无人机如何进行环境监测？

　　无人机参与大气环境巡查

　　针对大气污染治理，环境保护部副部长翟青日前在国务院新闻办举行的新闻发布会上指出，中国正在从国家宏观战略层面对大气污染防治进行科学的顶层设计，提出“一揽子”环境政策和经济政策，分区施策、分阶段推动。为实现这一目标，从2013年10月开始，环境保护部每个月都组织一次重点区域的执法监察活动，其间还动用了无人机，大尺度、大范围地进行巡查。无人机如何进行环境监测？它有哪些优势？

　　何为无人机？

　　无人机是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机。按照系统组成和飞行特点，无人机可分为固定翼型无人机、无人驾驶直升机两大类。固定翼型无人机通过动力系统和机翼的滑行实现起降和飞行，遥控飞行和程控飞行均容易实现，抗风能力也比较强，类型较多，能同时搭载多种遥感传感器。固定翼型无人机的起降需要比较空旷的场地，多应用于矿山资源监测、林业和草场监测、海洋环境监测、污染源及扩散态势监测、土地利用监测以及水利、电力等领域。

　　无人机用于环境监测主要是以遥感（UAVRS）技术作为航空遥感手段，具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、高分辨率、机动灵活等优点，是卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充，在国外已得到广泛应用。

　　其利用高分辨CCD相机系统获取遥感影像，利用空中和地面控制系统实现影像的自动拍摄和获取，同时实现航迹的规划和监控、信息数据的压缩和自动传输、影像预处理等功能，可为各级环境监测部门及环境信息化建设提供一体化的解决方案，并可满足环境应急响应的需求。去年我国首架自主研发的环境应急监测无人机的亮相，使环保系统航空无人机遥感能力建设迈上了新台阶。

　　目前我国已启用无人机对一些重污染区域进行高空排查，针对污染企业过于分散、发现不全等问题，以进一步扩大巡查范围。据介绍，自去年底启用无人机以来，已帮助督促解决200多起环境违法案件。

　　小百科

　　“天地空”一体化监测

　　大气环境治理首先要知道污染源现状，这是重要的前期监测工作。传统的监测方式以地面监测站为主，现在发展成在线监测，通过网络建立传感系统监测。但从传统监测到网络监测，依然无法满足新时期环境监测的要求。

　　我国气象、陆地、海洋和测绘四大类卫星的成功发射，遥感技术在空气质量监测方面的应用取得了重要成果。目前环境保护部围绕形成“天地空”一体化监测能力的目标，全面开展环境卫星系统工程建设、技术体系和业务运行体系的建设，其核心优势是将空监测、地监测的数据进行融合，将来自卫星、航空以及地面的数据融合起来，最终通过一个平台展现出来，从而有效避免地面监测、遥感监测存在的单方面局限性。

　　“天地空”一体化监测具有大范围、动态、全天候、全天时等优势，对沙尘暴、雾霾等天气现象做到实时监测。以长三角、珠三角、京津冀等城市群环境空气监测为例，进行了环境空气遥感监测技术应用示范，同时在全国秸秆焚烧遥感监测、北方地区沙尘暴遥感监测、城市颗粒物遥感监测等方面发挥了很大作用。

　　无人机监测有哪些优势？

　　快速、高效

　　针对应急事件，无人机可立刻对监测区进行大范围监测，单台无人机日监测能力最高达到200~320平方公里。监测结果能在短时间内生成高清晰图像数据和水体透明度、富营养化等多种专题数据。污染事故发生后可快速提供三维水体污染状况变化预估并发布，用于决策。

　　直观、全面

　　无人机拍摄生成的高清晰图像可直观辨别污染源、污染口、可见漂浮物等，并生成分布图，为环境评价、环境监察提供依据。其生成的多光谱图像可直观、全面地监测地表水环境质量状况，水质富营养化、水华、有机污染程度及清澈透明程度、排污口排水污染程度等信息的专题图，从而达到对水质特征污染物监视性监测的目的。其结果能直观、全面地演示水域环境状况，对污染物影响程度和范围进行监测和预警，从而达到为水污染事故处理处置提供支撑的目的。

　　大尺度、宏观性

　　无人机通过不同航高可实现高空间、大面积监测，也可实现低空间较小范围精确监测，也可多架、多次同时对上万平方公里测区进行监测。通过多光谱分析，得到大面积测区的各项监测数据，以面信息结合传统点信息，从而为整个测区宏观环境评价提供依据。通过全面展示测区环境状况、测区污染物影响程度、范围，为相关部门决策提供演示。

　　高分辨率、处理速度快

　　无人机上搭载的摄像装备其影像分辨率可以达到0.1~0.5米，分辨率优于目前国内外一些高分辨率卫星影像数据；数据采集和处理速度快，其采集能力能达到每天采集和处理近4000平方公里。

　　成本低、集成性强

　　兼具卫星影像的价格和航空影像的快速采集优势，采用高性能自动处理技术，可完成数据的预处理、精加工及镶嵌及高程数据生成，整体数据费用低。能与GIS及遥感应用系统方便集成，可快速搭建环保应用，能保障提供综合和周期性的服务。

　　小知识

　　无人机应用实例

　　美国

　　美国全国境内都已经普遍开展使用无人机进行环境监测的工作。当美国宇航局使用无人机对飓风和热带风暴系统进行监测研究时，其他联邦政府部门和私人机构也在大量使用小型无人机进行各项工作，比如从监测科罗拉多的鸟类数量到监测夏威夷火山的活动。

　　日本

　　日本减灾组织使用无人机携带高精度数码摄像机和雷达扫描仪对正在喷发的火山进行调查，无人机能抵达人们难以进入的地区，快速获取现场实况，并对灾情进行评估。此外，日本还使用无人机对活火山进行地图绘制，采用GPS测量的方式建立一个类似地图一样的数据库，通过GPS定位，采用无人机将测量设备送至火山口附近，将连续收集的样本带回后绘制完整的火山地图。收集火山样本的器材采用太阳能维持运作并将数据传回。

　　英国

　　一款新型无人探测机在英国布里斯托尔面世，它可以在辐射环境中作业，对辐射状况进行监测。这款无人探测机由一个高级机载辐射监测系统的研发团队开发制造，成本低，可以达到半自动化。更重要的是，无人机的控制人员可以远离辐射源，免受辐射的危害。目前研究人员已经和日本京都大学的科学家们展开合作，希望用这款新型无人机协助福岛核电站的清理工作。