無人機遙感系統航拍重點大氣污染源與實地校驗對比分析

佟敬軍

摘 要：本次研究以撫順新鋼鐵有限責任公司為研究對象，利用無人機航拍技術獲取了廠區的航拍影像，在解譯的基礎上，進一步采用實地踏勘采集GPS數據的方式進行校驗。通過對航拍影像的解譯結果進行了信度分析，最后在校正結果的基礎上，給出了航拍結果是可信的結論。

關鍵詞：航拍影像；實地校驗；對比分析；可信度

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A

無人機遙感適合于小范圍的高分辨率遙感數據的即時獲取，僅在環境保護領域中的應用就有建設項目環境保護管理、環境監測、環境應急、生態保護、環境監察等。

1 無人機遙感系統概述

無人機遙感系統（UAV remote sensing system，UAVRSS）即是一種以UAV為平臺，以各種成像與非成像傳感器為主要載荷，飛行高度一般在幾千米以內（軍用可達10km之上），能夠獲取遙感影像、視頻等數據的無人航空遙感與攝影測量系統。目前，成熟完備的民用UAVRSS主要由飛行平臺系統、輕小型多功能對地觀測傳感系統、遙感空基交互控制系統、地面數據快速處理系統、數據傳輸鏈路、綜合保障系統與裝置、地面后勤人員等組成。

2 無人機遙感航拍撫順新鋼鐵廠區及解譯分析

為取得撫順新鋼鐵廠區真實遙感情況，我們利用低空微型固定翼無人機遙感技術，對新鋼廠區航空遙感數據進行了采集與處理，主要工作流程如下：

2.1 前期調研，制定飛行方案

根據測區經緯度坐標及廠區平面規劃圖確定航拍飛行區域，并在Google地圖等常見衛星影像上查看航拍區域及周邊地物分布情況，調查測區路線情況以及氣象信息，制定安全合理的航拍工作方案。

2.2 航拍區域、航路航線規劃

確定航拍區域后，在無人機飛行控制軟件eMotion 2上進行航路航線的規劃，完整設置飛行參數，軟件根據設置自動計算出航路航線，并根據規劃好的航路航線進行模擬飛行。

2.3 現場踏勘，選取起降點

前往作業現場，實地調查作業現場及周邊地面、空中物體分布情況，選取開闊場地作為臨時起降點，搭建地面站平臺，準備飛行。

2.4 無人機航拍，采集數據

在臨時起降點組裝無人機硬件，檢查無人機工作參數，載入之前設置完畢的航路航線，手拋式起飛，進行實際飛行，采集航空遙感影像數據，數據采集完畢后，采用機腹著陸方式定點直線降落，回收并整理數據。

2.5 航空影像數據處理

數據采集完畢后，將航拍影像照片及飛行記錄文件導入工作站計算機，利用Postflight Terra 3D軟件進行無人機遙感數據的后期處理，軟件自動對航拍影像進行拼接鑲嵌，經人工簡單修正后，得到撫順新鋼鐵廠區航拍影像圖。

2.6 專題圖（集）制作

根據廠區裝置信息及平面規劃圖等資料，在得到的航拍影像圖上進行標注，并根據需求進行圖像的分幅，制作航拍圖集。

3 航拍影像與實地踏勘對比分析

3.1 航拍影像與實地校驗成果

為了驗證航拍影像識別的效果，對撫順新鋼鐵廠區進行了實地考察，考察過程中，采用GPS采集設備，設備型號為集思寶G510，對現場進行了地理信息數據收集。分析現有資料與實地踏勘及影像分析獲取的資料的差距。成果差異對比分析（見表1），內容如下：

從表1可以看出，航拍影響識別的成果與實地踏勘的工作存在一定的誤差，主要的誤差在于直徑較小的排氣筒的識別，一是轉爐排氣筒的出口，共2組，一組2用一備，另一組三用一備，排氣筒雖然是7根但是有效地是2根，二是鼓風機安全放散排氣筒8根，三是儲煤場噴煤車間3根位于廠房頂部的非獨立排氣筒。因此轉爐以2組計，鼓風機安全放散排氣筒不計入污染源管理。實際有效排氣筒為實地踏勘的51減去轉爐無效排氣筒5根再減去鼓風機安全放散排氣筒8根，因此實際有效排氣筒為38根。

3.2 對比分析方法

SPSS（Statistical Productand Service Solutions），“統計產品與服務解決方案”軟件。SPSS是世界上最早采用圖形菜單驅動界面的統計軟件，本次研究采用SPSS軟件對航拍結果與實地校驗進行可信度分析。

信度是指一個衡量的正確性或精確性，信度包括穩定性以及一致性。測驗信度越高，表示測驗結果越可信，但也無法期望兩次結果完全一致，信度除受數據質量影響外，也受很多其他因素影響。信度僅是一種程度上大小的差別而已。

柯能畢曲α系數（cronbachα）：1951年cronbach提出α系數，為目前社會科學研究最常使用的信度。量測一組同義或者平行總和的信度，如果尺度中的所有項目都在反映相同的特質，則各項目之間應具有真實的相關存在，若某一項目和尺度中其他項目之間并無相關存在，就表示該項目不屬于該尺度，而應剔除。

相關性：相關系數越高，相關性越高。

內部一致性：相關系數越高，內部一致性越高。

信度值判別：積差相關結果達0.05顯著水平，相關系數旁以一個*表示，積差相關結果達0.01顯著水平，相關系數旁以兩個*表示，可信度高低與cronbachα系數之對照表見表2。

在SPSS中，專門用來進行測驗信度分析的模塊為“度量”下的“可靠性分析”，信度分析模塊主要功能是驗證測驗的信度，主要用來檢驗折半信度、庫里及α系數以及Hoyt信度系數值。

研究采用cronbachα作為評價指標確定航拍影響的解譯結果的信度分析指標。

3.3 對比分析結論

采用SPSS統計軟件對航拍影響識別的準確性進行了分析研究，采用cronbachα作為評價指標確定航拍影響的解譯結果的信度分析指標。識別結果的cronbachα值為0.959，說明航拍影像識別結果十分可信。

轉爐排氣筒以2組計，鼓風機安全放散排氣筒不計入污染源管理。據此計算，航拍影像識別的排氣筒數量為29根，實地踏勘識別的排氣筒數量為38根，影像識別排氣筒占實地踏勘識別數量的76.3%，說明影像識別雖然可作為環境管理的重要手段，但仍需實地進行驗證。但占比結果并不能否認航拍影響工作的效率和準確性。

結論

本次研究以撫順新鋼鐵有限責任公司為研究對象，利用無人機航拍技術獲取了廠區的航拍影像，在解譯的基礎上，進一步采用實地踏勘采集GPS數據的方式進行校驗。通過對航拍影像的解譯結果進行了信度分析，最后在校正結果的基礎上，給出了航拍結果是可信的但仍需校驗的結論。

參考文獻

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