无人机遥感技术在环境监测的应用研究

张赟 储蒙 睢旭

摘要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。大工业时代虽然经济高速发展，但这种高速发展是以牺牲环境为代价的，在倡导环保的时代，环境保护的重要性日益凸显出来。在过去的十几年中，因为资源的开采造成的雾霾、沙尘暴、环境污染、生态退化、水土流失等问题严重影响着人类的生存，这都是人与自然发展不和谐的插曲。想要实现人与自然的和谐发展，就要转变思想观念，和科技相联系来保护环境。本文就无人机遥感技术在环境监测的应用展开探讨。

关键词：无人机;遥感技术;环境监测

引言

无人机遥感技术的发展得益于我国科学技术的不断进步，其优势独特，被广泛应用在环境监测作业中，为环保领域做出突出贡献。应用无人机遥感技术，环境监测作业执行起来更加便利，且数据分析更为精准，为相关部门决策提供更多切实依据。也就是说，无人机遥感技术能够转变传统目标监测方法，不断提高环境监测作业效率，并提供一定的动态监测，为目标动态空间信息获取提供技术支持。

1无人机遥感技术优势分析

近年来，我国遥感技术发展迅速，在环境监测领域发挥重要作用，通过多年努力，在技术上不断取得突破，无人机遥感技术应运而生。无人机遥感技术具有较强的实时性，结构比较简单，灵活性，使用过程中，一般不会出现比较大的风险。与此同时，无人机遥感技术运行成本可控，在小范围内地面目标管理及监测中发挥独特的优势。经济发展导致环境更加恶化，发展与环境保护面临更多矛盾，加之缺乏必要的信息化管理手段，导致很多地区环境生态环境受到严重破坏，也给环境监测带来较大影响。依靠传统方式的环境监测手段，无法满足现阶段精细化和动态化监测需要，无人机遥感技术正是能够解决上述问题的关键措施。

2无人机遥感技术在环境监测中的应用

2.1在水土保持方面的应用

目前，无人机在水土保持方面主要通过搭载多光谱成像仪等设备，获取多光谱图像的实时数据信息，从宏观角度来进行水环境状况的监测。对于水域面积比较小、污染类型比较复杂、精度要求比较高的内陆水体，无人机遥感技术还无法达到监测要求。目前，无人机遥感技术主要针对水质的富营养化、透明度、排污孔污染状况等情况进行监测，对地表水环境状况进行直观监测。我国的无人机遥感技术首次应用于环境监测领域的是辽宁省，其通过无人机遥感技术对辽河治理情况进行航拍和监测，得到分辨率为0.1m的实景图像数据，通过对图像进行评估来掌握辽河治理的实际情况。研究表明，该技术主要应用于物种丰富程度、河流边坡、栽种植被以及植株成活情况等方面。例如，孙洋等人将无人机遥感技术应用于水土保持的监控，对朝阳市的水土保持工作进行效果评估，从根本弥补了传统监测技术中准确率低、安全性低等缺点，使得水土保持的环境监测朝着实效性、低成本、自动化方向发展。

2.2在环境污染场景中的运用

无人机系统通过远程遥控系统进行收集信息，在恶劣的环境中，人力无法到达的地方，无人机就派上了用场，操作控制无人机即可通过恶劣的环境中，来手机信息进行工作。例如，某海底输油管道因为操作人员的违规使用致使原油泄漏，造成海洋污染，影响居民生活对居民的健康造成很大影响，这个时候就可以使用无人机进行检测和收集信息，利用信息进行整理来制定准确的方案，提高信息利用的效率，保护了工作人员的安全。

2.3大气环境监测方面

地面监测是目前大气环境监测的主要手段，而对于一些排烟类的大气污染物还没有很好的浮空采样监测方法。无人机可以很好地弥补这一方面的缺陷，可以人工控制其在空中位置的停留并进行监测，这样极大地降低了大气环境中高空污染物的检测难度。在大气环境监测方面，目前我国的无人机遥感技术可以实时监测环境温度、环境湿度、粒子浓度、二氧化氮和臭氧等指标。例如，杨海军等人以化学工业区为研究对象，利用无人机遥感技术对污染气体中的NO、CO、SO2等进行监测。在对我国大气环境进行实时监测的同时，无人机可以通过搭载采样器的方式，采集大气样本。其返回实验室后，人们可以进行进一步的检测分析。无人机遥感技术所具有的视野、高度、连续性是传统的人工取样方式所无法达到的。

2.4在空气质量环境监测中的运用

大工业的发展，虽然带来了经济的高速发展，工业生产过程中排放的废气也成为了一大问题，机械设备的运转，汽油、煤炭燃烧的石油化工废气，机动车排放的废气对大气的污染十分严重。无人机的使用刻不容缓，在检测方面无人机遥感技术发挥着重要作用，通过设备检测获得遥感图像，根据图像可以知道监测中的各个指标其中有二氧化氮、PM2.5、温度、湿度等成分。利用无人機可以采集大气样本在进行分析检测，通过地面数据处理系统，实现数据的处理与分析，对大气安全指标进行对比。

2.5环境应急监测方面

在发生突发事件后，尤其是比较严重的环境污染事故，现场的情况非常危险，也有可能遇到交通不便或相关人员无法进入污染区域的情况。无人机遥感技术一方面可以保障相关人员的人身安全，另一方面也能够大大降低应急工作难度，提高应急工作效率。在这种情况下，无人机遥感技术可以迅速到达指定地点，通过搭载影像设备，悬浮在事故区域上空，全方位地观察事故现场的实际情况，如污染物扩散、周边环境布局、事故发展程度等情况，为应急事件的处理和决策提供准确有效的数据信息。比如，在2010年大连新港的输油管线爆炸事故中，爆炸引起大量原油流入海域，造成了50km2海域的污染。传统技术是无法对事故进行快速的监测和控制的，因此环保部门及时调配无人机进行监测，在环境比较恶劣的情况下，完成低空飞行作业，迅速提供了准确的原油污染监测数据，为应急处理人员提供了至关重要的技术支持。

3无人机遥感技术应用展望

我国自加入《巴黎协定》气候变化协议后，在环境保护领域开展多项工作。通过近几年来无人机技术在民领域的应用情况可以看出，无人机遥感技术能够从空间维度上对环境变化进行监测，为环境监察提供切实依据。但是，除了上述应用优势外，也存在一定问题。其一，采集影像幅宽相对较小，比较容易出现漏拍现象，在一定程度增加数据处理工作量。为有效避免此类问题，应结合环境监测作业区域内部现有地形图，科学合理设计GCP分布，及时提升几何纠正精度。其二，遥感技术控制下的无人机，在使用过程中，由于无人机质量轻，其所能产生的惯性比较有限，因此导致飞行姿态缺乏稳定性，导致数据采集排列出现一定问题。针对这个问题，建议对无人机硬件平台缺陷进行囧事还进，强化飞行稳定性及安全性。也就是说，我们既要看到无人机遥感技术的应用优势，也要正视技术问题，采取一定方法进行相应控制，使无人机技术发挥最大性能。

结语

无人机遥感技术因其安全性高、成本较低、实用性强、高效精准、机动灵活等诸多优点，在环境监测方面的应用前景非常广阔。目前，我国无人机遥感技术在环境监测领域的应用还处于起步阶段，随着技术不断进步和完善，无人机遥感技术将在大气环境、水环境、生态环境和应急事件等方面发挥更加重要的作用。

参考文献：

[1] 孙洋.无人机遥感技术在水土保持监测中的应用[J].水利规划与设计，2017，（6）：89-92.

[2] 杨海军，李营，朱海涛，等.无人机遥感技术在环境保护领域的应用[J].高技术通讯，2015，25（6）：607-613.