无人机在环保的应用

无人机在环保的应用

胡韵雪

中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司

摘要:应用无人机遥感技术可以实现对矿山资源、海洋环境、林业和草场、土地利用、污染源及扩散态势等的监测，为各级环境监测部门及环境信息化建设提供定量和直观的判断依据，促进了一体化解决方案的提出并能满足环境应急响应的需求。本文简述了无人机的发展和技术性能以及在环境保护方面的应用。

关键词:无人机遥感技术；环境监测；生态保护

引言

随着经济技术的发展，环境问题已经成为人们研究的重要问题。而研究环境就需要从来环境中获取反应环境现状的各项数据，而传统的定点检测显然获取的数据不全面也不精确。而无人机遥感技术因为不仅快速而且能全面、准确、安全获得地理、资源和环境等多方面的信息，已经被人们广泛应用环境保护研究中。

1无人机遥感技术

无人机是一种不载人的飞行器，是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的。无人机根据它任务的不同，在机上安装有相应的多种遥感传感器。无人机在目标物体附近飞行时，无人机探测和接收来自目标物体的电、磁场等信息。然后对信息进行分析处理得到物体的属性及其分布等特征。所以无人机遥感技术就是利用空间遥感信息进行处理、建模和应用分析的一种应用技术，它具有机动、快速、经济，适应性强等优势。无人遥感技术不仅比一般的卫星和载人飞机成本低，而且通过自主遥控方式可以减少了人员高危区域作业，保证了人员安全。无人机可以实现低空飞行，近距离三维角度测绘得到采集到的数据、图像更精确，无人机对环境的适应强，不仅可以实现低空飞行，而且可以在云下，大风中飞行，但依然可以获取精确的影像。

2无人机在处理突发事件过程中的主要作用

2.1实现快速响应,在第一时间到达现场,迅速展开作业

无人机不仅装备轻便便于携运，而且发射条件也简单。接到命令能快速响应，通过各种途径在最短时间内赶到现场并能迅速展开作业。首先，无人机质量小和体积小便于携运。无人机的质量小，小型无人机只有几千克或十几千克。无人机不仅质量小而且体积也小，一架未组装起来的无人机,有的仅有一个标准行李箱那么大。因为质量小和体积小，所以很方便携运，可以放在汽车或飞机上携运，哪怕道路被毁的情况下,徒步也可以到达事故现场。中型无人机因为需要车载控制设备。所以其保障分队一般需要配备2―3辆军用吉普车。而吉普车具有一定的越野能力,也能在最短时间内到达现场,实现快速响应。其次，无人机的装备轻，操控简便。操控无人机只需依靠遥控器或手提电脑就可以，所以小型无人机的小分队只需2―3人就可以完成任务。哪怕是需要车载控制设备的中型无人机,其保障分队一般也只需要配备2―3辆军用吉普车。再次，无人机的起飞条件很简单。有些无人机在汽车上就可以弹射起飞。而有的无人直升机的起降,有块几平米的平地就行。固定翼无人机起飞时一般只需要一条100米左右的跑道。

2.2对环境和气象条件有较强的适应性

无人机不仅反应能力较快,而且对环境和气象条件有较强的适应性。由于环境条件的限制，有人驾驶飞机起飞条件不能满足，因为有人驾驶飞机起飞必须有起飞跑道且长度要够长。而固定翼无人机起飞时一般只需要一条100米左右的跑道。也就是说，只要周围没有突出的障碍物就可以自主起降。当然采取遥控起降方式起飞跑道更短，只需二三十米长的跑道。这就使得无人机具有很强的适应性。比如利用震后残存的公路就可以顺利起降。无人飞机可超低空作业,受阴、雨、雾等天气条件的限制非常小。比如“华鹰”无人机能顶着6级风飞行完成任务。无人机在这些不利天气下作业，能在半径15千米的范围内稳定可靠飞行数小时并且获取地面影像的速度依然非常快。

2.3现场准确的数据是进行判断和决策的保障

无人机通常配置的基本设备就是多媒体采集系统,可以通过遥感技术对污染事故现场进行视、音频图像采集。所以根据遥感任务的不同在无人机上分别搭载相应的遥感传感器，比如高分辨率CCD数码相机、多光谱成像仪、激光扫描仪等。而搭载的遥感传感器不仅要体积小、重量轻，而且要具备数字化、精度高、存储量大、性能优异等特点。无人机工作时，首先是无人机上的机载摄像机、热像仪或是普通的民用级专业数码相机等采用自动曝光等先进技术自动获取高清晰数码照片。接下来，对视频数据进行编码压缩，经过一系列后期处理生成的数码影像和地形图。最后就是把数码影像和地形图以无线的形式送回指挥中心，为污染事件评估和污染治理提供可靠的数据保障。指挥中心对资料进行全面、准确的分析后，及时合理做出使判断和决策，协调各部门和各类应急人员开展工作。

3无人遥感系统在环境保护中的应用

3.1应用在建筑项目环境保护管理中

建筑项目地势图是建筑项目的重点，如果地势图没有或不准确，必然会对环境评价工作造成影响。无人遥感系统可以很好地解决此问题，在建筑项目验收中应用无人机遥感技术，不仅可以了解建设区域内产生的平面变化，而且可以清晰地明确与环境防护和卫生防护的距离，提升了偏远地区进行现场勘测的工作质量。

3.2应用在环境监测中

环境监测常采用的方法是定点监测。然而定点监测方式具有一定的局限性,因为不能对整个范围中的环境状况进行监测，所以不能真实反映整个区域的实际情况。而无人机遥感系统监测时，不仅视线广，而且连续性好。所以运用无人机对环境监测不仅可以对区域环境的变化情况有清晰的了解，而且使用多光谱成像技术可以得到反映环境质量状况的环境监测图像并可以采集大气的样品送回到实验室进行分析。

3.3应用到环境应急中

无人机遥感系统最显著的特点是机动、快速。在交通堵塞、危险情况发生的时候，无人机的优越性就充分发挥出来了。在无人机的帮助下能实现第一时间掌握现场状况并使得分析具有全面性和准确性，大大降低了环境应急处理人员的工作难度，提高了工作效率，而且无人机遥感系统可以在高危地方进行工作，保证了人员的安全。比如可以抗击森林火灾。热成像摄像头搭载在无人机上可以实现对森林火情的侦测，避免进一步扩大造成更严重的后果。无人机定期侦察森林，一旦发现火情，可以及时采取措施扑灭，因为发现火情时，往往火势不大，容易就可以控制住火情。无人机除了可以定期侦察森林外，也可以在火灾发生时用来观察火情。消防员们一直以来都乘坐着飞机或直升机观察火情，为了更科学、合理安排地面消防队员们的工作，需要知道具体火情，而就需要消防员乘坐着飞机或直升机观察火情，但是这种方式会对飞行员与消防队员的人身安全带来一定的威胁。因为如果几架飞机同时出现在一小片区域的话，很容易造成撞机事故。而采用无人机进行观察火情就可以避免这样的事故的发生。如果同时使用无人机与载人飞机，进行观察火情，则要注意无人机同载人飞机之间高度的配合。

3.4应用在生态保护中

生态保护工作一直都是环保工作的重点。但是由于自然保护区域空间范围广、交通不方便等特点，很难将各项工作都做到位。而无人机遥感技术应用在生态保护中会取得很大的成果，每年对生态保护区域植物的变化情况进行摄影，不仅可以为生物研究方面提供参考，而且还可以给生态保护提供依据。为了维护退化的森林，就需要植树造林，然而传统的植森林方式不仅需要动用大量的人力，而且还十分费时。2015年，英国的一家新创企业设计了一款能播种的无人机，每分钟可以成功播撒约10颗种子，一组无人机小组每天最多可以播撒到36000颗种子。无人机播种比起人力播种省时省力，效率也高。在播种之前，因为无人机上搭载有性能强的摄像头，科学家就用无人机航拍森林退化的区域，实现地图测绘。无人机还可以用于监控森林退化地区的滥砍滥伐行为，打击偷猎行为。无人机可以监控栖息地。无人机对栖息地进行周期性的航拍，通过观察航拍影像得到树冠密度的改变、河床的侵蚀、水源质量与总量的变化等。除此之外，通过缩放图像的方式也可以分析特定栖息地附近人类活动的变化，例如植被的破坏或城市的扩张。

3.5应用到环境监察中

在经济发展的同时环境污染也越来越严重，环境监察人员工作负担比较重。而无人机应用到环境监察中，在无人机遥感技术的帮助下，人们不仅可以快速地了解污染物的分布状况，而且可以对环境污染产生的原因进行取证分析，在环境监察发挥了重大作用。

4结束语

无人机遥感技术在环境保护中发挥出了重要的作用。随着无人机遥感技术的不断发展，可以从数据链的传输能力着手分析，提高地面实况的清晰度，及构建立体遥感数字环保平台，使影像以三维形势输出并能满足影像的校正、翻译等工作，同时要加大对无人机遥感操作人才的培养。相信无人机遥感技术将会拥有更广阔的前景。

参考文献

[1]孙杰,林宗坚,崔红霞.无人机低空遥感监测系统[J].遥感信息.2003(01).

[2]韩杰，无人机遥感国土资源快速监察系统关键技术研究[J].测绘通报.2008(02).