秦 雯

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)大學(xué) 土木工程學(xué)院,甘肅 蘭州 730060)

雖然我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程逐步加快,但是也給自然保護(hù)地生態(tài)資源帶來了一定的破壞,重視對自然保護(hù)地的生態(tài)保護(hù)已成為國內(nèi)社會普遍關(guān)心的問題。在自然保護(hù)地生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測中,收集各類信息是進(jìn)行生態(tài)資源保護(hù)的有力依據(jù)。由于崆峒山景區(qū)管理局人員數(shù)量有限,無法對復(fù)雜的自然保護(hù)地生態(tài)資源進(jìn)行有效的監(jiān)測,因此,利用無人機(jī)是一種非常便捷、高效的手段[1-2]。在無人機(jī)技術(shù)的普及中,無人機(jī)遙感技術(shù)能夠?qū)?fù)雜地形生態(tài)資源進(jìn)行精確的探測,確保了自然保護(hù)地生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確度和可靠性,從而制定科學(xué)合理的保護(hù)方案,因此,無人機(jī)遙感技術(shù)在生態(tài)資源保護(hù)工作中起到了很大的作用,應(yīng)用前景廣闊。

1 無人機(jī)遙感系統(tǒng)及其技術(shù)特點(diǎn)概述

1.1 無人機(jī)遙感系統(tǒng)

無人機(jī)遙感技術(shù)是近年發(fā)展起來的一項(xiàng)新興技術(shù),融合了無人機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和遙測遙控技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)、遙感應(yīng)用技術(shù)[3-4]。具有重量輕,體積小,可以迅速抵達(dá)目的地,低成本、靈活機(jī)動等優(yōu)點(diǎn)。此外,其核心是以高精度數(shù)字照相機(jī)等先進(jìn)儀器為傳感器,通過3 S測繪技術(shù)實(shí)現(xiàn)多維立體測繪,收集和整理有關(guān)數(shù)據(jù),利用遙感、GIS和 GPS三大技術(shù),對資料和信息進(jìn)行識別,提高測量精度。無人機(jī)的高分辨率和實(shí)時(shí)性,與現(xiàn)有的地形環(huán)境保護(hù)技術(shù)相比,它具有成本低、靈活性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、測量準(zhǔn)確度高、工作效率高等特點(diǎn),可在一定程度上適應(yīng)現(xiàn)代生態(tài)資源護(hù)的需要,是衛(wèi)星遙感無法比擬的。無人機(jī)遙感系統(tǒng)可以拍攝清晰的遙感影像,是自然保護(hù)地生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測的重要組成部分,由無人機(jī)機(jī)載遙感設(shè)備、穩(wěn)定系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備等搭建而成,如圖1所示。

圖1 遙感設(shè)備及其控制系統(tǒng)

為了滿足各種無人機(jī)遙感任務(wù)需要,平臺搭載的遙感設(shè)備有:成像光譜儀、CCD攝錄機(jī)、面陣CCD數(shù)碼相機(jī)、光學(xué)膠片相機(jī)、磁測儀等。

1.2 無人機(jī)遙感技術(shù)特點(diǎn)

無人機(jī)遙感技術(shù)符合自然保護(hù)地保護(hù)生態(tài)資源的需要,隨著應(yīng)用技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,無人機(jī)遙感技術(shù)的作用越來越明顯。在小型目標(biāo)監(jiān)測方面,無人機(jī)遙感技術(shù)的遠(yuǎn)程控制能力更強(qiáng),足以滿足生態(tài)資源保護(hù)對監(jiān)測的要求;與以往的傳統(tǒng)技術(shù)相比,無人機(jī)遙感技術(shù)獲取信息更加便捷、準(zhǔn)確;在生態(tài)資源保護(hù)中,需要采用三維的方法來進(jìn)行測量,而無人機(jī)遙感技術(shù)則可以為監(jiān)測人員提供更加直觀的測量資料,從而提高了監(jiān)測的整體效果;無人機(jī)遙感系統(tǒng)裝備有高解析度數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置和數(shù)據(jù)處理裝置,保證了環(huán)境監(jiān)測期間獲取的圖像數(shù)據(jù)擁有更高的解析度;目前,無人機(jī)監(jiān)測的成像精度可達(dá)0.1～0.5m,在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的幫助下,無人機(jī)拍攝到的圖像會自動轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng),在作業(yè)區(qū)域進(jìn)行無人機(jī)遙感監(jiān)測,除了具有較高的處理速度和較高的分辨率、信息率以外,還能更好地保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,對生態(tài)資源保護(hù)提供有力的技術(shù)保障。本文采用的主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù):無人機(jī)系統(tǒng)機(jī)長:2.8m;翼展:3.6m;起飛速度:70km/h;最大起飛重量:50kg;任務(wù)倉尺寸:寬300mm×長500mm×高300mm;任務(wù)載荷:大于8kg;飛行速度:70～160km/h;續(xù)航時(shí)間:3～4h;控制半徑:50km;飛行高度:100m～4000m;導(dǎo)航精度:≤80m;控制方式:程控、遙控、自主三種方式;環(huán)境溫度:-10℃～+40℃;相對濕度:95±3%;風(fēng)力風(fēng)向:風(fēng)力小于或等于4級,風(fēng)向不限。面陣CCD數(shù)碼相機(jī)像元素:大于3008×2000像元;存儲量:大于5G;感光度:50～800;鏡頭焦距:20～300mm,可選。穩(wěn)定平臺水平穩(wěn)定精度:2°;調(diào)整范圍:±20°;偏流修正精度:2°;偏流修正范圍:±30°。

2 崆峒山景區(qū)概況

崆峒山景區(qū)位于甘肅省平?jīng)鍪?是國家5 A級旅游風(fēng)景區(qū)、國家地質(zhì)公園和國家生態(tài)旅游度假區(qū),面積84km2,以其獨(dú)特的自然風(fēng)光和樸實(shí)無華的人文景觀而享有盛名。崆峒山景區(qū)是六盤山山脈的一部分,作為一個(gè)動植物王國,擁有1000多種植物種類,包括蕨類植物21科18屬30種,裸子植物6科9屬15種,被子植物97科397屬703種,森林覆蓋率達(dá)90%以上。崆峒山景區(qū)有動物種類300多種,包括珍稀野生動物70余種。有七十二處洞窟,底蘊(yùn)深厚。由于其獨(dú)特的地理位置和豐富的自然人文資源, 對保護(hù)生物多樣性、涵養(yǎng)水源起著舉足輕重的作用。生態(tài)資源的保護(hù)對于國民經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展起著舉足輕重的作用。隨著信息技術(shù)、遙感技術(shù)和智能化技術(shù)的融合應(yīng)用,無人機(jī)遙感技術(shù)在自然保護(hù)地生態(tài)資源保護(hù)和監(jiān)測方面的作用越來越重要。崆峒山管理局成立于1984年,是負(fù)責(zé)管理崆峒山景區(qū)的事業(yè)單位,下轄17個(gè)科室,共有301名在職員工。主要職責(zé)是:生態(tài)環(huán)境和資源監(jiān)測、自然資源保護(hù)、森林防火、林政執(zhí)法等。目前,保護(hù)區(qū)內(nèi)的現(xiàn)代化科技輔助裝備運(yùn)用還比較落后,生態(tài)資源保護(hù)和監(jiān)測主要依靠人工進(jìn)行,目前僅有海康UAV-MX10B型無人機(jī)2臺,無人機(jī)遙感技術(shù)在自然保護(hù)地生態(tài)資源保護(hù)中有待加強(qiáng)。

3 無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用

3.1 在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域,傳統(tǒng)的監(jiān)測手段多以點(diǎn)為依據(jù),對全地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價(jià),因而有一定的局限性。無人機(jī)遙感技術(shù)具有視野廣、實(shí)時(shí)連續(xù)等優(yōu)點(diǎn),能夠迅速判斷周圍的環(huán)境情況。此外,無人機(jī)遙感系統(tǒng)還配備了多波段成像儀,能夠生成多種波段的影像,從而達(dá)到監(jiān)測生態(tài)資源的目的。無人機(jī)還可以搭載移動的大氣自動監(jiān)測平臺,對自然保護(hù)地大氣情況進(jìn)行監(jiān)測,可以由機(jī)載取樣裝置進(jìn)行空氣取樣,送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行監(jiān)測與分析。通過對無人機(jī)遙感系統(tǒng)的監(jiān)測,可以保證在高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)安全作業(yè),并且可以有效地防止取樣人員發(fā)生意外,從而提高整個(gè)環(huán)境監(jiān)測工作的成效。

3.2 在環(huán)境應(yīng)急中的應(yīng)用

在環(huán)境突發(fā)事件中,利用無人機(jī)遙感技術(shù)可以克服不利條件和危險(xiǎn)因素,快速趕赴生態(tài)資源破壞現(xiàn)場,觀察現(xiàn)場情況。本系統(tǒng)所搭載的影像平臺可以實(shí)現(xiàn)對生態(tài)資源破壞事件的實(shí)時(shí)監(jiān)測,并可為生態(tài)資源保護(hù)決策提供精確的數(shù)據(jù)。通過無人機(jī)遙感系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測收集相關(guān)數(shù)據(jù),可以更好地解決突發(fā)事件,保障工作人員的生命安全。

3.3 在生態(tài)保護(hù)中的應(yīng)用

自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和監(jiān)測一直是各級環(huán)保部門關(guān)注的重點(diǎn),然而,由于自然保護(hù)地地理位置偏遠(yuǎn)、交通不便,生態(tài)資源保護(hù)工作很難進(jìn)行。根據(jù)這些問題,生態(tài)資源保護(hù)部門可以通過無人機(jī)遙感技術(shù),對有特殊保護(hù)要求的區(qū)域進(jìn)行持續(xù)的遙感數(shù)據(jù)對比、分析;同時(shí),利用無人機(jī)遙感技術(shù)生成高精度的遙感影像,對不同類型的植被、動物進(jìn)行選擇性篩選,從而提高生態(tài)資源保護(hù)的針對性。由于不同地域的生態(tài)環(huán)境變化是由自然和人為的綜合作用造成的,所以利用無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測,可以為生態(tài)資源保護(hù)工作提供科學(xué)的依據(jù)。

3.4 在環(huán)境監(jiān)察中的應(yīng)用

利用無人機(jī)遙感技術(shù),可以從宏觀上監(jiān)測污染物的分布、排放狀況和項(xiàng)目建設(shè)狀況,從而為生態(tài)資源保護(hù)決策提供參考。在此過程中,還可以通過 GPS技術(shù)來跟蹤非法污染源,從而達(dá)到預(yù)防污染物破壞生態(tài)資源的目的。

3.5 在建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)保護(hù)管理中的應(yīng)用

利用無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行環(huán)境影響評估,可以為自然保護(hù)地區(qū)的地形、地貌提供準(zhǔn)確的地圖信息,特別是在自然保護(hù)地一些重要地區(qū)更是如此,為了保證生態(tài)資源的安全性,必須要有足夠的影像資料來支持。目前,崆峒山環(huán)保單位僅有時(shí)效性差、清晰度低的底圖,這會使環(huán)境評估工作的質(zhì)量無法優(yōu)化和提高。在此基礎(chǔ)上,可以為相關(guān)部門提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的圖件,從而降低自然保護(hù)地生態(tài)資源保護(hù)調(diào)查的工作量,為生態(tài)保護(hù)部門提供更為準(zhǔn)確、可靠的信息。通過與工程環(huán)境評價(jià)中的影像進(jìn)行比對,可以更好地掌握自然保護(hù)區(qū)的拆遷情況、平面布局和生態(tài)資源情況,從而提高生態(tài)資源保護(hù)評價(jià)的科學(xué)性。

4 崆峒山景區(qū)在生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測方面所面臨的問題

4.1 地理?xiàng)l件惡劣

崆峒山景區(qū)是典型的丹霞地貌,海拔高達(dá)2123米。自然保護(hù)區(qū)群山環(huán)抱,溝壑縱橫,植被茂密;局部地區(qū)巖石裸露,斷崖林立,河水洶涌,一些地區(qū)光憑汽車和人工是不可能抵達(dá)的。

4.2 巡護(hù)難度大、效率低

崆峒山自然保護(hù)區(qū)巡護(hù)人員,人均管理面積約為2800畝,大部分區(qū)域?yàn)樯降亍⒘值?日常巡查工作十分困難。一些巡邏小隊(duì),距離營地足有20多公里,巡護(hù)小隊(duì)基本都是徒步行進(jìn),一次來回巡護(hù)至少要2天到3天,隊(duì)員經(jīng)常會超負(fù)荷工作,體力消耗較大,補(bǔ)給吃力,耗費(fèi)時(shí)間較長,效率不高。

4.3 人力巡護(hù)存在安全風(fēng)險(xiǎn)

巡護(hù)過程中經(jīng)常遇到暴雨等惡劣天氣,受洪水、泥石流、塌方等災(zāi)害影響較大,對相關(guān)工作人員生命安全帶來嚴(yán)重的威脅。此外,由于我國對生態(tài)資源保護(hù)的力度不斷加強(qiáng),保護(hù)效果日益顯現(xiàn),野生動物數(shù)量明顯增多,在例行巡護(hù)時(shí),隊(duì)員面臨野生食肉類動物襲擊的情況也與日俱增。

4.4 森林防火面臨諸多挑戰(zhàn)

近年來,國內(nèi)外自然保護(hù)區(qū)森林火災(zāi)頻發(fā),例如:美國、墨西哥、國內(nèi)四川等地都發(fā)生了大規(guī)模的森林火災(zāi),給自然保護(hù)地生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及森林防火帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn);經(jīng)歷自然保護(hù)地森林火災(zāi)慘痛教訓(xùn)之后,深入分析其根源,發(fā)現(xiàn)問題在于自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)資源監(jiān)測工作不到位,防控不及時(shí),當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)的時(shí)候,火災(zāi)已經(jīng)處于很難控制的狀態(tài)。在傳統(tǒng)森林資源監(jiān)測過程中,都是在現(xiàn)有的調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行室內(nèi)分析,然后根據(jù)需要進(jìn)行實(shí)地考察。但是,由于受森林內(nèi)部的地貌、環(huán)境等因素的制約,使得森林防火人員很難掌握到真實(shí)的森林狀況。衛(wèi)星遙感技術(shù)雖然可以起到一定的幫助作用,但是由于受到大氣的影響,圖像的解析度很低,無法反映出森林的實(shí)際狀況。調(diào)查者可以利用無人機(jī)進(jìn)行作業(yè),在復(fù)雜的叢林中,利用無人機(jī)進(jìn)行地形和環(huán)境的調(diào)查,在無人機(jī)上安裝高清攝像機(jī),可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成對森林的圖像采集,從而為調(diào)查人員提供準(zhǔn)確的圖像資料;它不僅能確保采集到的信息準(zhǔn)確度,還能有效地提高工作效率,保障工作人員的人身安全,為森林資源管理的科學(xué)化以及生態(tài)建設(shè)提供更加精確的數(shù)據(jù)支撐。

5 無人機(jī)遙感技術(shù)在自然保護(hù)地生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測中應(yīng)用存在的問題

5.1 續(xù)航時(shí)間短,抗風(fēng)能力差

普通無人機(jī)通常存在著續(xù)航時(shí)間不長、抗風(fēng)能力較差等問題,這也是無人機(jī)無法普遍應(yīng)用的原因,崆峒山景區(qū)高海拔區(qū)域的小氣候變化和山間氣流形成的旋風(fēng),對于小型無人機(jī)而言,這是一種致命威脅。目前市場上大多數(shù)小型無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間只有20～30min,抗風(fēng)能力只有3～5級,在高空作業(yè)時(shí),要保證在晴朗無風(fēng)的環(huán)境,并需配備多套電池以備緊急情況,使用條件苛刻,限制條件也很多,這也是為什么無人機(jī)無法在海拔較高地區(qū)使用的主要因素。但就筆者所知,這些問題并不能限制無人機(jī)技術(shù)在生態(tài)資源保護(hù)中的應(yīng)用,有些燃料動力的無人機(jī)可以持續(xù)飛行5h至8h,而甲醇燃料的無人機(jī)則可以持續(xù)飛行12h。同時(shí),其還具有6～8級的抗風(fēng)性能,在晴朗天氣和正常風(fēng)速條件下,可以滿足生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測的要求,但是異常天氣情況下,續(xù)航時(shí)間和抗風(fēng)能力方面仍不理想,需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

5.2 數(shù)據(jù)同步差,無線信號傳輸存在盲點(diǎn)

無人機(jī)在采集到的數(shù)據(jù)之后,會將其實(shí)時(shí)傳送給地面工作站,通過數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,并具備遠(yuǎn)程遙控、遙測、追蹤等功能。在4 G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,這些問題確實(shí)很難處理,但是隨著5 G技術(shù)在國內(nèi)的廣泛使用,數(shù)據(jù)傳輸將得到很大的改善;H.265和5 G技術(shù)的問世,不僅可以滿足無人機(jī)遠(yuǎn)程精確操控,還可以滿足數(shù)據(jù)保護(hù),傳輸數(shù)據(jù)的需求。但是自然保護(hù)地人口稀少,許多地區(qū)都有信號盲區(qū)和死角,通訊網(wǎng)絡(luò)沒有完全覆蓋,需要通過北斗導(dǎo)航加光伏中繼站組網(wǎng)的方式,才可以讓無人機(jī)在作業(yè)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線信號的整體覆蓋。

5.3 無人機(jī)資金投入問題和專業(yè)技術(shù)人員培養(yǎng)問題

適合生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測的無人機(jī)價(jià)格一般較為昂貴。從技術(shù)上講,目前的無人機(jī)遙感監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)朝著微型化、輕型化、集成化方向發(fā)展,未來隨著其廣泛使用和推廣,其成本也會繼續(xù)降低到一個(gè)比較合理的水平。同時(shí),在相關(guān)的操作和后臺的軟件應(yīng)用上,也會更加簡單化、人性化。無人機(jī)操作需要經(jīng)過駕駛培訓(xùn)學(xué)校系統(tǒng)的培訓(xùn),操作人員需要拿到相關(guān)部門的執(zhí)照。

6 無人機(jī)遙感技術(shù)在自然保護(hù)地生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測中應(yīng)用的優(yōu)勢

6.1 利用無人機(jī)開展巡護(hù)更加便捷

無人機(jī)操作簡單,體積小,機(jī)動性強(qiáng),在茂林深處、懸崖絕壁等人煙稀少的地帶均可作業(yè),無人機(jī)速度快、機(jī)動性強(qiáng),在自然保護(hù)地進(jìn)行人工巡查經(jīng)常要安排大量人手,特別是在高緯度地帶,由于空氣含氧量偏少,工作人員的血液缺氧會導(dǎo)致體能的大量消耗,而且在樹林里視野不好、被森林覆蓋的地方,用眼睛是很難發(fā)現(xiàn)問題的。因此,利用無人機(jī)進(jìn)行中低空巡護(hù),不但節(jié)省了大量的人手,而且效率也遠(yuǎn)超普通的人工巡護(hù)。例如,無人機(jī)上可以搭載的紅外測溫、測距、風(fēng)速、風(fēng)向等多款設(shè)備,可以在山林中快速捕捉到起火地點(diǎn),獲取火焰溫度、過火面積、地理坐標(biāo)等信息,并利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對火情進(jìn)行精確的分析,從而為消防人員提供重要的決策依據(jù)。有些無人機(jī)還具備預(yù)先設(shè)置路線功能,可以預(yù)先設(shè)置好航向和高度,在指定的地區(qū)上空繞圈,在執(zhí)行完任務(wù)后還能實(shí)現(xiàn)自主返回到起飛點(diǎn)的功能,其特點(diǎn)是周期短、精度高、數(shù)據(jù)收集迅速。無人機(jī)只要設(shè)定好飛行高度,再在高地上安裝信號中繼站,就能完成無人機(jī)的自動飛行,而且還能防止無人機(jī)在高地受非正常氣流的影響,也能防止無人機(jī)在叢林中失靈墜落。

6.2 利用無人機(jī)獲取信息更加精準(zhǔn)

無人機(jī)上的數(shù)據(jù)傳送裝置,可以根據(jù)無人機(jī)駕駛員的指示,獲得目標(biāo)的位置坐標(biāo),鎖定并實(shí)時(shí)向駕駛員發(fā)送圖像和信息。無人機(jī)上安裝熱成像設(shè)備,能夠在視野范圍內(nèi)精確地分辨出熱源,只要將采集到的影像進(jìn)行對比分析,就能精確地找到隱藏在茂林中的動物和人類;同時(shí),對動物體內(nèi)的色溫進(jìn)行分析,也能反映出動物的健康、疾病和瀕死狀態(tài)。無人機(jī)遙感技術(shù)可應(yīng)用于保護(hù)區(qū)鳥類、哺乳類動物的活動及生存環(huán)境的調(diào)查以及對自然保護(hù)地內(nèi)的人類活動進(jìn)行監(jiān)測。近年來,以CMOS為代表的影像感應(yīng)器日趨成熟,使得高清晰度的數(shù)字照相機(jī)在無人機(jī)生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測中起著舉足輕重的作用。同時(shí),隨著無人機(jī)遙感技術(shù)逐漸朝多光譜、數(shù)字化等方向的發(fā)展,無人機(jī)航拍精度將會得到極大的提高。配備了高清攝像機(jī)的無人機(jī),可以將視野范圍內(nèi)的一切目標(biāo)都拍得非常清楚,同時(shí)還能利用放大功能捕捉到目標(biāo)的細(xì)節(jié),無人機(jī)可以用于偵查目標(biāo)區(qū)域、偵察可疑目標(biāo)、現(xiàn)場定位等。與無人機(jī)相匹配的后臺數(shù)據(jù)處理軟件能對采集到的圖像進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析,能夠很好地繪制出路線圖、林相圖、地形圖等,可以幫助自然保護(hù)地更好地實(shí)現(xiàn)生態(tài)資源保護(hù)。

6.3 利用無人機(jī)可以更好地監(jiān)測生態(tài)環(huán)境

無人機(jī)可以在天空中自由飛行,具備較好的監(jiān)測優(yōu)勢。通過自然保護(hù)地監(jiān)測,可以得到大量的生態(tài)資源保護(hù)數(shù)據(jù),并將無人機(jī)獲取的圖像融合在一起,形成一幅清晰的立體圖像,方便用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。根據(jù)生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測的要求,可搭載各種用途的水環(huán)境和大氣環(huán)境監(jiān)測的紅外熱像儀和輕型紅外航掃儀、紅外線掃描儀、微波輻射儀、粒子探測儀、差分吸收光譜探測儀、電化學(xué)檢測儀等等,功能選擇應(yīng)有盡有,可以根據(jù)客戶的需要,也可以根據(jù)客戶的要求進(jìn)行定制[5]。讓它更符合工作的需要。特別是在自然保護(hù)地高海拔地區(qū),采用無人機(jī)對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行全天候、高頻次的環(huán)境和資源監(jiān)測,使保護(hù)區(qū)的自然生態(tài)資源得到有效的保護(hù)。

盡管就目前而言,無人機(jī)遙感技術(shù)在生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測方面的應(yīng)用還處在起步階段,許多監(jiān)測傳感設(shè)備還需要不斷研發(fā),一些新的實(shí)用功能還需要持續(xù)地改進(jìn)。目前,我國已提出了構(gòu)建綜合生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)想,提高數(shù)據(jù)處理的自動化程度將是未來無人機(jī)遙感技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢?；跓o人機(jī)遙感技術(shù)的生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測自動化體系,可以有效促進(jìn)自然保護(hù)地區(qū)的現(xiàn)代化建設(shè),推進(jìn)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)資源的監(jiān)測、保護(hù)和利用。

7 應(yīng)用策略與展望

7.1 應(yīng)用策略

以上從多個(gè)方面分析了無人機(jī)遙感技術(shù)在生態(tài)資源保護(hù)中的作用。通過對無人機(jī)遙感技術(shù)的分析,要充分發(fā)掘其自身的優(yōu)越性,利用這項(xiàng)技術(shù)工作人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)測和收集有效的數(shù)據(jù),并可以利用無人機(jī)遙感技術(shù)對周圍的生態(tài)資源進(jìn)行科學(xué)的評估。為了確保無人機(jī)遙感科技手段在實(shí)際中的運(yùn)用效果,有關(guān)工作者要認(rèn)真地研究和完善該技術(shù)使用方法。在作業(yè)過程中,有關(guān)人員應(yīng)根據(jù)監(jiān)測對象、破壞程度等情況,運(yùn)用無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測。在此過程中,該系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場的具體狀況作出判斷,并提供相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。工作人員可以利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行生態(tài)資源保護(hù)評估,使評估的結(jié)果更加客觀、直觀。相關(guān)單位和工作人員應(yīng)當(dāng)科學(xué)利用無人機(jī)遙感技術(shù),在實(shí)踐中利用該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢,在生態(tài)資源保護(hù)措施等方面進(jìn)行創(chuàng)新,保證無人機(jī)遙感技術(shù)的推廣和應(yīng)用。只有自然保護(hù)地工作有效地實(shí)施,其內(nèi)在價(jià)值才能得以充分體現(xiàn)。生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測工作的質(zhì)量和效率才能得到提高。

7.2 展望

一、衛(wèi)星遙感圖像與無人機(jī)感測圖像的融合[6]。利用高分辨率的遙感影像和多波段的衛(wèi)星遙感圖像進(jìn)行融合,使其具有高分辨率和多光譜特性,可以對潛在目標(biāo)進(jìn)行更精確的識別和提取相關(guān)信息。圖像融合技術(shù)能夠?yàn)楹罄m(xù)的處理提供有用的信息,從而為進(jìn)一步的處理提供更多的特性。二、基于無人機(jī)遙感技術(shù)圖像分割與目標(biāo)信息的提取。利用該方法可以充分利用無人機(jī)圖像中的局部信息,盡管該方法程序復(fù)雜,參數(shù)多,運(yùn)算量大,但通過對參數(shù)選取方法和計(jì)算裝置的改進(jìn),將可以有效地解決這些問題;無人機(jī)遙感技術(shù)提取和識別地位目標(biāo)數(shù)據(jù)具有明顯的優(yōu)勢,但在地物目標(biāo)邊緣識別等方面仍有待進(jìn)一步加強(qiáng),圖像分割技術(shù)和目標(biāo)信息提取技術(shù)的融合,以便從無人機(jī)高分辨率遙感圖像中提取目標(biāo),并通過連續(xù)采集到的圖像,掌握自然保護(hù)地生態(tài)資源動態(tài)變化。研究結(jié)果顯示,利用無人機(jī)遙感技術(shù)對動態(tài)目標(biāo)信息的提取是非常有前景的。在國外,已有了提取動態(tài)目標(biāo)運(yùn)動信息的技術(shù),將其與GIS軟件相結(jié)合,為生態(tài)資源監(jiān)測和環(huán)境應(yīng)急提供了有力的技術(shù)支撐。三、紋理數(shù)據(jù)自動處理。該系統(tǒng)可以在同一時(shí)間搭載兩個(gè)以上的攝像機(jī),并添加傾斜角度的俯攝,獲取多個(gè)角度影像更為有利于生態(tài)資源監(jiān)測和影像評價(jià)。例如:二類森林資源監(jiān)測,除分區(qū)外,也要計(jì)算樹種、密度、直徑、林木的蓄積量等。從原理上來說,利用無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行的紋理分析可以實(shí)現(xiàn)對以上的資料的估算;即使是小斑紋的邊緣,也可以由質(zhì)地學(xué)的紋理分析方法來確定。四、提高航拍圖像的清晰度。交互數(shù)據(jù)語言缺乏有效的基礎(chǔ)硬件和通訊接口的管理,所得到的視頻幀速率很低,造成了實(shí)時(shí)圖像的連續(xù)性不佳。在穩(wěn)定技術(shù)(抗抖動)、清晰為基礎(chǔ)的影像過濾技術(shù),改善影像的可視化及清晰程度仍需進(jìn)一步探討。五、改進(jìn)解譯方法和解譯標(biāo)志的規(guī)范化。無人機(jī)遙感解譯技術(shù)是通過圖像的形態(tài)、色調(diào)和尺寸來實(shí)現(xiàn)的。通過對生態(tài)資源保護(hù)類型、植被分布、水系格局等圖像數(shù)據(jù)的分析,歸納出一系列適用于自然保護(hù)地的生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測的影響評價(jià)、生態(tài)資源保護(hù)驗(yàn)收、典型地質(zhì)和地形地貌解釋的方法,以及相應(yīng)的解譯標(biāo)志,將成為未來研究的重要課題。

8 結(jié)束語

綜上所述,將無人機(jī)遙感技術(shù)用于生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測領(lǐng)域,有助于提高自然保護(hù)地監(jiān)測工作效率。然而,就目前無人機(jī)遙感技術(shù)在生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測中的應(yīng)用現(xiàn)狀而言,與實(shí)際工作中的需求還有很大距離,需要繼續(xù)加強(qiáng)對其技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域的研究,以更好地發(fā)揮其在生態(tài)資源保護(hù)的作用,提高我國生態(tài)資源保護(hù)監(jiān)測工作的整體效率。