無人機遙感技術(shù)在環(huán)境保護領(lǐng)域的應(yīng)用管窺

周大偉?張亮

摘要：無人機遙感技術(shù)包含遙感傳感器技術(shù)、無人駕駛飛行器技術(shù)、通訊技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)等多方面內(nèi)容，能幫助使用者快速精確地獲取到環(huán)境、資源等詳細信息，環(huán)保工作者通過一系列數(shù)據(jù)處理程序，建立系統(tǒng)的模型，保證了該技術(shù)在環(huán)境保護領(lǐng)域的應(yīng)用。本文通過分析無人機遙感技術(shù)的特點以及應(yīng)用現(xiàn)狀，對其存在的問題提出了相應(yīng)對策。

關(guān)鍵詞：無人機；特點；應(yīng)用；對策

一、無人機遙感技術(shù)的特點

響應(yīng)快速。無人機簡單的操作方式和靈活的運輸系統(tǒng)能快速響應(yīng)使用者的操作指令，可在短時間內(nèi)完成升空準備，并且迅速到達環(huán)境監(jiān)測的區(qū)域，快速獲取到遙感監(jiān)測的結(jié)果，為環(huán)境保護工作者提供了便利、高效的使用體驗。

自主性強。無人機一般飛行高度在50米至4000米之間，可以按照既定航線完成自主飛行、拍攝、監(jiān)測等任務(wù)，速度穩(wěn)定，能保持平穩(wěn)飛行，易于控制，受天氣環(huán)境影響小。

圖像高分辨率。無人機在空中拍攝時能保證獲取的圖像均有高分辨率，能夠搭載高精度數(shù)碼成像設(shè)備，繼而獲取精確的環(huán)境信息，適用于大比例尺遙感應(yīng)用的需求。

自動診斷排障。無人機操作已經(jīng)趨于自動化和智能化，因而飛行過程中出現(xiàn)遙控失靈或類似故障，無人機可自動診斷，返航到起飛點區(qū)域等待直至故障解除，地面控制人員可通過簡單的操作培訓來掌握無人機操控方法。

使用成本低。無人機可根據(jù)不同的需求配置不同的軟件處理模塊和遙感技術(shù)系統(tǒng)，不但能滿足各行業(yè)不同監(jiān)測任務(wù)的需求，還能節(jié)省大量人工成本，并且其飛行操作更為簡便，使用人員可快速完成培訓，從而掌握使用方法。除此之外，無人機的存放和維護都非常簡便，可節(jié)省大量費用。

二、無人機遙感技術(shù)的在環(huán)境保護領(lǐng)域中的應(yīng)用

（一）環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的地面定點環(huán)境監(jiān)測方式往往具有局限性，只能片面反映某一區(qū)域的環(huán)境情況。使用無人機遙感技術(shù)則能充分發(fā)揮其連續(xù)性好、視線范圍大等特點，真實地反映整個區(qū)域的準確信息，并且從整體性和連續(xù)性等方面進行數(shù)據(jù)分析，構(gòu)造完整的環(huán)境監(jiān)測圖像。其次，無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用廣泛，例如陸地土壤環(huán)境植被覆蓋面積變化、土壤污染和地面水污染產(chǎn)生量估算、建筑工程選址、森林山火防護監(jiān)測、海上原油溢出面積和溢出量估算、城市街道規(guī)劃以及垃圾回收站點設(shè)置、重大自然災(zāi)害及次生災(zāi)害緊急評估和偵察等，無人機遙感技術(shù)為生態(tài)系統(tǒng)的維護提供了重要的依據(jù)。同時，無人機遙感技術(shù)可以充分發(fā)揮其自主性強的特點，運用在高危地方，使用者不需要親自到危險地區(qū)就能采集環(huán)境信息完成監(jiān)測任務(wù)，保證了人員的生命安全。

（二）環(huán)境應(yīng)急中的應(yīng)用

當緊急危險事故突發(fā)之時，如交通堵塞、地震災(zāi)害等情況發(fā)生之時，救險人員難以及時獲取現(xiàn)場環(huán)境的實況信息，無人機遙感技術(shù)卻能夠第一時間對現(xiàn)場完成監(jiān)測分析，檢查環(huán)境的變化規(guī)律，為救險人員緊急疏散群眾到安全區(qū)域提供了依據(jù)，降低了環(huán)境應(yīng)急處理工作人員的工作難度，提高了效率，減少了財產(chǎn)生命安全等損失。例如，在汶川地震發(fā)生后，工作人員通過無人機及時獲取到了北川、汶川、映秀等受災(zāi)嚴重的地區(qū)的航空影像，為救援人員的抗震救災(zāi)工作開展提供了決策依據(jù)。

（三）生態(tài)保護中的應(yīng)用

人類直接或間接地向環(huán)境排放大量地污染物或能量，已經(jīng)超過了生態(tài)系統(tǒng)自身的凈化能力，長此以往，將會使環(huán)境質(zhì)量降低，對人類的生存和發(fā)展造成嚴重影響。政府相關(guān)部門逐漸開始重視環(huán)境污染的問題，將未受到污染的自然區(qū)域劃分為特定的自然保護區(qū)，安排專業(yè)人員進行管理和監(jiān)測，而自然保護區(qū)域往往空間范圍廣、交通通行不方便，采用有人駕駛飛機監(jiān)察環(huán)境危險性高，而且采集的數(shù)據(jù)不精確，還耗費了大量人力和物資，因而生態(tài)環(huán)境保護工作的開展受到很大限制。在這樣的狀況下，環(huán)保部門可以利用無人機遙感技術(shù)采集可見光及紅外等信息，研究出可預測土壤濕度的模型，對江河、土壤、植被、空氣和地面水水質(zhì)等進行宏觀觀測，實時分析和跟蹤突發(fā)環(huán)境污染事件的發(fā)展，以便及時采取有效措施來降低污染造成的損失。

三、無人機遙感技術(shù)存在的問題及對策

（一）無人機的設(shè)計技術(shù)限制

盡管無人機的應(yīng)用范圍廣泛，幾乎覆蓋整個生態(tài)系統(tǒng)，但是由于其體積小、質(zhì)量輕，因而受工作區(qū)地形條件和天氣狀況限制。大風或暴雨天氣時，無人機的控制受影響大，無法進行必要的環(huán)境監(jiān)測工作，特別是自然災(zāi)害發(fā)生的緊急狀況，往往伴隨著惡劣的天氣狀況。

對策：針對這樣的惡劣環(huán)境，無人機的起降場地可以采用彈跳起飛、傘降、撞網(wǎng)回收等方式，無人機自身的設(shè)計也從其自身載重、作業(yè)環(huán)境、作業(yè)特點等方面著手，注重無人機的抗風性能設(shè)計和展開時間掌控，保持無人機軟硬件設(shè)計和成本費用之間的平衡，在技術(shù)上爭取革新，盡可能滿足實際需求，同時也要求其成本費用不可過高。

（二）遙感傳感器技術(shù)的限制

無人機時通過航空飛行完成拍攝工作的，因此保證其飛行姿態(tài)的穩(wěn)定，是保證無人機完成旋偏角、俯仰、滾動等動作的前提，而實際工作中，傳感器采用的相機非專業(yè)拍攝使用，光敏度、像點位移、鏡頭成像畸變等系統(tǒng)誤差存在非常普遍。

對策：研究發(fā)明合適的多光譜傳感器糾正技術(shù)，提升無人機的系統(tǒng)作業(yè)效率和影像的清晰度，改善影像的質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，利用糾正圖像鑲嵌技術(shù)對計算機視覺模型生成的點云數(shù)據(jù)進行分析，改善無人機遙感系統(tǒng)中的大小問題。除此之外，進一步對無人機遙感技術(shù)中的系統(tǒng)缺陷進行研究，諸如無法準確獲取參數(shù)以糾正影像、影像數(shù)量多、拼接任務(wù)重、預處理工作復雜、自動分類的精度低、過于依賴人工目視解譯等情況。

四、總結(jié)

無人機遙感技術(shù)在水環(huán)境質(zhì)量檢測、大氣環(huán)境質(zhì)量檢測、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測保護、廢棄物以及污染情況監(jiān)測、緊急情況監(jiān)測和風險防控等方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。其技術(shù)不斷成熟和完善，為環(huán)保工作者提供了全面、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支持，為環(huán)境保護領(lǐng)域的發(fā)展做出了巨大貢獻。

參考文獻：

[1]歐陽秋萍，李杰，沈林成等.考慮3G/4G網(wǎng)絡(luò)特性的多無人機環(huán)保監(jiān)測任務(wù)調(diào)度[J].計算機應(yīng)用，2016，36（3）：871-877，882.