无人机在环境保护领域的应用

无人机在环境保护领域的应用

应用背景

目前我省正处在工业化和城镇化高速发展的新时期，随之而来的环境压力越来越大，环境保护任务也日趋繁重。环境基础数据资料的获取是做好当前环境保护工作的前提，随着环境保护工作要求的不断提高，环境基础数据资料的精确性、可靠性和时效性也迫切需要提高。以建设项目环境保护管理为例，在环保验收工作中，我们发现部分建设项目特别是生态类建设项目的地理位置、建设范围、规模与环评审批时的变化较大；部分建设单位未按照环评审批要求开展项目建设，非法侵占了自然保护区、饮用水源保护区等需要特殊保护的区域，对生态环境造成了较大的破坏；部分建设单位未按照环评要求进行生态恢复与建设，或者生态恢复面积与环评批复要求差距较大。此类项目建设变更对生态环境破坏大、影响长期，但因无准确的基础数据底图，难以准确甄别，环评审批、环境监理、环保验收多无据可查，给防范和后续处理工作增加很大难度，环境管理依据存在缺失。类似的问题也普遍存在于环境监测、环境监察、环境应急和生态保护等环境保护领域的其他多个方面。

无人机应用的优势

以无人机作为空中作业平台，与传统航空、航天遥感平台相比具有以下优势：（1）数据获取成本低。无人机的运行成本都大大低于卫星和载人飞机，其对场购置、地和人员的技术要求也比载人飞机低，且日常维护简单，使数据的获取成本大大降低。

（2）安全作业保障能力强。无人机采用自主和地面遥控作业方式，可进入高危地区开展工作，回避了飞行人员和地面人员的安全风险。

（3）数据精度高。无人机由于飞行高度低，可获取的影像拥有较高的图像分辨率。高分辨率航片影像可使得在较小空间尺度上观察地表的细节变化、进行大比例尺制图以及监测人为活动对环境的影响成为现实。

（4）具备快速的应急响应能力。无人机体积小、质量轻、操作方便、易于转场，其起飞降落公路或其他较开阔的地面受场地限制较小，在操场、均可起降；其可以在短时间内迅速升空，实现数据的快速获取。

（5）能够云下获取数据。无人机可在云下飞行，弥补了卫星光学遥感受云层遮

挡无法获取影像的缺陷，可在多云的天气条件下开展工作。

（6）可实现大区域、长航时及定点、定区域监测。在设定航点飞行完毕后，可实时上传新航点，保证系统的连续不间断工作，免去降落后再次输入区域监测航点的操作。

无人机遥感系统在环境保护领域中的应用

由于无人机遥感系统具有低成本、高安全性、高机动性和高分辨率等技术特点，使其在环境保护领域中的应用有着得天独厚的优势，在建设项目环境保护管理、环境监测、环境监察、环境应急和生态保护等方面，无人机遥感系统均能够发挥其强有力的技术支持作用。

一、在环境监测中的应用

传统的环境监测通常采用点监测的方式来估算整个区域的环境质量情况，具有一定的局限性和片面性。无人机具有视域广、及时连续的特点，可迅速查明环境现状。

1、水污染领域

借助系统搭载的多光谱成像仪生成多光谱图像，可直观辨别污染源、污染口、可见漂浮物等;生成的分布图，可为环境评价、环境监察提供依据，全面地监测地表水环境质量状况，提供水质富营养化、水华、水体透明度、悬浮物、排污口污染状况等信息的专题图，从而达到对水质特征污染物监视性监测的目的。

2、大气污染

进行长期的大气污染跟踪监测，获取PM2.5等大气污染物浓度的三维分布数据，这一研究可为雾霾预报、防治，提供更精确的数据资料。目前对大气污染的监测主要集中在地面，高空污染监测比较少，这种平面监测让我们很难清楚地掌握雾霾的生消和扩散规律。

利用无人机飞行系统搭载污染区域气体采集设备对高空垂直断面大气污染情况进行采集分析，达到对大气数据检测装置微型化、高精度、高实时性的要求。

二、在环境应急中的应用

无人机在环境应急突发事件中，可克服交通不利、情况危险等不利因素，快速赶到污染事故所在空域，立体的查看事故现场、污染物排放情况和周围环境敏感点分布情况。搭载的影像平台可实时传递影像信息，监控事故进展，为环境

保护决策提供准确信息。

无人机使环保部门对环境应急突发事件的情况了解得更加全面、对事件的反应更加迅速、相关人员之间的协调更加充分、决策更加有据。无人机的使用，还可以大大降低环境应急工作人员的工作难度，同时工作人员的人身安全也可以得到有效的保障。

三、在生态保护中的应用

自然保护区和饮用水源保护区等需要特殊保护区域的生态环境保护一直以来是各级环保部门工作的重点之一，而自然保护区和饮用水源保护区大多有着面积较大、位置偏远、交通不便的特点，其生态保护工作很难做到全面细致。环保部门可采用无人机每年同一时间获取需要特殊保护区域的遥感影像，通过逐年影像的分析比对或植被覆盖度的计算比对，可以清楚地了解到该区域内植物生态环境的动态演变情况。无人机生成高分辨率影像甚至还可以辨识出该区域内不同植被类型的相互替代情况，这样对区域内的植物生态研究也会起到参考作用。区域内植物生态环境的动态演变是自然因素和人为活动的双重结果，如果自然因素不变而区域内或区域附近有强度较大的人为活动，逐年影像也可为研究人为活动对植物生态的影响提供依据。当自然保护区和饮用水源保护区遭到非法侵占时，无人机能够及时发现，影像也可作为生态保护执法的依据。

四、在环境监察中的应用

当前，工业企业污染物排放情况复杂、变化频繁，环境监察工作任务繁重，环境监察人员力量也显不足，监管模式相对单一。无人机可以从宏观上观测污染源分布、排放状况以及项目建设情况，为环境监察提供决策依据；同时通过无人机监测平台对排污口污染状况的监测也可以实时快速跟踪突发环境污染事件，捕捉违法污染源并及时取证，为环境监察执法工作提供及时、高效的技术服务。