無人機遙感技術在城市綠地監(jiān)測中的應用進展

周 琦 趙云貴 李睿鑫

寧波冶金勘察設計研究股份有限公司 浙江 寧波 315100

引言

近年來，我國無論是科學技術水平還是經(jīng)濟均處于高速發(fā)展的時期，而且各個類型的設施建設也都達到了前所未有的高度，而為了能夠進一步推動建筑行業(yè)的發(fā)展，就必須要做好測繪工作，只有通過測繪工作，提前準備好相關的數(shù)據(jù)信息，從而為建筑工程的質(zhì)量提供確切的保證。在科學技術的發(fā)展下，無人機遙感測繪技術也隨之產(chǎn)生，其不僅具有機動性與靈活性，同時也能夠有效地降低測繪工作的成本，提高測繪的精準度，也正是因為這點，而被廣泛地應用到我國的工程測量工作中。

1 無人遙感技術在測繪工程測量應用中的優(yōu)勢

1.1 監(jiān)測效率高 對于遙感技術而言，保證監(jiān)測效率是十分重要的一點。如果不能夠在第一時間處理發(fā)生的緊急事件或者狀況，就會容易造成不好的社會影響和惡劣的結果。然而對比其他手段，無人機遙感技術就有監(jiān)測效率高的優(yōu)勢。因此，利用無人機遙感技術，就能夠第一時間對緊急事件或者狀況進行有效處理。最終就能夠提高處理事件的效率，提高監(jiān)測效率，同時還能改善處理的結果。

1.2 檢測尺度大、宏觀性強 因為無人機飛行的高度比極高，能夠?qū)Σ煌姆秶c區(qū)域進行有效的監(jiān)測。比如，如果無人機在進行高空飛行中，能夠完成大面積的檢測。如果無人機進行低空飛行時，雖然檢測的范圍有所變小，但是精準度卻有所提高。同時，也可以根據(jù)工作量的實際需求使用無人機遙感技術。如果測繪工作量比較大，則可以使用多臺無人機進行同時檢測，從而大范圍、快速地完成檢測任務。此外，無人機遙感也能夠利用光譜分析技術，獲取到大量的數(shù)據(jù)信息，從而為工程測繪工作的開展提供基本的依據(jù)。

1.3 融合性比較強 無論是無人機遙感技術，還是其他傳的測繪統(tǒng)技術，只是運用單一的遙感技術，在監(jiān)測目標的時候就會很容易出現(xiàn)一些漏洞。只有將不同的遙感系統(tǒng)相互結合才能夠起到取長補短的效果，同時，遙感技術應用的有效性也得到了保證。不同的系統(tǒng)相互應用，能夠解決系統(tǒng)中存在的不同問題，也能夠發(fā)揮不同系統(tǒng)的優(yōu)勢。因為無人機遙感技術的融合性高，能夠很好的與其他系統(tǒng)結合，所以它的應用效果就能夠得到很好的提高。

2 城市綠地變化監(jiān)測

2.1 城市綠地制圖 無人機遙感則為準確提取和繪制城市微觀尺度的土地覆被類型提供了技術方法。由于能夠在低海拔獲得超高分辨率的圖像，在高度異質(zhì)的城市植被制圖方面具有巨大的潛力。近年來越來越多的傳感器與相機設備朝著小型集約化發(fā)展，無人機甚至已經(jīng)能夠搭載多光譜相機、高光譜相機、熱紅外相機、可見光相機等多個小型設備完成飛行任務，得到包含多重信息的植被二維數(shù)據(jù)，獲得特定區(qū)域的超高精度綠地分布圖。此外，還可以通過不同的解譯算法與數(shù)據(jù)分析方法提高圖像分類精度。

2.2 更好的應對突發(fā)事件 利用常規(guī)的測量方法，往往不能在地震、海嘯等強自然災害發(fā)生后有效地進行測量。并且由于常規(guī)的測量方式測量周期比較長，并不能做到實時的監(jiān)控。在海嘯發(fā)生之后再去處理，就會受到嚴重損壞，環(huán)境條件十分惡劣，同時，由于天氣多變，傳統(tǒng)的測量方法無法進行。如果要用載人航空遙感系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，很容易對飛行人員造成生命危險。這樣得去的實時影像就無法有效獲得，災區(qū)的救助工作沒辦法順利進行。然而，利用無人機遙感技術，就可以有效避免以上問題的發(fā)生。通過應用無人機遙感技術，可以很快的進入災區(qū)，實時監(jiān)控得去的情況，向工作人員反饋有效信息。工作人員就可以根據(jù)實時的信息制定有效方案，為后續(xù)救災工作的有序展開奠定堅實基礎。

2.3 監(jiān)督分類法提取綠地信息 要從圖像中選取所有要區(qū)分的各類地物的樣本，用于訓練分類器(建立判別函數(shù))。最大似然監(jiān)督分類的總體精度可達到85%左右，Kappa系數(shù)為0.8左右，也比較高。但是對于城市綠地提取來說，植被的制圖精度為60%左右，漏分誤差可達40%。也就是說事實上有40%的綠地被錯誤的分到了水體、濕地、建筑物等類別中去了。

2.4 綠地災害監(jiān)測 無人機遙感技術可以實現(xiàn)城市綠地的遠程監(jiān)控與災難的后續(xù)詳細調(diào)查，可以到達并評估從地面無法到達或看到的樹木區(qū)域。N?si等對比研究了基于高光譜成像技術的無人機和飛機兩種系統(tǒng)對單個樹木水平上評估樹皮甲蟲對挪威云杉樹的危害的可行性，結果表明基于無人機的低成本遙感技術顯示出更高的準確度。Zhang利用無人機遙感技術對日本虎杖入侵物種分布及生境條件進行空間分析，實例證明，無人機對于單獨的樹木或種群調(diào)查與植物入侵昆蟲和病原體等流行病的快速檢測是有效的。Kulhavy等利用微小型無人機評估了52棵樹的樹干狀況、生長情況、樹冠結構、昆蟲和疾病、樹冠發(fā)育情況和預期壽命等6個變量。此外無人機攝影測量還能夠用于林火監(jiān)測，識別林火點和受災范圍等。

結語

綜上所述，當前無人機遙感在城市綠地研究中的應用仍相對零散，研究方面涉及城市綠地信息提取、變化監(jiān)測和生態(tài)系統(tǒng)服務等方面，多為城市綠地信息提取方面的技術性應用。研究成果相對成熟，技術操作性強，提取方式多樣，可用于繪制高精度的城市綠地植被覆蓋分類圖，提取城市綠地覆蓋度變化和綠地分布信息，獲取綠地中單個樹木或林分尺度的三維結構特征等。