200 dan 500 kg.
Kini, drone telah menjadi mainan "favorit baru" bagi banyak anak-anak dan orang dewasa. Drone konsumen umumnya menggunakan platform multi-rotor berbiaya rendah, terutama untuk fotografi udara, permainan, dan tujuan rekreasi lainnya. Pasar drone konsumen domestik meledak sekitar tahun 2012. Sebelum itu, drone terutama digunakan di bidang industri, dan pasar konsumen sebagian besar terdiri dari penggemar pesawat model dan kolektor. Saat ini, perkembangan industri UAV Tiongkok menunjukkan tren "ledakan", selain lembaga penelitian ilmiah dan universitas terkait penerbangan dan kedirgantaraan, banyak perusahaan swasta telah bergabung dalam penelitian dan pengembangan, penelitian dan pengembangan serta aplikasi UAV sipil dapat digambarkan sedang berjalan dengan pesat, dan aplikasi UAV Tiongkok di bidang hiburan konsumen dan bidang lainnya telah berada di garis depan dunia.
Pesawat tanpa awak (UAV) yang berkembang pesat telah menjadi platform penginderaan jauh yang sedang berkembang, yang banyak digunakan di bidang survei udara lahan, pertanian, kehutanan dan perlindungan tanaman, deteksi atmosfer, penanggulangan bencana, pertahanan dan keamanan nasional setelah dilengkapi dengan berbagai perangkat penginderaan jauh.
Penginderaan jauh UAV memiliki resolusi ultra-tinggi dan kemampuan akuisisi frekuensi tinggi, yang dapat melengkapi kemampuan penginderaan jauh satelit. Dibandingkan dengan penginderaan jauh manusia-mesin, ia memiliki kinerja biaya dan kemampuan manuver yang lebih tinggi. Kemampuan pengamatan waktu nyata dari penginderaan jauh UAV sulit dicapai pada platform pengamatan penginderaan jauh satelit saat ini. Penginderaan jauh satelit dapat memberikan citra tingkat sub-meter, tetapi semakin tinggi resolusinya, semakin besar periode kunjungan ulang satelit. Citra UAV dapat dengan mudah memberikan informasi permukaan tanah dengan resolusi sentimeter atau bahkan lebih tinggi, dan tidak ada kontradiksi antara resolusi spasial tinggi dan resolusi waktu, dan kesatuan dialektis ruang dan waktu terwujud berdasarkan biaya rendah. Dapat dikatakan bahwa munculnya dan perkembangan pesat penginderaan jauh UAV telah membuat penelitian ilmu penginderaan jauh selangkah lebih maju dari makro ke mikro. Dibandingkan dengan biaya tinggi dan manajemen terpusat dari platform satelit, platform UAV memungkinkan akuisisi data penginderaan jauh memasuki era popularisasi, dan benar-benar mewujudkan aplikasi penginderaan jauh dari C (pengguna).
Karena keunggulan unik penginderaan jauh UAV, banyak bidang di mana efek aplikasi data satelit tidak baik atau tidak dapat diwujudkan di masa lalu dapat diimplementasikan dengan baik oleh penginderaan jauh UAV. Misalnya, penggunaan penginderaan jauh hiperspektral UAV dapat mengklasifikasikan dan mengidentifikasi spesies permukaan, menemukan dan mengidentifikasi invasi spesies asing melalui data hiperspektral UAV, dan memberikan dukungan data untuk perlindungan lingkungan ekologis. Sebagai contoh lain, penginderaan jauh UAV telah menyediakan kondisi yang nyaman untuk pengambilan sampel dan akuisisi data lingkungan ekstrem, memberikan data langsung untuk banyak penelitian dan berkontribusi pada sejumlah penemuan ilmiah baru. Sejak 2010, NASA telah membantu membangun sistem struktur halus untuk topan setelah berhasil memantau jalur lima badai Atlantik menggunakan kendaraan udara tak berawak ketinggian tinggi dan berdaya tahan lama GlobalHawk. Pada tahun 2017, tim peneliti multinasional menggunakan drone yang dilengkapi dengan kamera dan sensor lainnya untuk merekam letusan gunung berapi di Tierra del Fuego, Guatemala, untuk mengukur data dan memodelkan proses dinamisnya.
Patut disebutkan secara khusus bahwa penginderaan jauh UAV telah memainkan peran kunci dalam pemantauan penginderaan jauh bencana. Dalam beberapa tahun terakhir, drone dapat dilihat dalam peristiwa darurat bencana alam besar: pada penyelamatan gempa bumi Wenchuan tahun 2008, teknologi penginderaan jauh drone digunakan; bencana alam besar lainnya, seperti tanah longsor Maoxian di Sichuan, insiden tumpahan minyak Dalian, kecelakaan ledakan bahan kimia berbahaya besar di pelabuhan Tianjin, dan bantuan darurat lainnya, drone telah memainkan peran penting.
Di bidang aplikasi industri, inspeksi infrastruktur minyak dan gas, transmisi listrik, dan pembangkit listrik fotovoltaik menggunakan drone telah menjadi hal yang umum. Di beberapa departemen pemerintah, drone secara bertahap diintegrasikan ke dalam sistem bisnis, seperti departemen perlindungan lingkungan yang menggunakan drone untuk melakukan inspeksi dan perbaikan pembuangan limbah sungai. Platform drone yang responsif dan berfrekuensi tinggi serta citra drone tingkat sentimeter sangat mendukung operasional rutin sehari-hari unit bisnis terkait perlindungan lingkungan.
Karena kemudahan dan fleksibilitasnya, serta partisipasi publik yang tinggi, inovasi drone juga sangat aktif dan berkembang pesat. Kombinasi mendalam antara penginderaan jauh UAV dan bidang teknis terkait lainnya telah menunjukkan sejumlah besar aplikasi yang luas, yang disebut aplikasi "penginderaan jauh +" UAV. Misalnya, dalam transmisi data "penginderaan jauh +" secara real-time, penginderaan jauh UAV sangat penting untuk militer, penanggulangan bencana darurat dan penyelamatan, dan banyak operasi pemantauan keamanan dalam negeri dan penanggulangan bencana bergantung pada penginderaan jauh UAV dan transmisi real-time untuk memberikan informasi tepat waktu untuk pengambilan keputusan.
Dalam hal "penginderaan jarak jauh + penentuan posisi waktu nyata dan teknologi pembuatan peta (SLAM)", kombinasi UAV dan SLAM meningkatkan navigasi dan penghindaran rintangan UAV, dan memiliki prospek aplikasi penting dalam akuisisi data cerdas dan penerbangan otonom UAV.
Dalam hal "penginderaan jarak jauh + teknologi pengambilan keputusan dan eksekusi", integrasi "penginderaan jarak jauh UAV + identifikasi + perencanaan tugas + eksekusi tugas" telah tercapai. Misalnya, penginderaan jarak jauh drone dapat mewujudkan pemantauan jarak jauh kondisi pertanian di lapangan, membentuk peta preskripsi penyakit dan hama, merencanakan rute yang wajar, melakukan penyemprotan pestisida yang tepat, dan mengintegrasikan pengamatan penginderaan jarak jauh statis dengan pengambilan keputusan dan implementasi secara real-time.
Dalam hal "penginderaan jauh + perencanaan rute ketinggian rendah", kebutuhan aplikasi UAV yang beragam saat ini terutama berada di ketinggian rendah. Sebagian besar UAV "rendah, lambat, dan kecil" terkonsentrasi di ruang udara dekat permukaan tanah di bawah 500 meter, dan perubahan permukaan ruang udara ini beragam, situasinya kompleks, dan masalah keselamatan dan efisiensi penerbangan sangat menonjol. Oleh karena itu, rute udara ketinggian rendah, terutama rute udara umum ketinggian rendah UAV di daerah perkotaan, menjadi lebih penting. Perencanaan yang cermat diperlukan. Efisiensi akuisisi data melalui saluran statistik tradisional rendah, dan penggunaan data penginderaan jauh UAV beresolusi tinggi dan dinamis di daerah perkotaan untuk mendukung pembangunan perencanaan rute ketinggian rendah telah menjadi bidang penelitian terdepan, dan Tiongkok telah memimpin dalam eksplorasi aktif di bidang ini.
Dalam hal "penginderaan jauh + jaringan regional", meskipun kemampuan penginderaan jauh UAV sangat kuat dan resolusi spasialnya tinggi, area cakupannya kecil, dan sulit untuk memenuhi permintaan penginderaan jauh UAV dalam aplikasi regional yang luas. Misalnya, melalui model organisasi dan sistem teknis tertentu, sumber daya penginderaan jauh UAV terdistribusi nasional direncanakan dan dikerahkan untuk membangun sistem pemantauan penginderaan jauh beresolusi sentimeter, frekuensi tinggi, dan respons cepat di area luas, sehingga dapat menyelesaikan tugas pengukuran area luas. Secara umum, aplikasi dan pengembangan UAV telah membentuk tren aplikasi di seluruh bidang, dan dengan daya tarik yang kuat dari permintaan aplikasi dan dukungan yang kuat dari pengembangan teknologi baru, pengembangan UAV diharapkan akan terus berlanjut di masa depan.