基于無人機遙感技術的環境監測研究進展

楊淼 羅天志

摘要：無人機遙感技術具有應用靈活、輕量簡便的特征，在很多現場監測場景中發揮著重要作用。本文首先分析了無人機遙感技術的流程和優勢，隨后分析無人機遙感技術的發展趨勢，最后探討無人機遙感環境監測的路徑。

關鍵詞：無人機遙感；環境監測；研究

環境監測現場相對復雜，應用無人機遙感技術可以克服現場的復雜環境條件，高質量完成現場環境監測任務。因此有必要分析無人機遙感技術的原理和應用方向，深挖無人機遙感技術的價值[1]。

1? ? 無人機遙感概述

（1）工作流程。利用無人機遙感開展監測工作，首要環節是熟悉無人機遙感系統使用的各種設備，為開展外業工作做好鋪墊。現場外業操作也是無人機遙感監測工作的核心環節，通過無人機遙感監測現場數據并反饋，測量人員收集到反饋的信息后開始檢測工作。后期環節完成監測數據分析處理工作，總結無人機遙感監測的結論。

（2）無人機遙感優勢。無人機設備對于監測現場環境適應能力較強，在突破自然條件限制的同時保證數據測量的精準性，相比于人力測量方式有效節省資源開銷，獲取的數據信息相對精準。無人機本身具有輕量、易攜帶的特征，監測覆蓋范圍廣；在執行監測任務時按照既定的路線方案，體現出智能化的優勢；由此可見無人機遙感具有降低成本、擴大覆蓋面、數據采集準確等特征[2]。

2? ? 無人機遙感研究方向

2.1 加強配套軟件研究力度

無人機遙感技術應用在多變、空曠的環境中，飛機自身飛行狀態未必保持在穩定狀態，如果無人機飛行狀態不穩定，影響反饋航測數據的精度。因此以控制無人機飛行路線為目的開發配套控制軟件，加強對無人機遙感的控制力度；以加強數據處理效果為目的開發數據處理軟件，提升無人機遙感測量數據的處理精度。環境監測與地面監測指標存在異同，在軟件研究工作中要注意到兩類指標的差異，實現環境監測數據的統一處理效果，真正達到無人機遙感空地一體化的目的。

2.2 加強數據傳輸的研究

無人機遙感監測的關鍵環節之一在于數據傳輸，在無人機遙感數據測定能力逐步提升的背景下，提升監測數據在鏈路中的傳輸質量成為重中之重。依托完善的數據傳輸鏈路，確保無人機遙感監測數據穩定快速傳輸，抵抗傳輸過程中可能存在的干擾因素，同時還要兼顧數據傳輸鏈路的長度。在數據鏈路研發過程中需要應對物理仿真、數據傳輸變頻等要求，在對無線傳輸環境進行仿真處理的前提下，開展無人機遙感傳輸數據鏈路的研究工作。針對數據傳輸鏈路的研究，還應當關注到通用化、模塊化的相關要求，并編制服務于數據傳輸鏈路的標準體系。

2.3 優化環境監測設備體系

無人機遙感環境監測對于監測設備的性能有較高要求，無人機自身荷載能力存在上限，若要擺脫無人機遙感監測的空間限制因素，在保證監測設備性能的基礎上縮小監測設備體積尤為重要。對于無人機監測設備的優化，可以從監測設備材料和結構兩方面入手；監測設備的研發需要發揮輕量級材料的作用，控制監測設備的體積和重量；通過提升監測設備的結構密度達到縮減設備體積的效果，提升監測設備的應用性能。另外要提升監測設備的擴展能力和識別能力，能夠準確識別排放污染物的類型以及排放量，實現環境污染物組成成分的自動識別效應[3]。

3? ? 環境監測應用路徑

3.1 森林生態環境監測

森林資源在調節地球氣候、保證地球水土生態平衡方面起到重要作用，當前森林資源保護形勢仍然非常嚴峻，加強森林生態監測技術力量勢在必行。應用無人機遙感監測技術可以加強對森林資源的監控力度，通過無人機遙感技術可以及時獲取到森林火災起火點，為消防部門開展現場救援爭取寶貴的時間，最大限度保護森林資源。森林防火機制的完善需要無人機遙感技術的支撐，提升森林火災的應對能力。無人機遙感監測反饋的信息精準詳實，林業部門人員能夠掌握管轄范圍內森林資源的狀態；通過無人機現場拍攝反饋的圖像，獲取到直觀的現場信息。對于森林資源盜伐行為的管理同樣如此，林業部門掌握森林資源盜伐規律，提升森林管理能力。

3.2 水質監測

水質監測體系涉及到河流湖泊，監測任務不可謂不繁重；水系環境的變化導致河流流域的屬性發生變化，很多歷史資料并沒有較大的應用價值，也為無人機遙感技術的應用帶來契機。通過無人機遙感技術可以監測目標河流水質，將河流污染情況以及污染物信息反饋到水文部門處，為水文部門人員掌握河流污染情況提供重要的依據。利用無人機遙感技術還可以反復開展測量工作，對存在疑問的監測數據進行驗證，通過對比分析水質監測數據提升水質判斷效果。借助無人機遙感監測反饋的數據，可以建立各個地區范圍內的河流信息系統，實現河流信息的共享互通效應，體現水質監測治理的聯動理念。

3.3 空氣質量監測

工業化的推進意味著空氣污染源類型不斷增多，人類日常生產生活中排放的大量廢氣值得警惕，加強空氣質量監測很有必要。無人機遙感技術的應用，則為空氣質量監測如虎添翼。根據無人機遙感監測反饋的遙感圖像信息，可以獲取主要空氣監測指標的數據信息，例如pH2.5、溫濕度等，與地面監測傳感設施相輔相成。通過無人機遙感技術還可以實現樣本監測效應，遙控無人機獲取一定量的空氣樣本；監測人員對獲取的空氣樣本進行成分分析，掌握空氣樣本內各種污染物含量。必要情況下可以與數據處理系統相結合，提升無人機遙感空氣監測數據的分析能力，驗證各項指標是否處于安全區間。

3.4 污染場景監測

污染場景中存在大量有害人體健康的因素，采用無人機遙感技術可以規避現場元素對人體的危害。無人機可以自由穿梭在污染場景中，反饋監測到的信息。例如在某區域內發生原油泄漏事故后，對于周圍人員的身體健康以及海洋水質都會造成明顯影響；在原油泄漏現場開展監測工作存在客觀難度。通過無人機遙感技術得到現場數據后，通過數據分析確定應對原油泄漏事故的方案，發揮現場監測數據的作用，在最短時間內處理原油泄漏事故并保護人員安全。

3.5 地震災害監測

地震災害對社會生產生活秩序的影響非常嚴重，由于社會通信、電力傳輸中斷造成的損失不可忽視。對于地震破壞效應的監測至關重要，但是由于地震的嚴重破壞效應，精確統計地震帶來的損失存在一定困難。房屋倒塌率是統計地震造成損失的重要指標，人工現場統計房屋倒塌率終究不現實；應用無人機遙感技術前往現場拍攝照片，工作人員根據現場反饋的照片統計房屋倒塌率，進而判斷地震災害的影響。地震災害不僅局限于地震發生當時，帶來的次生災害和余震災害值得警惕。通過無人機遙感技術可以及時判斷可能造成的次生災害，也為制定抗震救災方案提供重要的決策支撐。

3.6 路域環境監測

路域環境包括植被、土地等多種因素，是生態環境監測的重要環節。在應用無人機遙感技術的前提下，結合地理信息系統和定位系統，實現對路域生態環境的監測效果。在地理信息系統中確定路域環境的土地類型，進一步確定該地區的植被覆蓋情況，進而形成公路路域的生態環境圖景。由于路域環境處于不斷變化狀態，應用無人機遙感技術可以反饋不同時間節點下的路域環境信息，為監測人員掌握路域環境的變化規律提供有效信息，實現對路域環境的精準化監測效果。

3.7 礦產開發環境應用

礦產資源通常分布在相對敏感的地址環境中，為現場勘探工作帶來很多未知因素；如果現場勘探之前沒有做好準備工作，則會形成對勘探現場的破壞效應。很多資源勘探現場發生的地表分裂、水土流失現象的根源就在于此，應用無人機遙感技術，則為勘探資源開發現場、掌握現場環境特征提供有效依據。例如在石油資源勘探場景中，利用無人機遙感技術對資源勘探目標區域進行監測，拍攝反映資源勘探現場狀況的照片并反饋到勘探人員處。勘探人員結合照片信息掌握現場狀況，為制定石油資源勘探方案提供參考意見，也為保護石油勘探現場的自然環境指明道路。

3.8 火山噴發監測

無人機遙感技術在檢測火山噴發場景中也有顯著的應用價值，選擇輕量簡便的攝像機搭載到無人機機身后，由無人機在火山噴發區域內進行現場環境監測，將火山噴發現場狀況實時反饋，為工作人員評估火山噴發狀況提供重要依據。將GPS定位系統與無人機遙感技術相結合，通過精準定位保證收集數據的準確性，幫助工作人員繪制火山噴發現場的地圖；與此同時建立配套的數據庫，服務于火山噴發監測活動[4]。

4? ? 結語

無人機遙感技術的應用，為環境監測工作的持久發展指明了方向。在開展環境監測工作的過程中，注重發揮無人機遙感技術的作用，保證現場環境監測的質量，為監測人員提供充足的決策依據。無人機遙感技術發展永無止境，結合現場應用經驗，探索無人機遙感技術的發展之路，不斷完善無人機遙感技術體系。

參考文獻

[1] 蔣典沖.基于無人機遙感技術的環境監測研究進展[J].智能城市，2020，6（21）：88-89.

[2] 鄒培華.基于無人機遙感技術的環境監測研究進展[J].資源節約與環保， 2018（4）： 60，63.

[3] 熊穎郡.無人機遙感技術在生態環境監測領域的應用研究[J].中國資源綜合利用，2021，39（2）：59-61.

[4] 蘇云波.淺談無人機遙感技術在地質災害監測中的應用[J].冶金管理，2021（11）：82-83，94.