无人机遥感技术在生态安全监测与评价中的应用

摘""要：为了维持生态系统服务的可持续，无人机遥感技术作为一种新兴的监测手段，近年来在生态安全监测与评价领域得到了广泛关注和应用。探讨无人机遥感技术在生态安全监测与评价中的应用，分析其在数据采集、信息处理、监测评估等方面的优势和挑战，有助于行业人员和相关领域研究者更深入地理解该技术的应用潜力和发展方向。

关键词：生态安全监测与评价""无人机遥感技术""复杂地形""生态系统

Application"of"UAV"Remote"Sensing"Technology"in"Ecological"Security"Monitoring"and"Evaluation

YANG""Junyi

School"of"Geodesy"and"Geomatics，"Gansu"Industry"Polytechnic"College，"Tianshui，"Gansu"Province，"741025"China

Abstract："In"order"to"maintain"the"sustainability"of"ecosystem"services，"unmanned"aerial"vehicle（UAV）"remote"sensing"technology，"as"an"emerging"monitoring"method，"has"received"widespread"attention"and"application"in"the"field"of"ecological"security"monitoring"and"evaluation"in"recent"years."This"paper"explores"the"application"of"UAV"remote"sensing"technology"in"ecological"security"monitoring"and"evaluation，"analyzes"its"advantages"and"challenges"in"data"collection，"information"processing，"and"monitoring"and"evaluation，"which"is"helpful"for"industry"personnel"and"researchers"in"related"fields"to"have"a"deeper"understanding"of"the"application"potential"and"development"direction"of"this"technology.

Key"Words："Ecological"security"monitoring"and"evaluation;"UAV"remote"sensing"technology;"Complex"terrain;"Ecosystem

通过生态安全监测与评价，能够有效识别生态系统中的风险因子，为制订针对性的保护措施提供科学依据，有助于减轻人类影响和经济发展压力带来的生态威胁[1]。然而，目前的生态安全监测与评价手段仍面临着一些挑战，如监测范围有限、数据获取困难、成本高昂等问题。因此，寻求新的技术手段来提高生态安全监测与评价的效率和准确性显得尤为重要。

1生态安全监测与评价的作用

近几十年，人口增长、城镇化和发展需求导致环境与生态问题频发，影响生态安全，带来诸多挑战，如建设用地扩张、栖息地质量下降等。政府已采取措施如设立保护区、实施修复工程，但形势仍严峻。因此，生态安全监测与评价至关重要。具体作用如下。

1.1发现生态系统中的潜在风险

科学且完善的生态安全监测与评价可以及时发现生态系统中的潜在风险，为生态保护和修复提供科学依据。生态安全监测与评价包括评估人类对生态系统的压力、生态系统条件的变化，以及人类对这些变化的反应。结合生态、经济和社会维度的复杂生态系统理论，使其成为一种更有条理、更合乎逻辑的方法，可以更全面地阐明生态系统面临的干扰和压力。通过这种综合的监测与评价方法，人们可以准确掌握生态系统的健康状况和潜在威胁，为制订针对性的保护策略提供有力支撑。

1.2为政策制定者提供决策支持

科学且完善的生态安全监测与评价可以为政策制定者提供决策支持，帮助他们制订更为有效的生态保护和管理措施。通常，生态安全监测与评价由压力、状态、影响和响应组成[2]。其中，压力指人类活动或过程，这些活动或过程可能对环境产生不利影响；状态指整体生态福祉的变化，包括特定区域的物理、生物和化学环境的变化；影响指社会经济系统中人类的福祉；响应指机构、社会和政府为解决已确定的问题而采取的政治措施和举措。通过对生态系统的全面评估，政策制定者可以了解生态系统的健康状况、关键生态要素的变化趋势、人类活动对生态系统的影响程度，从而有针对性地制订保护政策和管理措施，以维护生态系统的完整性和稳定性。

1.3建立与完善生态补偿机制

科学且完善的生态安全监测与评价可以促进生态补偿机制的建立与完善。生态安全监测与评价将地区生态安全分为4类：极不安全、不安全、一般安全和安全[3]。不同的生态安全等级对应不同的生态保护需求和管理策略。通过生态安全监测与评价，可以明确各区域的生态安全状况，为生态补偿机制的建立提供科学依据。同时，监测与评价结果还可以用于指导生态补偿资金的合理分配和使用，确保生态补偿机制的有效实施。

2"生态安全监测与评价的现状

目前，我国的生态安全监测与评价构建了较为完善的体系，并且运用了相应的技术手段，能够确保监测与评价结果的准确性和科学性。然而，在实践中仍面临着一些挑战和不足。

2.1既有技术监测范围有限

现阶段，在生态安全监测与评价方面，我国所应用的主要技术包括地理信息系统（Geographic"Information"System，GIS）、遥感（Remote"Sensing"Image，RS）技术等。虽然这些技术在一定程度上提高了监测的效率和准确性，但由于受到地面覆盖、天气条件、设备性能等因素的限制，其监测范围仍然有限[4]。这导致一些偏远地区或复杂地形的生态系统难以得到全面、有效的监测和评价。

2.2数据获取和处理难度大

在生态安全监测与评价中，数据的获取和处理是至关重要的环节。然而，由于生态系统具有复杂性和动态性，数据的获取和处理面临着诸多挑战。传统的地面监测方法虽然能够获得较为准确的数据，但耗时耗力，且难以覆盖大范围的区域。遥感技术虽然具有快速、大范围覆盖的优势，但数据处理和分析的复杂性也相对较高。因此，如何在保证数据准确性的同时提高数据获取和处理的效率是当前生态安全监测与评价领域亟待解决的问题。

2.3既有技术成本相对较高

在生态安全监测与评价中，成本问题一直是一个不可忽视的因素。由于技术设备和人力资源的投入较大，既有技术的成本往往较高，给生态安全监测与评价工作的普及和深入带来了困难。尤其是在一些经济欠发达的地区，高昂的成本可能使监测与评价工作无法得到有效开展，从而影响了生态安全保护的整体效果。

3无人机遥感技术的优势

无人机遥感技术以无人飞行器为平台，搭载数码摄影设备，集成无人驾驶、遥感和导航定位技术，形成高效、低成本的遥感系统。无人机遥感系统由无人机机体、任务载荷、地面控制和保障4部分构成。系统具备高度机动性、成本效益高、灵活性强的特点，这些优势使无人机遥感技术在生态安全监测与评价领域具有以下技术优势。

3.1无人机遥感技术的特点

无人机遥感技术具有快速设置和灵活部署的特点，能够适应大范围的生态安全监测与评价。相较于传统的地面监测和卫星遥感，无人机遥感无须复杂的地面设施或长时间的卫星调度，可以快速部署到指定区域进行监测。这使无人机遥感在应对突发环境事件或紧急生态安全监测任务时具有显著优势，能够迅速获取所需数据，为决策提供及时支持。

3.2数据获取能力

无人机遥感技术具有高分辨率和高精度的数据获取能力，能够提升生态安全监测与评价的数据准确性。无人机配备的先进传感器和成像设备，能够获取高分辨率的遥感影像和详细的地表信息，有助于更精确地识别生态系统中的变化和问题。同时，结合无人机遥感的飞行控制和数据处理技术，可以进一步降低数据误差，提高监测结果的可靠性。

3.3性价比

无人机遥感技术具有较低成本和较高的性价比，有助于推动生态安全监测与评价的普及和应用。相较于卫星遥感等大型遥感系统，无人机遥感的设备成本、维护成本、运营成本都相对较低，使更多的地区和机构能够承担起生态安全监测与评价的任务，为生态安全监测与评价工作提供更为经济、高效的技术支持。

4无人机遥感技术的应用

无人机遥感技术应用于生态环境监测，主要涵盖灾害监测、森林资源调查和生态环境等方面。其采用数码相机或光谱类设备获取遥感影像，经过数据处理，提取宏观环境监测或大范围监测指标，如土地利用和植被覆盖等。具体来说，无人机遥感技术主要用于以下3个方面。

4.1区域范围内的生态环境监测与评估

无人机遥感技术以其高空视角和高效的数据采集能力可以实现对生态系统的宏观观测和微观细节捕捉。通过对不同时间、不同区域的无人机遥感数据进行对比分析，可以准确掌握生态系统的变化趋势和潜在风险。例如：在森林生态系统中，无人机遥感技术可以监测森林覆盖率的变化、植被生长状况、森林病虫害的发生情况，为森林保护和管理提供科学依据。需要注意的是，在生态安全监测与评价中，由于无人机需要从多角度获取地物影像信息，导致影像数据非常庞大，增加了数据处理的时间成本，也对硬件设备的要求有所提高。在这方面，可通过从倾斜摄影数据中消除冗余影像的冗余影像检索算法，提高无人机遥感技术生态监测与评价数据的处理效率。

4.2生态修复工程的监测与评估

生态修复项目往往植被斑驳，岩石和土壤覆盖物混杂。由于生态系统中的植被群落由不同植物物种的混合组成，因此，草本植物较小，呈现出高度斑驳性。受此影响，传统地面技术或遥感技术的多光谱数据像素混杂，通常不足以表示生态修复项目的异质性，无法准确进行生态安全监测与修复。相比之下，无人机遥感技术具有更高的空间和时间分辨率。通过搭载不同传感器和成像设备，无人机能够捕捉到更为细致和全面的生态修复现场信息，包括植被覆盖度、生长状况、土壤湿度等关键指标，得以实时监测修复区域的生态环境变化，以评估修复效果。

4.3区域内生态风险评估与预警

生态安全监测与评估的目的是及时发现并应对潜在的生态风险，从而保护生态系统的健康与安全。因此，除了对区域内生态和生态修复项目进行监测与评估外，还需要对可能存在的生态风险进行评估与预警。在这方面，无人机遥感技术能够及时发现潜在的生态风险因子，如污染物排放、非法开采等。具体来说，无人机遥感技术通过搭载多光谱、高光谱或雷达等先进传感器，可以捕捉到丰富的生态环境信息，进而实现对生态风险的全面监测和评估。这些传感器能够获取地表植被、水体、土壤等多种环境要素的光谱特征和空间分布信息，从而帮助研究人员识别和分析潜在的生态风险源头。同时，结合空间分析和模型预测，无人机遥感技术可以对生态风险进行定量评估，并提前预警可能发生的生态问题，为政策制定者提供决策依据。

5结语

综上所述，随着无人机技术的迅猛发展，无人机遥感技术在生态安全监测与评价中的应用日益广泛，成为一种重要的技术手段。无人机遥感技术凭借其高效、灵活、低成本等优势为生态安全监测与评价提供全新的视角和解决方案，为地区的整体生态安全做出贡献，有助于生态系统的长期可持续性和恢复力。未来，可以进一步探索无人机遥感技术与人工智能、大数据等先进技术的融合，提高数据处理和分析的自动化和智能化水平，同时加强无人机遥感技术的标准化和规范化建设。

参考文献

[1]张子珺，张霖琳.生态环境监测工作的安全风险及防控措施[J].中国环境监测，2020，36（6）：44-50.

[2]"陈俊松，刘永杰，赵磊磊，等.西藏创建全国草原生态修复示范区的思考[J].林业建设，2022（6）：55-58.

[3]廉旭刚，韩雨，刘晓宇，等.无人机低空遥感矿山地质灾害监测研究进展及发展趋势[J].金属矿山，2023（1）：17-29.

[4]张智韬，刘畅，张秋雨，等.光照与阴影对无人机热红外遥感监测土壤含水率的影响[J].农业工程学报，2023，39（23）：164-173.

[5]潘正一.生态环境监测工作的安全风险及防控措施[J].化工管理，2022（17）：32-34.