無人機參與大氣環(huán)境巡查

　　針對大氣污染治理，環(huán)境保護部副部長翟青日前在國務院新聞辦舉行的新聞發(fā)布會上指出，中國正在從國家宏觀戰(zhàn)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(huán)境政策和經(jīng)濟政策，分區(qū)施策、分階段推動。為實現(xiàn)這一目標，從2013年10月開始，環(huán)境保護部每個月都組織一次重點區(qū)域的執(zhí)法監(jiān)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(huán)境監(jiān)測？它有哪些優(yōu)勢？

　　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(tǒng)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(tǒng)和機翼的滑行實現(xiàn)起降和飛行，遙控飛行和程控飛行均容易實現(xiàn)，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(jiān)測、林業(yè)和草場監(jiān)測、海洋環(huán)境監(jiān)測、污染源及擴散態(tài)勢監(jiān)測、土地利用監(jiān)測以及水利、電力等領域。

　　無人機用于環(huán)境監(jiān)測主要是以遙感（UAVRS）技術作為航空遙感手段，具有續(xù)航時間長、影像實時傳輸、高危地區(qū)探測、成本低、高分辨率、機動靈活等優(yōu)點，是衛(wèi)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(tǒng)獲取遙感影像，利用空中和地面控制系統(tǒng)實現(xiàn)影像的自動拍攝和獲取，同時實現(xiàn)航跡的規(guī)劃和監(jiān)控、信息數(shù)據(jù)的壓縮和自動傳輸、影像預處理等功能，可為各級環(huán)境監(jiān)測部門及環(huán)境信息化建設提供一體化的解決方案，并可滿足環(huán)境應急響應的需求。去年我國首架自主研發(fā)的環(huán)境應急監(jiān)測無人機的亮相，使環(huán)保系統(tǒng)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(qū)域進行高空排查，針對污染企業(yè)過于分散、發(fā)現(xiàn)不全等問題，以進一步擴大巡查范圍。據(jù)介紹，自去年底啟用無人機以來，已幫助督促解決200多起環(huán)境違法案件。

　　小百科

　　“天地空”一體化監(jiān)測

　　大氣環(huán)境治理首先要知道污染源現(xiàn)狀，這是重要的前期監(jiān)測工作。傳統(tǒng)的監(jiān)測方式以地面監(jiān)測站為主，現(xiàn)在發(fā)展成在線監(jiān)測，通過網(wǎng)絡建立傳感系統(tǒng)監(jiān)測。但從傳統(tǒng)監(jiān)測到網(wǎng)絡監(jiān)測，依然無法滿足新時期環(huán)境監(jiān)測的要求。

　　我國氣象、陸地、海洋和測繪四大類衛(wèi)星的成功發(fā)射，遙感技術在空氣質量監(jiān)測方面的應用取得了重要成果。目前環(huán)境保護部圍繞形成“天地空”一體化監(jiān)測能力的目標，全面開展環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)工程建設、技術體系和業(yè)務運行體系的建設，其核心優(yōu)勢是將空監(jiān)測、地監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行融合，將來自衛(wèi)星、航空以及地面的數(shù)據(jù)融合起來，最終通過一個平臺展現(xiàn)出來，從而有效避免地面監(jiān)測、遙感監(jiān)測存在的單方面局限性。

　　“天地空”一體化監(jiān)測具有大范圍、動態(tài)、全天候、全天時等優(yōu)勢，對沙塵暴、霧霾等天氣現(xiàn)象做到實時監(jiān)測。以長三角、珠三角、京津冀等城市群環(huán)境空氣監(jiān)測為例，進行了環(huán)境空氣遙感監(jiān)測技術應用示范，同時在全國秸稈焚燒遙感監(jiān)測、北方地區(qū)沙塵暴遙感監(jiān)測、城市顆粒物遙感監(jiān)測等方面發(fā)揮了很大作用。

　　無人機監(jiān)測有哪些優(yōu)勢？

　　快速、高效

　　針對應急事件，無人機可立刻對監(jiān)測區(qū)進行大范圍監(jiān)測，單臺無人機日監(jiān)測能力最高達到200~320平方公里。監(jiān)測結果能在短時間內(nèi)生成高清晰圖像數(shù)據(jù)和水體透明度、富營養(yǎng)化等多種專題數(shù)據(jù)。污染事故發(fā)生后可快速提供三維水體污染狀況變化預估并發(fā)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(huán)境評價、環(huán)境監(jiān)察提供依據(jù)。其生成的多光譜圖像可直觀、全面地監(jiān)測地表水環(huán)境質量狀況，水質富營養(yǎng)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(jiān)視性監(jiān)測的目的。其結果能直觀、全面地演示水域環(huán)境狀況，對污染物影響程度和范圍進行監(jiān)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(xiàn)高空間、大面積監(jiān)測，也可實現(xiàn)低空間較小范圍精確監(jiān)測，也可多架、多次同時對上萬平方公里測區(qū)進行監(jiān)測。通過多光譜分析，得到大面積測區(qū)的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，以面信息結合傳統(tǒng)點信息，從而為整個測區(qū)宏觀環(huán)境評價提供依據(jù)。通過全面展示測區(qū)環(huán)境狀況、測區(qū)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(yōu)于目前國內(nèi)外一些高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)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(wèi)星影像的價格和航空影像的快速采集優(yōu)勢，采用高性能自動處理技術，可完成數(shù)據(jù)的預處理、精加工及鑲嵌及高程數(shù)據(jù)生成，整體數(shù)據(jù)費用低。能與GIS及遙感應用系統(tǒng)方便集成，可快速搭建環(huán)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(nèi)都已經(jīng)普遍開展使用無人機進行環(huán)境監(jiān)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(tǒng)進行監(jiān)測研究時，其他聯(lián)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(jiān)測科羅拉多的鳥類數(shù)量到監(jiān)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(shù)碼攝像機和雷達掃描儀對正在噴發(fā)的火山進行調(diào)查，無人機能抵達人們難以進入的地區(qū)，快速獲取現(xiàn)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(shù)據(jù)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(xù)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(shù)據(jù)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(huán)境中作業(yè)，對輻射狀況進行監(jiān)測。這款無人探測機由一個高級機載輻射監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)團隊開發(fā)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(jīng)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(xié)助福島核電站的清理工作。