無人機遙感技術在生態安全監測與評價中的應用

摘""要：為了維持生態系統服務的可持續，無人機遙感技術作為一種新興的監測手段，近年來在生態安全監測與評價領域得到了廣泛關注和應用。探討無人機遙感技術在生態安全監測與評價中的應用，分析其在數據采集、信息處理、監測評估等方面的優勢和挑戰，有助于行業人員和相關領域研究者更深入地理解該技術的應用潛力和發展方向。

關鍵詞：生態安全監測與評價""無人機遙感技術""復雜地形""生態系統

Application"of"UAV"Remote"Sensing"Technology"in"Ecological"Security"Monitoring"and"Evaluation

YANG""Junyi

School"of"Geodesy"and"Geomatics，"Gansu"Industry"Polytechnic"College，"Tianshui，"Gansu"Province，"741025"China

Abstract："In"order"to"maintain"the"sustainability"of"ecosystem"services，"unmanned"aerial"vehicle（UAV）"remote"sensing"technology，"as"an"emerging"monitoring"method，"has"received"widespread"attention"and"application"in"the"field"of"ecological"security"monitoring"and"evaluation"in"recent"years."This"paper"explores"the"application"of"UAV"remote"sensing"technology"in"ecological"security"monitoring"and"evaluation，"analyzes"its"advantages"and"challenges"in"data"collection，"information"processing，"and"monitoring"and"evaluation，"which"is"helpful"for"industry"personnel"and"researchers"in"related"fields"to"have"a"deeper"understanding"of"the"application"potential"and"development"direction"of"this"technology.

Key"Words："Ecological"security"monitoring"and"evaluation;"UAV"remote"sensing"technology;"Complex"terrain;"Ecosystem

通過生態安全監測與評價，能夠有效識別生態系統中的風險因子，為制訂針對性的保護措施提供科學依據，有助于減輕人類影響和經濟發展壓力帶來的生態威脅[1]。然而，目前的生態安全監測與評價手段仍面臨著一些挑戰，如監測范圍有限、數據獲取困難、成本高昂等問題。因此，尋求新的技術手段來提高生態安全監測與評價的效率和準確性顯得尤為重要。

1生態安全監測與評價的作用

近幾十年，人口增長、城鎮化和發展需求導致環境與生態問題頻發，影響生態安全，帶來諸多挑戰，如建設用地擴張、棲息地質量下降等。政府已采取措施如設立保護區、實施修復工程，但形勢仍嚴峻。因此，生態安全監測與評價至關重要。具體作用如下。

1.1發現生態系統中的潛在風險

科學且完善的生態安全監測與評價可以及時發現生態系統中的潛在風險，為生態保護和修復提供科學依據。生態安全監測與評價包括評估人類對生態系統的壓力、生態系統條件的變化，以及人類對這些變化的反應。結合生態、經濟和社會維度的復雜生態系統理論，使其成為一種更有條理、更合乎邏輯的方法，可以更全面地闡明生態系統面臨的干擾和壓力。通過這種綜合的監測與評價方法，人們可以準確掌握生態系統的健康狀況和潛在威脅，為制訂針對性的保護策略提供有力支撐。

1.2為政策制定者提供決策支持

科學且完善的生態安全監測與評價可以為政策制定者提供決策支持，幫助他們制訂更為有效的生態保護和管理措施。通常，生態安全監測與評價由壓力、狀態、影響和響應組成[2]。其中，壓力指人類活動或過程，這些活動或過程可能對環境產生不利影響；狀態指整體生態福祉的變化，包括特定區域的物理、生物和化學環境的變化；影響指社會經濟系統中人類的福祉；響應指機構、社會和政府為解決已確定的問題而采取的政治措施和舉措。通過對生態系統的全面評估，政策制定者可以了解生態系統的健康狀況、關鍵生態要素的變化趨勢、人類活動對生態系統的影響程度，從而有針對性地制訂保護政策和管理措施，以維護生態系統的完整性和穩定性。

1.3建立與完善生態補償機制

科學且完善的生態安全監測與評價可以促進生態補償機制的建立與完善。生態安全監測與評價將地區生態安全分為4類：極不安全、不安全、一般安全和安全[3]。不同的生態安全等級對應不同的生態保護需求和管理策略。通過生態安全監測與評價，可以明確各區域的生態安全狀況，為生態補償機制的建立提供科學依據。同時，監測與評價結果還可以用于指導生態補償資金的合理分配和使用，確保生態補償機制的有效實施。

2"生態安全監測與評價的現狀

目前，我國的生態安全監測與評價構建了較為完善的體系，并且運用了相應的技術手段，能夠確保監測與評價結果的準確性和科學性。然而，在實踐中仍面臨著一些挑戰和不足。

2.1既有技術監測范圍有限

現階段，在生態安全監測與評價方面，我國所應用的主要技術包括地理信息系統（Geographic"Information"System，GIS）、遙感（Remote"Sensing"Image，RS）技術等。雖然這些技術在一定程度上提高了監測的效率和準確性，但由于受到地面覆蓋、天氣條件、設備性能等因素的限制，其監測范圍仍然有限[4]。這導致一些偏遠地區或復雜地形的生態系統難以得到全面、有效的監測和評價。

2.2數據獲取和處理難度大

在生態安全監測與評價中，數據的獲取和處理是至關重要的環節。然而，由于生態系統具有復雜性和動態性，數據的獲取和處理面臨著諸多挑戰。傳統的地面監測方法雖然能夠獲得較為準確的數據，但耗時耗力，且難以覆蓋大范圍的區域。遙感技術雖然具有快速、大范圍覆蓋的優勢，但數據處理和分析的復雜性也相對較高。因此，如何在保證數據準確性的同時提高數據獲取和處理的效率是當前生態安全監測與評價領域亟待解決的問題。

2.3既有技術成本相對較高

在生態安全監測與評價中，成本問題一直是一個不可忽視的因素。由于技術設備和人力資源的投入較大，既有技術的成本往往較高，給生態安全監測與評價工作的普及和深入帶來了困難。尤其是在一些經濟欠發達的地區，高昂的成本可能使監測與評價工作無法得到有效開展，從而影響了生態安全保護的整體效果。

3無人機遙感技術的優勢

無人機遙感技術以無人飛行器為平臺，搭載數碼攝影設備，集成無人駕駛、遙感和導航定位技術，形成高效、低成本的遙感系統。無人機遙感系統由無人機機體、任務載荷、地面控制和保障4部分構成。系統具備高度機動性、成本效益高、靈活性強的特點，這些優勢使無人機遙感技術在生態安全監測與評價領域具有以下技術優勢。

3.1無人機遙感技術的特點

無人機遙感技術具有快速設置和靈活部署的特點，能夠適應大范圍的生態安全監測與評價。相較于傳統的地面監測和衛星遙感，無人機遙感無須復雜的地面設施或長時間的衛星調度，可以快速部署到指定區域進行監測。這使無人機遙感在應對突發環境事件或緊急生態安全監測任務時具有顯著優勢，能夠迅速獲取所需數據，為決策提供及時支持。

3.2數據獲取能力

無人機遙感技術具有高分辨率和高精度的數據獲取能力，能夠提升生態安全監測與評價的數據準確性。無人機配備的先進傳感器和成像設備，能夠獲取高分辨率的遙感影像和詳細的地表信息，有助于更精確地識別生態系統中的變化和問題。同時，結合無人機遙感的飛行控制和數據處理技術，可以進一步降低數據誤差，提高監測結果的可靠性。

3.3性價比

無人機遙感技術具有較低成本和較高的性價比，有助于推動生態安全監測與評價的普及和應用。相較于衛星遙感等大型遙感系統，無人機遙感的設備成本、維護成本、運營成本都相對較低，使更多的地區和機構能夠承擔起生態安全監測與評價的任務，為生態安全監測與評價工作提供更為經濟、高效的技術支持。

4無人機遙感技術的應用

無人機遙感技術應用于生態環境監測，主要涵蓋災害監測、森林資源調查和生態環境等方面。其采用數碼相機或光譜類設備獲取遙感影像，經過數據處理，提取宏觀環境監測或大范圍監測指標，如土地利用和植被覆蓋等。具體來說，無人機遙感技術主要用于以下3個方面。

4.1區域范圍內的生態環境監測與評估

無人機遙感技術以其高空視角和高效的數據采集能力可以實現對生態系統的宏觀觀測和微觀細節捕捉。通過對不同時間、不同區域的無人機遙感數據進行對比分析，可以準確掌握生態系統的變化趨勢和潛在風險。例如：在森林生態系統中，無人機遙感技術可以監測森林覆蓋率的變化、植被生長狀況、森林病蟲害的發生情況，為森林保護和管理提供科學依據。需要注意的是，在生態安全監測與評價中，由于無人機需要從多角度獲取地物影像信息，導致影像數據非常龐大，增加了數據處理的時間成本，也對硬件設備的要求有所提高。在這方面，可通過從傾斜攝影數據中消除冗余影像的冗余影像檢索算法，提高無人機遙感技術生態監測與評價數據的處理效率。

4.2生態修復工程的監測與評估

生態修復項目往往植被斑駁，巖石和土壤覆蓋物混雜。由于生態系統中的植被群落由不同植物物種的混合組成，因此，草本植物較小，呈現出高度斑駁性。受此影響，傳統地面技術或遙感技術的多光譜數據像素混雜，通常不足以表示生態修復項目的異質性，無法準確進行生態安全監測與修復。相比之下，無人機遙感技術具有更高的空間和時間分辨率。通過搭載不同傳感器和成像設備，無人機能夠捕捉到更為細致和全面的生態修復現場信息，包括植被覆蓋度、生長狀況、土壤濕度等關鍵指標，得以實時監測修復區域的生態環境變化，以評估修復效果。

4.3區域內生態風險評估與預警

生態安全監測與評估的目的是及時發現并應對潛在的生態風險，從而保護生態系統的健康與安全。因此，除了對區域內生態和生態修復項目進行監測與評估外，還需要對可能存在的生態風險進行評估與預警。在這方面，無人機遙感技術能夠及時發現潛在的生態風險因子，如污染物排放、非法開采等。具體來說，無人機遙感技術通過搭載多光譜、高光譜或雷達等先進傳感器，可以捕捉到豐富的生態環境信息，進而實現對生態風險的全面監測和評估。這些傳感器能夠獲取地表植被、水體、土壤等多種環境要素的光譜特征和空間分布信息，從而幫助研究人員識別和分析潛在的生態風險源頭。同時，結合空間分析和模型預測，無人機遙感技術可以對生態風險進行定量評估，并提前預警可能發生的生態問題，為政策制定者提供決策依據。

5結語

綜上所述，隨著無人機技術的迅猛發展，無人機遙感技術在生態安全監測與評價中的應用日益廣泛，成為一種重要的技術手段。無人機遙感技術憑借其高效、靈活、低成本等優勢為生態安全監測與評價提供全新的視角和解決方案，為地區的整體生態安全做出貢獻，有助于生態系統的長期可持續性和恢復力。未來，可以進一步探索無人機遙感技術與人工智能、大數據等先進技術的融合，提高數據處理和分析的自動化和智能化水平，同時加強無人機遙感技術的標準化和規范化建設。

參考文獻

[1]張子珺，張霖琳.生態環境監測工作的安全風險及防控措施[J].中國環境監測，2020，36（6）：44-50.

[2]"陳俊松，劉永杰，趙磊磊，等.西藏創建全國草原生態修復示范區的思考[J].林業建設，2022（6）：55-58.

[3]廉旭剛，韓雨，劉曉宇，等.無人機低空遙感礦山地質災害監測研究進展及發展趨勢[J].金屬礦山，2023（1）：17-29.

[4]張智韜，劉暢，張秋雨，等.光照與陰影對無人機熱紅外遙感監測土壤含水率的影響[J].農業工程學報，2023，39（23）：164-173.

[5]潘正一.生態環境監測工作的安全風險及防控措施[J].化工管理，2022（17）：32-34.