無人機現(xiàn)今已經(jīng)成為企業(yè)和媒體集中關(guān)注的對象。和以前傳統(tǒng)意義上的“無人機”不同，現(xiàn)在的無人機更加準確的被形容為無人駕駛的飛行器(UAVs)，它的特點是能利用收集到的數(shù)據(jù)解決應用問題。
無人機的種類繁多，無論是從大小還是價格方面。從諾斯洛普的全球鷹無人機(2億美元，續(xù)航能力32小時)到通過小型發(fā)電機發(fā)動的通電飛機(40美元，由智能手機的藍牙操控)。作者在文中重點介紹了“產(chǎn)銷合一”的無人機和收集遠程遙感信息的小型飛機，這類飛機的價格一般都在5000美元以下，能為無人機和GIS應用提供數(shù)據(jù)。
1、技術(shù)
過去的15年里，技術(shù)的融合創(chuàng)造出了無線電控制飛機，從這種飛機演變到無人駕駛飛機花了十多年的時間。顯然，無人機能獨立飛行是因為獲取GPS信號，而之前要控制無線電控制飛機，飛行員需要和飛機建立視覺聯(lián)系。如果飛行不在視線范圍內(nèi)，就無法控制飛機，由于這種缺陷導致飛行范圍只能在幾百碼之內(nèi)。在無人機上增加GPS接收器，可以使飛行員自由控制飛機而不用看到整條飛行路徑。
在這之后，WiFi技術(shù)被應用在無人機上面，即第一人稱主視角(FPV)。無人機上裝有WiFi攝像機，例如GoPro相機和DJI，Parrot公司的集成相機，智能手機或者平板電腦上就會出現(xiàn)實時的飛行數(shù)據(jù)流，也就是說，即使飛機不在你的視線里，當它自主飛行的時候你還是能看到它“看到”的東西。這樣操作人員就可以升高或者延長飛行路線，甚至可以建立下一段飛行目的地。
2、無人機的組成
多機翼無人機一般都由這些部件組成：飛行器、固定架、負載或者是裝在固定架上的小設(shè)備。沒有這些部件是不能稱作無人機的。
固定架是銜接飛行器和裝載物的，也起到固定的作用，它在很大程度上可以減輕震動，避免畫面的“果凍效果”。圖1是DJI公司生產(chǎn)的無人機，配備了ZenmuseH3-D3的平衡架和GoPro攝像機，還有支架和攝像機的圖片。
下面是3DRobotics的固定翼無人機和LehmannAviation的LA100攝像機。固定翼飛機在飛行過程中很穩(wěn)定所以不需要固定架。
圖1多機翼無人機一般都由這些部件組成：飛行器、固定架、負載或者是裝在固定架上的小設(shè)備。
需要提到的是，雖然現(xiàn)在利用無人機收集數(shù)據(jù)已經(jīng)稀松平常，但真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集功能的卻是無人機上搭載的各種有效載荷。只要安裝應用程序，紅外攝像機、高精度氣壓計、多光譜掃描儀、激光雷達或是高光譜傳感器等均可以收集數(shù)據(jù)。
無人機收集到的數(shù)據(jù)大多是需要處理的，各個開發(fā)商都有自己的數(shù)據(jù)處理軟件，提供精準校正，影像鑲嵌和地形提取等。由于軟件也是無人機的一部分，因此很多業(yè)內(nèi)人士呼吁應該將無人機(UAV)更名為無人機系統(tǒng)(UAS)。
3、無人機的應用
無人機并非產(chǎn)生了新的GIS應用，但它相比于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)獲取方法來說，成本更低，因此可以迅速擴大現(xiàn)有的GIS應用市場。換句話說，同樣是在林區(qū)上方低空飛行收集數(shù)據(jù)，無人機會比傳統(tǒng)的飛行員駕駛飛機在很大程度上節(jié)約成本。
有一部分行業(yè)可以用無人機替代：遙感、空氣監(jiān)測、石油天然氣探測、輸電線路監(jiān)測、測量、電影制作、精準農(nóng)業(yè)、地形提取、正射影像鑲嵌、數(shù)字影像分析和3D地形圖像分析。
4、市場
國際無人機系統(tǒng)協(xié)會(AUVSI)預測，如果相關(guān)法規(guī)頒布，無人機產(chǎn)業(yè)將極大促進美國經(jīng)濟，至少達到136億美元，同時，未來三年將有7萬個相關(guān)崗位虛位以待。另外，AUVSI還預測到2025年無人機將創(chuàng)造超過820億美元的經(jīng)濟效益。
據(jù)2014年5月11日的《華爾街日報》報道，3DRobotics每個月售出2000臺自動駕駛儀(無人機)給無人機制造商或愛好者。
以下是一些已經(jīng)獲得風險投資的美國企業(yè)(數(shù)據(jù)來自CrunchBase)：
Airware——4040萬美元；
3DRobotics——3500萬美元；
Skycatch——1970萬美元；
Crescent——25萬美元。
以下是一些已經(jīng)獲得融資的美國企業(yè)(數(shù)據(jù)來自Kickstarter)：
Flexbot——50萬美元(4670名出資人)；
Airdroids——92.9212萬美元保證資金；
PowerUp——123萬美元。
5、面臨的困難
美國無人機產(chǎn)業(yè)面對的一個迫在眉睫的問題就是政府法規(guī)，更準確的說是“沒有法規(guī)”。加拿大、澳大利亞、日本和許多歐洲國家的無人機都已經(jīng)得到管理，也就是說這些國家的無人機管理組織對無人機的飛行地點，目的和時間都了然于胸。
美國國家空管系統(tǒng)(NAS)由聯(lián)邦航空管理局(FAA)管轄。在私人和商用飛機的管理規(guī)定中已經(jīng)指出，非盈利性的無人駕駛飛行可以免稅。盡管無人機也屬于無人駕駛，但近年來FAA的管理范圍越來越寬，F(xiàn)AA曾發(fā)出過警告甚至提起訴訟，還試圖對商用飛機駕駛員處以一萬美元的罰款。
據(jù)2014年7月21日的《華爾街日報》報道：“盡管FAA禁止無人機飛行，但近日在迪凱特市舉辦的貿(mào)易集會上，有1000多名農(nóng)場主前去參觀。中西部新聞調(diào)查中心發(fā)回報道稱，無人機在農(nóng)作物管理方面能起到識別病蟲害的作用。但是對農(nóng)場主們來說有一個壞消息，就是目前最先進的無人機還不能在美國投入使用，因為FAA有可能對無人機生產(chǎn)商提起訴訟。
今年年底一些相關(guān)法規(guī)即將出臺，剩余框架結(jié)構(gòu)將在2015年補充完整。在法規(guī)正式實施之前，美國無人機產(chǎn)業(yè)可能都處于一個停滯模式。
除了管理的問題，還有技術(shù)上的挑戰(zhàn)。多機翼無人機飛行續(xù)航能力較差，多數(shù)只能飛行25-30分鐘。固定翼飛機有較長的續(xù)航能力，但一般都需要彈射器或跑道。
另一個讓人頭疼的問題就是基礎(chǔ)建設(shè)，無人機可以自主收集數(shù)據(jù)但大多情況下還是需要操作人員監(jiān)視飛行并操控起飛和降落，對固定翼飛機來說更是如此。那么，即使法規(guī)建立起來，續(xù)航問題也能得到解決，卻沒有足夠符合要求的駕駛員來操控飛機。
延伸閱讀：自主飛行
無人機收集數(shù)據(jù)成本高，操作熟練度要求高，如果把它變的很容易操作那就再好不過了。試想一下，那些想將無人機應用到農(nóng)作物管理的農(nóng)場主們，肯定不愿意花時間和精力學習怎樣操控飛機、怎樣看那些復雜的空中數(shù)字圖像、怎樣使用植被監(jiān)測(NDVI)軟件，或許還要咨詢第三方農(nóng)作物顧問。自主飛行解決了其中大部分問題，因為它讓收集數(shù)據(jù)的過程自動化了。
圖3a和3b是LehmannAviation公司提供的圖像，圖中向我們展示了只需要在一個網(wǎng)頁地圖上點擊幾下即可設(shè)置無人機的飛行路線和數(shù)據(jù)收集點。一旦飛行結(jié)束，就可以定期自動獲取數(shù)據(jù)。操作者要做的只是更換電池和下載數(shù)據(jù)，也就是說，整個過程并不需要由專業(yè)人員操作。
小結(jié)
綜上所述，以上要說明的并不是無人機可以開拓新市場而是它將會成為一項爆炸性技術(shù)，它將極大地擴張現(xiàn)有市場。高品質(zhì)的無人機，確切的說是無人機上攜帶的高價且先進的設(shè)備是數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)應用或是數(shù)據(jù)應用收集的關(guān)鍵。等到FAA頒布法規(guī)、自主飛行真正發(fā)揮作用的時候，我們就能看到無人機在數(shù)據(jù)收集和GIS應用上的快速發(fā)展。
這種突破不僅會對現(xiàn)有的GIS數(shù)據(jù)收集手段產(chǎn)生影響，也會給連帶產(chǎn)業(yè)帶來變化。高價攝像機，傳感器銷售商和圖像處理軟件生產(chǎn)商都需要降低產(chǎn)品價格，同時也會有新的競爭者進入市場。
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