无人机遥感技术在环境保护领域的应用管窥

　　周大伟？张亮
　　摘要：无人机遥感技术包含遥感传感器技术、无人驾驶飞行器技术、通讯技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术等多方面内容，能帮助使用者快速精确地获取到环境、资源等详细信息，环保工作者通过一系列数据处理程序，建立系统的模型，保证了该技术在环境保护领域的应用。本文通过分析无人机遥感技术的特点以及应用现状，对其存在的问题提出了相应对策。
　　关键词：无人机；特点；应用；对策
　　一、无人机遥感技术的特点
　　响应快速。无人机简单的操作方式和灵活的运输系统能快速响应使用者的操作指令，可在短时间内完成升空准备，并且迅速到达环境监测的区域，快速获取到遥感监测的结果，为环境保护工作者提供了便利、高效的使用体验。
　　自主性强。无人机一般飞行高度在50米至4000米之间，可以按照既定航线完成自主飞行、拍摄、监测等任务，速度稳定，能保持平稳飞行，易于控制，受天气环境影响小。
　　图像高分辨率。无人机在空中拍摄时能保证获取的图像均有高分辨率，能够搭载高精度数码成像设备，继而获取精确的环境信息，适用于大比例尺遥感应用的需求。
　　自动诊断排障。无人机操作已经趋于自动化和智能化，因而飞行过程中出现遥控失灵或类似故障，无人机可自动诊断，返航到起飞点区域等待直至故障解除，地面控制人员可通过简单的操作培训来掌握无人机操控方法。
　　使用成本低。无人机可根据不同的需求配置不同的软件处理模块和遥感技术系统，不但能满足各行业不同监测任务的需求，还能节省大量人工成本，并且其飞行操作更为简便，使用人员可快速完成培训，从而掌握使用方法。除此之外，无人机的存放和维护都非常简便，可节省大量费用。
　　二、无人机遥感技术的在环境保护领域中的应用
　　（一）环境监测中的应用
　　传统的地面定点环境监测方式往往具有局限性，只能片面反映某一区域的环境情况。使用无人机遥感技术则能充分发挥其连续性好、视线范围大等特点，真实地反映整个区域的准确信息，并且从整体性和连续性等方面进行数据分析，构造完整的环境监测图像。其次，无人机遥感技术的应用广泛，例如陆地土壤环境植被覆盖面积变化、土壤污染和地面水污染产生量估算、建筑工程选址、森林山火防护监测、海上原油溢出面积和溢出量估算、城市街道规划以及垃圾回收站点设置、重大自然灾害及次生灾害紧急评估和侦察等，无人机遥感技术为生态系统的维护提供了重要的依据。同时，无人机遥感技术可以充分发挥其自主性强的特点，运用在高危地方，使用者不需要亲自到危险地区就能采集环境信息完成监测任务，保证了人员的生命安全。
　　（二）环境应急中的应用
　　当紧急危险事故突发之时，如交通堵塞、地震灾害等情况发生之时，救险人员难以及时获取现场环境的实况信息，无人机遥感技术却能够第一时间对现场完成监测分析，检查环境的变化规律，为救险人员紧急疏散群众到安全区域提供了依据，降低了环境应急处理工作人员的工作难度，提高了效率，减少了财产生命安全等损失。例如，在汶川地震发生后，工作人员通过无人机及时获取到了北川、汶川、映秀等受灾严重的地区的航空影像，为救援人员的抗震救灾工作开展提供了决策依据。
　　（三）生态保护中的应用
　　人类直接或间接地向环境排放大量地污染物或能量，已经超过了生态系统自身的净化能力，长此以往，将会使环境质量降低，对人类的生存和发展造成严重影响。政府相关部门逐渐开始重视环境污染的问题，将未受到污染的自然区域划分为特定的自然保护区，安排专业人员进行管理和监测，而自然保护区域往往空间范围广、交通通行不方便，采用有人驾驶飞机监察环境危险性高，而且采集的数据不精确，还耗费了大量人力和物资，因而生态环境保护工作的开展受到很大限制。在这样的状况下，环保部门可以利用无人机遥感技术采集可见光及红外等信息，研究出可预测土壤湿度的模型，对江河、土壤、植被、空气和地面水水质等进行宏观观测，实时分析和跟踪突发环境污染事件的发展，以便及时采取有效措施来降低污染造成的损失。
　　三、无人机遥感技术存在的问题及对策
　　（一）無人机的设计技术限制
　　尽管无人机的应用范围广泛，几乎覆盖整个生态系统，但是由于其体积小、质量轻，因而受工作区地形条件和天气状况限制。大风或暴雨天气时，无人机的控制受影响大，无法进行必要的环境监测工作，特别是自然灾害发生的紧急状况，往往伴随着恶劣的天气状况。
　　对策：针对这样的恶劣环境，无人机的起降场地可以采用弹跳起飞、伞降、撞网回收等方式，无人机自身的设计也从其自身载重、作业环境、作业特点等方面着手，注重无人机的抗风性能设计和展开时间掌控，保持无人机软硬件设计和成本费用之间的平衡，在技术上争取革新，尽可能满足实际需求，同时也要求其成本费用不可过高。
　　（二）遥感传感器技术的限制
　　无人机时通过航空飞行完成拍摄工作的，因此保证其飞行姿态的稳定，是保证无人机完成旋偏角、俯仰、滚动等动作的前提，而实际工作中，传感器采用的相机非专业拍摄使用，光敏度、像点位移、镜头成像畸变等系统误差存在非常普遍。
　　对策：研究发明合适的多光谱传感器纠正技术，提升无人机的系统作业效率和影像的清晰度，改善影像的质量。在此基础上，利用纠正图像镶嵌技术对计算机视觉模型生成的点云数据进行分析，改善无人机遥感系统中的大小问题。除此之外，进一步对无人机遥感技术中的系统缺陷进行研究，诸如无法准确获取参数以纠正影像、影像数量多、拼接任务重、预处理工作复杂、自动分类的精度低、过于依赖人工目视解译等情况。
　　四、总结
　　无人机遥感技术在水环境质量检测、大气环境质量检测、生态环境监测保护、废弃物以及污染情况监测、紧急情况监测和风险防控等方面已经得到了广泛的应用。其技术不断成熟和完善，为环保工作者提供了全面、系统的数据支撑和技术支持，为环境保护领域的发展做出了巨大贡献。
　　参考文献：
　　〔1〕欧阳秋萍，李杰，沈林成等。考虑3G4G网络特性的多无人机环保监测任务调度〔J〕。计算机应用，2016，36（3）：871877，882。