无人机全景技术在环境应急监测中的应用分析

石津旗

（河北省廊坊市生态环境局 065000）

0 引言

纵观近些年来我国在环境管理上所做出的努力，我国的环境治理和防污染工作已经取得了良好的成效，我国的环境监测技术水平取得了长足进步。随着近些年来我国科学技术的持续革新，无人机全景技术越来越先进，在我国的环境应急监测工作中有非常重要的应用价值。无人机的全景成像技术发展过程中，成像范围一般情况下都是有一个设定的数值，同时成像的范围还受到飞行航线规划的影响。部分无人机在应用过程中，由于成像范围比较有限，导致监测范围比较小，并且控制不便，这些缺点对于无人机飞行器的任务执行有非常大的负面影响。无人机全景监测技术能够在很大程度上弥补这些不足，帮助现场监测工作人员快速、准确地了解和处理突发环境状况。因此，加强无人机全景技术在环境应急监测工作中的应用至关重要，对于国家环境健康可持续发展具有关键意义。

1 无人机全景技术的概念

全景技术是指通过图像建模、渲染技术基础，在空间坐标中选择一个点作为观察的视点，从视点出发，对周围能够观测到的图像信息进行采集，然后应用计算机处理技术和网络系统对采集到的图像信息进行处理，使图像信息转变为连续无缝隙的全景图像，得到的全景图像能够通过特定的计算机显示引擎呈现出来，从而完成三维虚拟场景的搭建。这种三维虚拟场景能够满足任意视点角度的观测。

从本质上来说，全景技术就是三维场景在计算机上的虚拟再现，是一种及时、快速、准确地将真实环境状况和影响通过视点反映出来供相关工作人员观测的先进手段。通过全景技术的应用，环境应急监测工作的相关技术人员，在工作过程中，不必再对视野范围内的不必要场景进行建模和渲染，就能够轻松实现三维立体的空间视觉景象的呈现，大大减其工作内容的复杂程度[1]。全景技术在环境应急监测工作中的应用，能够帮助相关工作技术人员对于突发环境状况快速、准确地进行整体、宏观的把握，同时对于环境现场的状况的动态变化也能够及时地了解，从而为环境应急监测工作上提供充分的技术支持。

2 全景监测的基本条件

空中全景监测的实现需要满足以下几个主要条件：其一，空中全景监测首先需要以无人机飞行器摄像头的正下方作为观察的主视场，利用周边的摄像机作为副视场。其二，无人机飞行器需要设置自稳系统，自稳系统能够使飞行姿态不断变化的飞行器在拍摄影像的过程中，图像的摆动减少。其三，在对视场进行定位时，中心主视场定位要精准，副视场的定位可以根据需求进行定位调整。其四，在图像传输的过程中，对于图像的传输格式、传输手段需要进行合适的选择，必须考虑所使用的图像传输设备的技术特点。其五，利用地面设备进行拍摄影像的整理和拼接，从而完成全景图像的绘制[2]。其六，由于无人机飞行器中，全景图像拍摄的相关设备的大小有一定的限制，必须要考虑飞行器的类型。

3 在环境应急监测工作中应用无人机全景技术的长效策略

3.1 对于实际环境状况进行全景影像数据的收集和处理

在环境应急监测工作过程中，利用无人机全景技术开展工作的首要步骤就是对于实际环境状况进行全景影像数据的收集和处理。环境应急监测工作人员利用无人机对监测现场的环境状况信息进行采集时，需要充分保证采集的影像数据的真实性、有效性。在采集环境影像信息时，一般所用到的技术设备是小型飞行器，小型飞行器需要拥有较高的图像分辨率，在使用过程中，对环境现场状况的影像信息资料采集才能够满足监测工作的高质量要求。除此之外，小型飞行器的应用还有较长待机时间、较低的成本投入以及采集影像信息精度高、数据资料拥有更高的灵活性等诸多优点[3]。当前阶段，无人机全景技术的应用，所用到的飞行器种类主要包括以下三种：其一，大型旋翼飞行器。其二，固定翼飞行器。其三，小型旋翼飞行器。在三种市面上主要应用的无人机种类中，不同的旋翼类型的适用状况有一定的区别。例如，小型旋翼在观测范围较小、精度要求较高的环境状况影像信息的采集工作中，由于其超高的可操作性、高度的稳定性等优点，其在环境应急监测工作上应用价值非常高。

应用小型旋翼无人机飞行器对于实际环境状况进行全景影像数据的收集和处理时，首先需要把飞行器的位置调整到所选用的观察视点的正上方，保持高度的稳定，然后通过控制摄像头的旋转可以调整观察视野范围进行环境状况拍摄。每次拍摄的影响都会有重合的部分，将无人机的摄像头进行360°旋转后，观察视野范围内的全部环境影像资料就能够完成采集工作。通过无人机进行环境现场状况的图像数据采集，图像的清晰度较高，并且不会出现畸变现象，同时会更好地消除视野盲点，从而真实、准确地将监测现场的环境状况通过全景图像呈现出来，为环境应急监测的相关技术人员提供科学支持[4]。

3.2 通过计算机技术实现全景图像的呈现

对于实际环境状况进行全景影像数据的收集和处理后，需要进行的工作程序是绘制全景图像，这一工作流程在环境应急监测工作中至关重要。全景图像从本质上来分析，就是通过视点核心进行中心投影面的构建，在投影面上增加无人机摄像头视野范围内的图像、信息、数据、资料等。在绘制全景图像的过程中，环境应急监测工作的相关技术人员必须将无人机飞行器采集到的环境影像信息进行分析处理，转变为平面的全方位图像，这样才能够充分保证全景图像的清晰、明确，并且使图像信息平滑过渡。

全景图像的绘制和呈现，必须首先对无人机飞行器拍摄采集的图像信息进行整理和拼接，由于无人机摄像头在拍摄图像的过程中，相近的图像照片在图像信息上有一定的重叠部分，环境应急监测工作的相关技术人员要对相近图像照片的重叠特征进行识别和分析，在其图像信息之间建立联系，对图像进行旋转、扭曲等技术操作，从而完成图像的拼接[5]。通过技术操作后，无人机航拍图像才能清晰、准确地转变为平面的全景图像呈现出来。同时，在呈现出来的全景图像上，环境应急监测工作的相关技术人员还需要对图像的拼接部分进行细节调整，如色调、亮度、对比度调节等，从而消除拼接部分的接缝线条，使全景图像呈现出来后，拥有更好的真实度和平滑度。除此之外，环境应急监测工作的相关技术人员还要对呈现出来的全景图像进行相应的补充和优化处理，才能充分保证全景图像呈现最好的完整性。

3.3 对于环境全景图像的浏览

全景图像绘制完成后，环境应急监测工作的相关技术人员要对图像进行浏览和技术分析。在对环境全景图像进行浏览的过程中，投影面的类型会有一定的区别，这是由于浏览图像时，选择的观察视点不同。利用无人机全景技术绘制的全景图像主要分为两种类型，一种是柱面全景图类型，另外一种是球面全景图类型。柱面全景图像一般呈现圆柱形的投影面，而球面全景图像则是在标有经纬度的球面上投射平面的环境影像。球面影像的呈现，除了零度经纬线外其余的投影信息都会出现图像畸变，从而导致对图像进行浏览观测时，水平观测视角、垂直观测视角能够达到360°全方位和180°。因此，在球面全景图像的浏览过程中，无人机全景技术对于环境应急监测工作中的突发环境状况监测更加适用。

在环境状况信息的全景图像浏览过程中，平面的全景图像中包含的数据信息的体量是非常巨大的，因此不能在一次的图像渲染中对所有内容完成加载，否则会导致全景图像的画面过渡不平滑、清晰度下降等不良状况，并且严重拖延图像加载时间。为了防治这些不良状况的发生，环境应急监测工作的相关技术人员可以利用金字塔缓存的方式处理视野范围内分辨率不同的图像，使得大部分的图像数据信息能够在较短的时间内加载出来，避免影响环境应急监测工作的开展。这种全景图像浏览的处理手段，能够大幅度提高环境应急监测工作的相关技术人员对于图像数据信息的浏览速度，同时在利用精准图像相关仪器设备进行信息采集时，能够保证全景图像较高的清晰度和完整性[6]。在全景图像的浏览过程中，环境应急监测工作的相关技术人员还需要通过全景显示引擎对图像预处理完成后的平面图像数据信息进行加载，从而实现全景图像的浏览。

3.4 构建三维全景监测平台

环境应急监测工作的相关技术人员在开展工作的过程中，不仅要对突发事件状况本身进行勘查和分析，同时对于应急状况的数据信息还要作好记录和分析，从而方便后续的应急预案的决策。三维全景监测平台就是为了配合完成这一工作程序而构建的。三维全景平台可以应用B/S 架构，在服务器的端口储存和集中数据信息，如此一来，环境应急监测工作的相关技术人员能够通过登录平台，就可以对环境突发状况的现场信息进行查看和分析。三维全景监测平台有表现层、数据层、业务层这三个重要的层次架构。第一，数据层需要完成图像信息资料的采集和储存，然后将信息数据上传到平台的信息数据库中。三维全景平台接收到用户请求指令后，就能够加载出用户所要浏览的全景图像和相关监测数据。表现层是三维监测平台在用户浏览动作的最终体现形式，能够将全景图像呈现给用户，为用户的环境应急监测工作提供依据。

4 结语

综上所述，自然环境的发展与人类生存息息相关。随着绿色环保理念逐渐深入人心，我国在环境应急监测工作上做出了诸多努力。为了更好地促进环境应急监测工作效率和质量的提高，如何科学、合理地应用无人机全景技术成为了环境监测人员的重要工作内容。无人机全景技术与环境现场监测技术的充分融合，能够帮助环境监测工作人员在实际的环境基础上实现三维虚拟实景。三维虚拟实景通过计算机网络系统与传感器建立联系，搭建监测平台，能够高度还原环境监测现场的实际状况，从而提高环境应急监测工作的准确性。