基于无人机遥感技术的环境监测应用研究进展

邹志芬　史晓云　张代荣　秦容　罗婧

摘要：指出了无人机遥感技术由于其独一无二的优势，在环境监测方面具有极大的潜力。从无人机遥感技术特征、优势入手，着重分析了目前无人机遥感技术在国内环境监测领域的应用，以期为促进无人机遥感技术更好地在环境监测领域应用提供参考。

关键词：无人机；遥感技术；环境监测；研究进展

中图分类号：X87

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）8016602

1引言

长期以来，我国环保监测方面一直存在“门难进、脸难看、证据难找”的情况。即使环保部门勒令环境污染较为严重的企业进行整改，但很多企业忽视环保，仍然违规生产、顶风作案。部分企业甚至不配合环保局人员调查，拒绝甚至对环保检查人员进行攻击。选择新型的环境监测技术以应对当前的严峻形势，显得非常迫切。

无人机具有快速机动、预警响应能力快的特点，可以通过车载或者地面方式从多种地域直接发射，快速到达工业生产监测区域.对污染发生位置进行实时监侧，通过滑行和伞降的方式进行回收取证。无人机遥感技术在短时间内快速而且准确地获取遥感数据的优势，带动了其在环境监测领域的快速发展。

2无人机遥感技术

2.1无人机简介

无人机（UnmannedAerialVehicle，缩写UAV）是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。根据其系统组成和飞行特点，无人机可分为滑跑滑翔型、弹射起飞滑橇降落型、手抛伞降型、旋翼直升机四大类型，其特点和应用领域见表1。

2.2无人机遥感系统

无人机遥感系统（Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing ）

以先进的无人驾驶飞行器为平台，负载数字遥感设备（数码相机、数码摄录机等）进行拍摄和记录，通过遥感数据处理技术进行影像的同步传输，以实现对采集对象信息的实时调查与监测，且可以完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术。无人驾驶飞行器技术和通讯技术、遥感传感器技术、GPS差分定位技术、遥测遥控技术和遥感应用技术相互结合组成的无人机遥感系统，具有自动化、智能化、专题化，可以快速获取国土、资源、环境等的空间遥感信息（图1）。

2.3无人机遥感技术的优势

2.3.1作业安全、效果直接。

无人机监督执法不受空间与地形条件等各方面的干扰，可以比常规的监管执法手段更为独立，直接取得第一手的真实情况。无人机遥感系统具备面积覆盖、垂直或倾斜均能成像的技术能力，尤其是搭载的高精度数码成像设备，可以实现实时回传的视频信号，在视频终端清晰成像，现场情况辨识度可以精确到0.1m，能对现场环境监测指挥工作提供实时的帮助。同以往的环保现场监督检查相比，无死角，更直接安全。

2.3.2目的明确、操作简单

无人机遥感系统智能化和自动化水平均比较高。可以通过在系统中事先设置飞行路线来达到无人驾驶，并且在飞行中通过不断的微细校对和调整来达到对目标的精确测量。现在的无人机遥感系统可以通过视频系统后手柄来完成操作。

2.3.3使用成本低

目前无人机最多能加载5kg油，一次飞行任务可以到达100多个监测点，能够在空中持续飞行16h以上。无人机体形小，耗费低，系统的保养和维修简便，具有监测时间长、区城广、使用成本低的优点。

3环境监测

3.1无人机遥感技术在水环境监测中的应用

由于内陆水体具有污染类型多样、环境复杂且水域面积相对小的特点，要求数据精度非常高，目前无人机还达不到要求，因此在内陆水环境监测中的应用研究相对较少。目前水环境监测主要是借助系统搭载的多光谱成像仪生成多光谱图像，从宏观上观测水质状况，提供诸如水质富营养化、水华、水体透明度、悬浮物排污口污染状况等信息的专题图，直观全面地监测地表水环境质量状况，从而达到对水质特征污染物监视性监测的目的。国内无人机第一次应用于环保领域是在辽宁省，采用无人机遥感系统对辽河流域进行的辽河治理现状航拍和遥感监测进展顺利，可以得到分辨率为0.1 m的实景图像数据，对这些图像进行技术评估，可以及时掌握辽河治理重点区域的动态变化情况。

3.2无人机遥感技术在大气环境环境监测中的应用

现在，国内无人机遥感系统在大气环境监测方面可监测的指标主要包括臭氧、粒子浓度、温度、湿度、NO2和压力等。可迅速查明环境现状具有视域广、及时连续的特点。无人机不仅可以实现实时对大气环境数据进行监测，还可搭载采样器，在空中采集大气样品后送回实验室进行检测分析。

3.3无人机在生态环境监测中的应用

目前，无人机遥感技术生态环境监测方面应用主要实现方式表现为利用数码相机或光谱类设备（如红外摄影机、红外扫描仪、微波辐射计等）获取遥感影像，通过地面控制系统及数据后处理系统，实现数据拼接与处理，提取宏观环境监测或大范围监测指标。应用领域体现在森林资源调查、灾害监测、生态环境等方面。

3.4在环境应急监测中的应用

一旦突发环境污染事件发生后，在情况危险、交通不利等不利因素下，相关应急处理人员无法到达现场，而无人机遥感系统可快速赶到污染事故所在空域，系统搭载的影像平台可实时传递影像信息，立体的查看事故现场、污染物排放情况和周围环境敏感点分布情况，监控事故进展，为环境保护决策提供准确信息。无人机遥感系统的使用，不仅保障了现场工作人员的人身安全，同时也大幅度的降低了现场环境应急工作人员的工作难度。如发生在2010年的大连新港30万t级油轮输油管线爆炸事件，当时原油入海造成约50 km2海域受到污染，传统的环境监测技术无法控制。环保部在第一时间调配无人机携带遥感系统赶赴现场进行了“天—空—地”同步监测。无人机遥感系统在恶劣条件下多次成功完成低空飞行监测作业，提供的海面油污发展监测数据可以动态反映溢油发生发展情况，为当时的环境应急管理提供了重要技术支持。

5结语

无人机遥感技术作为一项极具潜力的环境监测技术，具有实时传输影像、续航时间长、系统保养维修简便、实用成本低、覆盖区域广、使用用途多、机动灵活等优点，正在快速发展。目前我国正在建设“天-空-地”一体化环境监测网络体系，并且已经在自然地质灾害、大气、内陆水体、海洋、生态预警等多个环境监测领域取得了一些研究成果。相信随着相关技术的不断发展成熟，无人机遥感技术将在环境监测领域发挥日益重要的作用。

参考文献：

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劉祥，林维昌.多功能环境监测无人机系统设计[J].科技视界，2016（12）：55～56.

[2]谢涛，刘锐，胡秋红，等.基于无人机遥感技术的环境监测研究进展[J].环境科技，2013（4）：55～60，64.

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