無人機如何進行環境監測？
無人機參與大氣環境巡查
針對大氣污染治理，環境保護部副部長翟青日前在國務院新聞辦舉行的新聞發布會上指出，中國正在從國家宏觀戰略層面對大氣污染防治進行科學的頂層設計，提出“一攬子”環境政策和經濟政策，分區施策、分階段推動。為實現這一目標，從去年10月開始，環境保護部每個月都組織一次重點區域的執法監察活動，其間還動用了無人機，大尺度、大范圍地進行巡查。無人機如何進行環境監測？它有哪些優勢？本期應知為您解讀。
何為無人機？
無人機是一種以無線電遙控或由自身程序控制為主的不載人飛機。按照系統組成和飛行特點，無人機可分為固定翼型無人機、無人駕駛直升機兩大類。固定翼型無人機通過動力系統和機翼的滑行實現起降和飛行，遙控飛行和程控飛行均容易實現，抗風能力也比較強，類型較多，能同時搭載多種遙感傳感器。固定翼型無人機的起降需要比較空曠的場地，多應用于礦山資源監測、林業和草場監測、海洋環境監測、污染源及擴散態勢監測、土地利用監測以及水利、電力等領域。
無人機用于環境監測主要是以遙感(UAVRS)技術作為航空遙感手段，具有續航時間長、影像實時傳輸、高危地區探測、成本低、高分辨率、機動靈活等優點，是衛星遙感與有人機航空遙感的有力補充，在國外已得到廣泛應用。
其利用高分辨CCD相機系統獲取遙感影像，利用空中和地面控制系統實現影像的自動拍攝和獲取，同時實現航跡的規劃和監控、信息數據的壓縮和自動傳輸、影像預處理等功能，可為各級環境監測部門及環境信息化建設提供一體化的解決方案，并可滿足環境應急響應的需求。去年我國首架自主研發的環境應急監測無人機的亮相，使環保系統航空無人機遙感能力建設邁上了新臺階。
目前我國已啟用無人機對一些重污染區域進行高空排查，針對污染企業過于分散、發現不全等問題，以進一步擴大巡查范圍。據介紹，自去年底啟用無人機以來，已幫助督促解決200多起環境違法案件。
小百科
“天地空”一體化監測
大氣環境治理首先要知道污染源現狀，這是重要的前期監測工作。傳統的監測方式以地面監測站為主，現在發展成在線監測，通過網絡建立傳感系統監測。但從傳統監測到網絡監測，依然無法滿足新時期環境監測的要求。
我國氣象、陸地、海洋和測繪四大類衛星的成功發射，遙感技術在空氣質量監測方面的應用取得了重要成果。目前環境保護部圍繞形成“天地空”一體化監測能力的目標，全面開展環境衛星系統工程建設、技術體系和業務運行體系的建設，其核心優勢是將空監測、地監測的數據進行融合，將來自衛星、航空以及地面的數據融合起來，最終通過一個平臺展現出來，從而有效避免地面監測、遙感監測存在的單方面局限性。
“天地空”一體化監測具有大范圍、動態、全天候、全天時等優勢，對沙塵暴、霧霾等天氣現象做到實時監測。以長三角、珠三角、京津冀等城市群環境空氣監測為例，進行了環境空氣遙感監測技術應用示范，同時在全國秸稈焚燒遙感監測、北方地區沙塵暴遙感監測、城市顆粒物遙感監測等方面發揮了很大作用。
無人機監測有哪些優勢？
快速、高效
針對應急事件，無人機可立刻對監測區進行大范圍監測，單臺無人機日監測能力最高達到200~320平方公里。監測結果能在短時間內生成高清晰圖像數據和水體透明度、富營養化等多種專題數據。污染事故發生后可快速提供三維水體污染狀況變化預估并發布，用于決策。
直觀、全面
無人機拍攝生成的高清晰圖像可直觀辨別污染源、污染口、可見漂浮物等，并生成分布圖，為環境評價、環境監察提供依據。其生成的多光譜圖像可直觀、全面地監測地表水環境質量狀況，水質富營養化、水華、有機污染程度及清澈透明程度、排污口排水污染程度等信息的專題圖，從而達到對水質特征污染物監視性監測的目的。其結果能直觀、全面地演示水域環境狀況，對污染物影響程度和范圍進行監測和預警，從而達到為水污染事故處理處置提供支撐的目的。
大尺度、宏觀性
無人機通過不同航高可實現高空間、大面積監測，也可實現低空間較小范圍精確監測，也可多架、多次同時對上萬平方公里測區進行監測。通過多光譜分析，得到大面積測區的各項監測數據，以面信息結合傳統點信息，從而為整個測區宏觀環境評價提供依據。通過全面展示測區環境狀況、測區污染物影響程度、范圍，為相關部門決策提供演示。
高分辨率、處理速度快
無人機上搭載的攝像裝備其影像分辨率可以達到0.1~0.5米，分辨率優于目前國內外一些高分辨率衛星影像數據；數據采集和處理速度快，其采集能力能達到每天采集和處理近4000平方公里。
成本低、集成性強
兼具衛星影像的價格和航空影像的快速采集優勢，采用高性能自動處理技術，可完成數據的預處理、精加工及鑲嵌及高程數據生成，整體數據費用低。能與GIS及遙感應用系統方便集成，可快速搭建環保應用，能保障提供綜合和周期性的服務。
小知識
無人機應用實例
美國
美國全國境內都已經普遍開展使用無人機進行環境監測的工作。當美國宇航局使用無人機對颶風和熱帶風暴系統進行監測研究時，其他聯邦政府部門和私人機構也在大量使用小型無人機進行各項工作，比如從監測科羅拉多的鳥類數量到監測夏威夷火山的活動。
日本
日本減災組織使用無人機攜帶高精度數碼攝像機和雷達掃描儀對正在噴發的火山進行調查，無人機能抵達人們難以進入的地區，快速獲取現場實況，并對災情進行評估。此外，日本還使用無人機對活火山進行地圖繪制，采用GPS測量的方式建立一個類似地圖一樣的數據庫，通過GPS定位，采用無人機將測量設備送至火山口附近，將連續收集的樣本帶回后繪制完整的火山地圖。收集火山樣本的器材采用太陽能維持運作并將數據傳回。
英國
一款新型無人探測機在英國布里斯托爾面世，它可以在輻射環境中作業，對輻射狀況進行監測。這款無人探測機由一個高級機載輻射監測系統的研發團隊開發制造，成本低，可以達到半自動化。更重要的是，無人機的控制人員可以遠離輻射源，免受輻射的危害。目前研究人員已經和日本京都大學的科學家們展開合作，希望用這款新型無人機協助福島核電站的清理工作。
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