无人机在监测领域的应用

摘要：近年来，航拍技术的显著进步是众所周知的。通过使用无人机进行航拍，它对天气的干扰较小，摄像质量高，还能捕捉到许多人们难以忽视的小缝隙和盲区。因此，在我国一些重要城市和地区都会用到这种方式对环境进行监测。随着无人机遥感技术逐渐走向成熟，其在多个领域的监测能力也得到了广泛的运用。

关键词：无人机；监测；测绘；遥感技术

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.07.063

中图分类号：V 279+.2；X 8 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2024）07-0-03

Application of Drones in the Field of Monitoring

YAO Jiao， CAO Fan

（The State Radio_monitoring_center Testing Center， Beijing 100041， China）

Abstract： In recent years， it is well known that significant progress in aerial photography technology has been made. By using drones for aerial photography， it has less interference with the weather， high camera quality， and captures many small gaps and blind spots that we can't ignore. Therefore， this method is used to monitor the environment in some important cities and regions of the country. With the gradual maturity of UAV remote sensing technology， its monitoring capabilities in many fields have also been widely used.

Keywords： drones; monitoring， mapping; remote sensing technology

0 引言

近年来，随着科学技术水平的不断进步与发展，世界各国对无人机技术的重视程度与日俱增。特别是在21世纪初，众多国家开始把无人机系统的研究、创新和实际应用置于优先考虑的位置。随着遥感影像数据获取手段和处理方法的不断进步，遥感信息逐渐成为人们分析地理环境变化的重要工具之一。近年来，随着无人机技术的飞速进步，遥感技术在多个监测领域的应用也变得越来越广泛。无人机遥感技术可以对各种环境进行实时监控并获取相关数据。无人机遥感技术因其极高的准确性和效率，在土地使用、生态环境保护和环境监测等多个领域都展现出了巨大的应用潜力。

1 无人机遥感技术的基本原理

无人机遥感技术利用无人机平台上的遥感设备来收集、处理和分析数据，从而实现对地表、海洋和气象等自然环境的快速监测。它不仅具有传统卫星遥感技术所无法比拟的优势，而且能够实时地获取大量地面信息，为人类提供更准确可靠的决策依据。在遥感技术领域，无人机主要被运用于多个不同的应用场景，包括但不限于航摄遥感、激光遥感以及热红外遥感。其中航摄遥感技术由于具有成本低、周期短、操作简单等特点而成为目前研究热点之一。在众多的应用场景中，航摄遥感技术被视为其中最为普遍的技术手段之一。

2 无人机在监测领域优势

2.1 技术优势

（1）无人机系统具有快速和灵活的响应能力，它的运输非常方便，准备起飞的时间也相对较短，操作步骤简洁，能够迅速到达需要监控的区域[1]。此外，飞机上装载的高精度遥感设备能在极短的时间范围内迅速收集到所需的遥感监测数据。

（2）无人机在飞行过程中展示了高度的自动化和智能化，操作步骤清晰，并配备了自动故障检测和显示功能，这大大简化了操作；如果发现空中有异常情况，则可以根据实际需要启动相应的应急处理措施，如降落到指定位置后再返回跑道上继续运行等。当遥控系统出现故障或其他相关问题时，飞机会自动返回起飞点上方，开始盘旋等待。如果问题得到了适当的解决，该系统将根据地面操作人员的指示继续执行飞行任务，如果不按此操作，系统会自动展开雨伞以进行回收[2]。

（3）无人机配备了高度精确的数字成像设备，这些设备具有覆盖面积、垂直或倾斜成像的技术特点，能够捕获高分辨率的遥感图像，达到分米级的空间分辨率，非常适合1∶1万或更大比例尺的遥感应用需求。

（4）无人机系统的运营成本相对较低，飞行操作员接受的培训时间也比较短，系统的存储和维护都非常简单，而且可以避免额外的调机和停机费用。

2.2 应用优势

遥感系统拥有出色的快速响应性能，准备起飞所需的时间也相对较短，同时操作流程也极为简洁。它采用先进的机载平台和地面监控终端相结合的方式进行运行，能够对机场附近地区的大气污染物浓度、能见度等信息及时地做出反应。除此之外，该设备还具备快速抵达监测区域的能力，并搭载了高度精确的遥感仪器，能在极短的时间段内迅速获取遥感监测的数据[3]。例如，如果某个区域持续遭受暴雨的侵袭，这可能会触发地质灾害的发生，在这样的情况下，利用无人机的遥感技术来监控地质灾害变得尤其重要。通过使用该系统，可以对受灾区域内发生的灾害程度、灾情和人员分布等信息及时地获取。它可以迅速地获取地灾隐患区的实时监测数据，进而帮助政府制定有针对性的应对措施，以降低地灾带来的损失。

3 无人机遥感技术应用

3.1 土地利用方面监控

利用无人机遥感技术，相关工作者可以从多个角度对土地的使用进行深入的观察和评价，这涉及到土地的使用方式、土壤的品质、土地的使用强度以及土地的覆盖范围等多个维度。同时，无人机遥感技术还能够有效地减少人力成本投入，为相关人员提供更为便捷的工作环境。通过利用遥感设备所具备的高分辨率、多光谱、高频率和全天候的特点，相关工作者能够显著提升传统土地利用监测的效率和准确度[4]。此外，随着科学技术水平的不断提升，无人机遥感技术已经能够满足现代社会对于土地管理提出的更高要求。在城市建设和发展的各个阶段中，无人机遥感技术的运用已逐步崭露头角，成为监控城市发展状况的关键工具。

3.2 无人机遥感技术在生态保护中的应用

无人机遥感技术在森林、荒漠和海洋等多个生态系统的监控和保护方面具有不可忽视的重要性。随着科技水平的不断发展，无人机遥感技术已经成为了目前我国开展生态环境监测与保护工作中不可或缺的一项技术手段。通过应用无人机遥感技术，人们具备了对生态系统进行全方位、高分辨率遥感观测和深入分析的能力；同时，利用无人机遥感技术还能实现对生物多样性信息的获取。此外，通过处理和分析遥感数据，相关工作人员具备了对生态环境健康状况进行准确评估的能力，并能确保生态环境恢复项目得到恰当的执行。因此，在实际工作中，利用无人机遥感技术是非常必要的。在过去，森林火灾的监控主要依赖于人工巡查和卫星遥感技术，但这些方法的效率不是很高，而且成本也相对较高。随着计算机技术和通信网络技术的快速发展，无人机开始逐渐成为森林火灾监测领域研究的热点之一。通过使用无人机，监测任务的效率和精确度都得到了显著的提升。

3.3 无人机在水质监测应用

水的品质被视为环境保护中的核心指标之一，它在维持生态稳定和保障人类健康上发挥着至关重要的角色。因此，如何准确地测定水体中各项理化指标已成为当前研究领域关注的焦点。在以前，水质的检测手段大多依赖于手工取样和实验室的数据分析，这不仅耗费了大量的时间和努力，还无法实现实时监控。无人机配备的传感器能够实时监测水中的溶解氧、悬浮物和叶绿素等关键参数，并通过数据传输技术将这些数据实时传送到监测中心，从而实现对水质的快速监控和预警功能[5]。这套专为水质监测而设计的无人机系统已经在多个湖泊和河流中得到了实际应用，并且表现出了非常令人满意的效果。

3.4 无人机在野生动物保护中的应用

近年来，随着遥感技术的发展，越来越多的研究人员开始利用卫星影像进行野生动物信息获取，以提高对野生动植物的识别与调查精度。从传统的视角来看，野生动物的监控主要依赖于人工巡查和摄像设备，但这些技术都存在固有的局限性和效率不高的问题。无人机具备穿越复杂地形的独特能力，在搭载了红外热像仪和高分辨率摄像头的情况下，能够实时追踪野生动物的移动路径和数量分布，从而为野生动物的保护工作提供了极其宝贵的数据支持。

3.5 无人机遥感技术在环境监测中的应用

随着城市居民数量的不断增加，噪声、环境污染和交通拥堵等问题逐渐成为城市环境改善的主要挑战。在这一背景下，人们开始将目光转移到了对于生态环境方面的关注上，而作为环境保护中最重要组成部分的大气污染也受到越来越多的重视。无人机遥感技术为相关工作人员带来了一种创新的环境监测方法，它不仅稳定，而且具有很高的精确性，能够对各种环境污染进行精确的监测和研究，从而为环境管理和生态保护工作提供了坚实的科学支持。无人机的遥感技术也被广泛应用于气象观测和应对突发的灾难事件等多个方面。例如，无人机遥感技术在水质检测和样本收集方面表现出极高的准确性，这不仅有助于追溯环境污染的根本原因，还能显著提升环境污染治理的成效。

3.6 无人机在水利工程中的应用

在我国，水利工程具有深厚且持久的历史背景。作为国家经济建设中最重要的组成部分之一，它为人类提供了大量的生活用水和生产用水。随着计算机科技和遥感测绘技术的不断进步，信息化测绘技术已逐步被整合到水利工程项目的实施过程中。不仅在工程建设和工程管理上，而且还包括工程建设环境的评估和大型水利工程的安全监测，都可以利用无人机进行低空遥感技术，从而实现快速的测绘和信息监控。工作人员可以通过充分利用无人机的高机动性和高图像分辨率，并结合空间信息技术，将高分辨率的影像与高精度的GPS系统结合起来，为工程生态环境提供了更直观的分析和科学的决策依据，同时也为大型的防范工程、水库和其他水利工程提供了更有效的安全监测手段。

4 无人机遥感技术面临的挑战与机遇

随着无人机遥感技术的普及，各种新的挑战和机遇也在不断地涌现，从目前的情况来看，用于遥感监控的无人机飞行平台存在多个问题，这些问题包括稳定性不足、续航时间有限、容易受到外部干扰和载荷不足等。此外，由于无人机自身存在一定程度上的不稳定因素，所以对其进行有效的控制就成为了一个重要难题。相关工作者要进一步研发出具有高度稳定性、持久续航能力和大载荷特性的无人机飞行平台。此外，随着遥感信息采集方式的发展，人们对于数据存储与处理提出了更高要求。为了适应各种遥感监测任务的独特要求，无人机可能会配备合适的传感器工具。因此，开发成本更低、更为轻便、模块化设计且更具实用性的机载传感器变得尤为重要。

5 结束语

无人机遥感技术在多个领域的应用都展示了极高的实用价值和操作便利性，为环境保护和生态保护等多个关键领域提供了宝贵的数据和科学支持。近年来，随着科技水平的不断提升以及社会经济发展对生态环境的重视程度越来越高，无人机遥感监测系统也得到了长足的进步和完善。为了保证城市和环境的高效和可持续发展，相关工作者还需要不断加强技术能力，并推动市场的广泛应用。

参考文献

[1] 张启元．无人机航摄技术在高原峡谷区水利工程中的应用[J]．青海师范大学学报（自然科学版），2013，29（3）：65-68．

[2] 张君，李俊．无人机遥感系统在走马塘拓浚延伸工程环水保管理中的应用[J]．水土保持应用技术，2013（5）：23-24．

[3] 王光彦．援低空无人机遥感在水利工程测绘中的应用研究[J]．援测绘与空间地理信息，2016，39（5）：113-115．

[4] 袁晓菲．无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用初探[J]．商情，2018（29）：196．

[5] 曾悦．论无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用[J]．建筑工程技术与设计，2016（25）：369．