無人機在生態(tài)環(huán)境上的應(yīng)用

“綠水青山就是金山銀山，推動生態(tài)環(huán)境保護，像保護眼睛一樣保護生態(tài)環(huán)境，像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境。”近些年，生態(tài)環(huán)境保護正在成為各級政府部門工作中的重中之重。

在環(huán)境保護工作中，環(huán)境狀況監(jiān)測是“哨兵”和“耳目”，是生態(tài)環(huán)境保護的最為重要的基礎(chǔ)性和前沿性工作。在以往環(huán)境監(jiān)測技術(shù)手段中更多依靠人力，長途跋涉，現(xiàn)場取樣，不但費時費力，效率低，同時隱蔽性較差。

1無人機成為安全、高效獲取生態(tài)環(huán)境信息手段

近些年來一系列環(huán)境災(zāi)害與環(huán)境事故的頻發(fā)，如何方便、快速、低成本的獲取精確、可靠、及時的環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料成為生態(tài)環(huán)境保護的重點和難點。

隨著無人機產(chǎn)品技術(shù)的成熟落地應(yīng)用。無人機以其低空飛行、成本低廉，機動靈活，能快速響應(yīng)等優(yōu)點在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域具有較大應(yīng)用優(yōu)勢，可快速獲取地理、資源、環(huán)境等空間信息，完成數(shù)據(jù)采集、處理和應(yīng)用分析，同時具有機動、經(jīng)濟、安全等諸多優(yōu)點。

例如可以實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域的24小時高頻次監(jiān)測;無需人工干預(yù)，方便高效，并且將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時回傳分析，便于增強環(huán)保部門應(yīng)對突發(fā)性監(jiān)測任務(wù)的實時處理能力。更為關(guān)鍵的是無人機擁有空中視野，可以到達(dá)人員不方便到達(dá)的區(qū)域;配合各類傳感器可獲得地面監(jiān)測無法獲得的各類數(shù)據(jù)。

隨著技術(shù)的進步和業(yè)務(wù)方式的探索，無人機開始廣泛地應(yīng)用在環(huán)保監(jiān)測領(lǐng)域，幫助環(huán)保部門更好地監(jiān)測環(huán)境，提升工作效率和水平。

2無人機生態(tài)監(jiān)測涉及主要技術(shù)

無人機生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是綜合性、系統(tǒng)性的技術(shù)領(lǐng)域，除了涉及無人機本身技術(shù)外，其他主要涉及到核心關(guān)鍵技術(shù)主要包括監(jiān)測傳感器、數(shù)據(jù)實時傳輸存儲技術(shù)以及影像拼接技術(shù)等。

傳感器作為無人機監(jiān)測技術(shù)中重要基礎(chǔ)設(shè)備，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展以及無人機技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用的不斷深入，面向環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的傳感器在探測精度以及種類等方面都取得了巨大進展。

近幾年以CMOS為代表的圖像傳感器日漸成熟，使高分辨率的數(shù)碼相機成為無人機在環(huán)境監(jiān)測中重要武器。而隨著傳感器不斷向大面陣、多光譜、數(shù)字化方向發(fā)展，進一步提高了航拍精度。

另外，針對不同的環(huán)境監(jiān)測，還需要不同的機載環(huán)境監(jiān)測傳感器。例如面向水環(huán)境、大氣環(huán)境監(jiān)測的各種熱紅外成像儀、輕型紅外航掃儀、紅外掃描儀、微波輻射計等以及粒子探測儀、差分吸收光譜探測系統(tǒng)、電化學(xué)類氣體監(jiān)測設(shè)備等等。

無人機監(jiān)測到數(shù)據(jù)后，需要實時傳輸?shù)降孛婀ぷ髡尽５孛嬲九c無人機之間數(shù)據(jù)傳輸是通過數(shù)據(jù)鏈實現(xiàn)的，同時還負(fù)責(zé)遙控、遙測和跟蹤定位的功能。目前h.265以及5G技術(shù)的出現(xiàn)，不但可以實現(xiàn)無人機的遠(yuǎn)程精細(xì)操控、飛行數(shù)據(jù)安全保障、數(shù)據(jù)傳輸更快捷等，同時賦予無人機人更多行業(yè)應(yīng)用。

3無人機生態(tài)監(jiān)測涉及監(jiān)測領(lǐng)域

利用無人系統(tǒng)，環(huán)保監(jiān)測部門可以對目標(biāo)區(qū)域進行全天候，高頻次的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，目前重點包括以下幾項監(jiān)測業(yè)務(wù)：

水域監(jiān)測

借助無人機系統(tǒng)搭載的多光譜成像儀生成多光譜圖像，直觀全面地監(jiān)測地表水環(huán)境質(zhì)量狀況，提供水質(zhì)富營養(yǎng)化、水華、水體透明度、懸浮物排污口污染狀況等信息。同時后臺可實時拼接無人機影像，形成直觀的正射圖，便于發(fā)現(xiàn)異常情況和排污點。另外，無人艇設(shè)備也可以應(yīng)用于水體環(huán)境復(fù)雜、污染類型多樣，對數(shù)據(jù)精度要求較高的水域。

目前隨著國內(nèi)“河長制”建立，各地都在積極探索通過無人機實現(xiàn)上下游水體環(huán)境的統(tǒng)一監(jiān)測。由中國無人系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主辦的2017年世界無人系統(tǒng)大會，針對無人系統(tǒng)在河長制下河流環(huán)境保護與監(jiān)測應(yīng)用展開了一番熱論。無人系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)內(nèi)知名專家及企業(yè)代表就此領(lǐng)域提出了一系列整體解決方案，展示最新的產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)用。同時，還舉辦了無人系統(tǒng)水上取樣展演與競賽，進一步推進無人系統(tǒng)在河流巡查與監(jiān)測中應(yīng)用，為河長培訓(xùn)再教育提供實際操作的范本。

空氣監(jiān)測

無人機根據(jù)飛行的不同高度，可以搭載不同的大氣自動監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)對空氣中不同高度目標(biāo)區(qū)域的大氣進行監(jiān)測，實時反饋大氣質(zhì)量數(shù)據(jù)或?qū)諝膺M行采樣，其中可監(jiān)測臭氧、粒子濃度、溫度、濕度以及pm2.5濃度等空氣環(huán)境問題。

陸地目標(biāo)監(jiān)測

無人機可以在空中立體飛行，擁有絕佳的監(jiān)測視角。通過無人機的巡查可以獲得宏觀的監(jiān)測數(shù)據(jù)，例如在災(zāi)害監(jiān)測、森林資源保護調(diào)查等方面;同時還可以發(fā)現(xiàn)工業(yè)區(qū)內(nèi)部情況污染物排放等問題，便于及早發(fā)現(xiàn)環(huán)保隱患。

4無人機生態(tài)監(jiān)測未來發(fā)展

目前我國無人機在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域應(yīng)用尚處于發(fā)展初期階段，受載荷和空間限制，傳統(tǒng)的大部分環(huán)境監(jiān)測傳感器無法滿足系統(tǒng)要求，在很多指標(biāo)監(jiān)測方面的傳感器有待于進一步開發(fā)。

在技術(shù)上，無人機監(jiān)測設(shè)備正在向小型化、輕型化、集成化發(fā)展，在數(shù)據(jù)處理技術(shù)正在逐步提高數(shù)據(jù)分析的精度和效率，提高數(shù)據(jù)分析自動化將成為無人機在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域應(yīng)用重要方向。

另外，目前我國已經(jīng)提出了建立一體化環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)想，實現(xiàn)無人機在多個環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域自主應(yīng)用，構(gòu)建全自動環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)和解決方案，將極大地推進了無人機在環(huán)保監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用。