我國(guó)將無(wú)人機(jī)大尺度、大范圍地進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)

針對(duì)大氣污染治理，環(huán)境保護(hù)部副部長(zhǎng)翟青日前在國(guó)務(wù)院新聞辦舉行的新聞發(fā)布會(huì)上指出，中國(guó)正在從國(guó)家宏觀戰(zhàn)略層面對(duì)大氣污染防治進(jìn)行科學(xué)的頂層設(shè)計(jì)，提出“一攬子”環(huán)境政策和經(jīng)濟(jì)政策，分區(qū)施策、分階段推動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，從2013年10月開始，環(huán)境保護(hù)部每個(gè)月都組織一次重點(diǎn)區(qū)域的執(zhí)法監(jiān)察活動(dòng)，其間還動(dòng)用了無(wú)人機(jī)，大尺度、大范圍地進(jìn)行巡查。無(wú)人機(jī)如何進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)？它有哪些優(yōu)勢(shì)？

無(wú)人機(jī)大尺度、大范圍地進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)

   無(wú)人機(jī)是一種以無(wú)線電遙控或由自身程序控制為主的不載人飛機(jī)。按照系統(tǒng)組成和飛行特點(diǎn)，無(wú)人機(jī)可分為固定翼型無(wú)人機(jī)、無(wú)人駕駛直升機(jī)兩大類。固定翼型無(wú)人機(jī)通過(guò)動(dòng)力系統(tǒng)和機(jī)翼的滑行實(shí)現(xiàn)起降和飛行，遙控飛行和程控飛行均容易實(shí)現(xiàn)，抗風(fēng)能力也比較強(qiáng)，類型較多，能同時(shí)搭載多種遙感傳感器。固定翼型無(wú)人機(jī)的起降需要比較空曠的場(chǎng)地，多應(yīng)用于礦山資源監(jiān)測(cè)、林業(yè)和草場(chǎng)監(jiān)測(cè)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染源及擴(kuò)散態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、土地利用監(jiān)測(cè)以及水利、電力等領(lǐng)域。

無(wú)人機(jī)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是以遙感（UAVRS）技術(shù)作為航空遙感手段，具有續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、影像實(shí)時(shí)傳輸、高危地區(qū)探測(cè)、成本低、高分辨率、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，是衛(wèi)星遙感與有人機(jī)航空遙感的有力補(bǔ)充，在國(guó)外已得到廣泛應(yīng)用。

其利用高分辨CCD相機(jī)系統(tǒng)獲取遙感影像，利用空中和地面控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)影像的自動(dòng)拍攝和獲取，同時(shí)實(shí)現(xiàn)航跡的規(guī)劃和監(jiān)控、信息數(shù)據(jù)的壓縮和自動(dòng)傳輸、影像預(yù)處理等功能，可為各級(jí)環(huán)境監(jiān)測(cè)部門及環(huán)境信息化建設(shè)提供一體化的解決方案，并可滿足環(huán)境應(yīng)急響應(yīng)的需求。去年我國(guó)首架自主研發(fā)的環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)的亮相，使環(huán)保系統(tǒng)航空無(wú)人機(jī)遙感能力建設(shè)邁上了新臺(tái)階。

目前我國(guó)已啟用無(wú)人機(jī)對(duì)一些重污染區(qū)域進(jìn)行高空排查，針對(duì)污染企業(yè)過(guò)于分散、發(fā)現(xiàn)不全等問(wèn)題，以進(jìn)一步擴(kuò)大巡查范圍。據(jù)介紹，自去年底啟用無(wú)人機(jī)以來(lái)，已幫助督促解決200多起環(huán)境違法案件。

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(cè)工作。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方式以地面監(jiān)測(cè)站為主，現(xiàn)在發(fā)展成在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立傳感系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。但從傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，依然無(wú)法滿足新時(shí)期環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求。

我國(guó)氣象、陸地、海洋和測(cè)繪四大類衛(wèi)星的成功發(fā)射，遙感技術(shù)在空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用取得了重要成果。目前環(huán)境保護(hù)部圍繞形成“天地空”一體化監(jiān)測(cè)能力的目標(biāo)，全面開展環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)工程建設(shè)、技術(shù)體系和業(yè)務(wù)運(yùn)行體系的建設(shè)，其核心優(yōu)勢(shì)是將空監(jiān)測(cè)、地監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，將來(lái)自衛(wèi)星、航空以及地面的數(shù)據(jù)融合起來(lái)，最終通過(guò)一個(gè)平臺(tái)展現(xiàn)出來(lái)，從而有效避免地面監(jiān)測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)存在的單方面局限性。

“天地空”一體化監(jiān)測(cè)具有大范圍、動(dòng)態(tài)、全天候、全天時(shí)等優(yōu)勢(shì)，對(duì)沙塵暴、霧霾等天氣現(xiàn)象做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。以長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀等城市群環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)為例，進(jìn)行了環(huán)境空氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用示范，同時(shí)在全國(guó)秸稈焚燒遙感監(jiān)測(cè)、北方地區(qū)沙塵暴遙感監(jiān)測(cè)、城市顆粒物遙感監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮了很大作用。

針對(duì)應(yīng)急事件，無(wú)人機(jī)可立刻對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)進(jìn)行大范圍監(jiān)測(cè)，單臺(tái)無(wú)人機(jī)日監(jiān)測(cè)能力最高達(dá)到200~320平方公里。監(jiān)測(cè)結(jié)果能在短時(shí)間內(nèi)生成高清晰圖像數(shù)據(jù)和水體透明度、富營(yíng)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(yù)估并發(fā)布，用于決策。

無(wú)人機(jī)拍攝生成的高清晰圖像可直觀辨別污染源、污染口、可見(jiàn)漂浮物等，并生成分布圖，為環(huán)境評(píng)價(jià)、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(cè)地表水環(huán)境質(zhì)量狀況，水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化、水華、有機(jī)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(dá)到對(duì)水質(zhì)特征污染物監(jiān)視性監(jiān)測(cè)的目的。其結(jié)果能直觀、全面地演示水域環(huán)境狀況，對(duì)污染物影響程度和范圍進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警，從而達(dá)到為水污染事故處理處置提供支撐的目的。

無(wú)人機(jī)通過(guò)不同航高可實(shí)現(xiàn)高空間、大面積監(jiān)測(cè)，也可實(shí)現(xiàn)低空間較小范圍精確監(jiān)測(cè)，也可多架、多次同時(shí)對(duì)上萬(wàn)平方公里測(cè)區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)多光譜分析，得到大面積測(cè)區(qū)的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以面信息結(jié)合傳統(tǒng)點(diǎn)信息，從而為整個(gè)測(cè)區(qū)宏觀環(huán)境評(píng)價(jià)提供依據(jù)。通過(guò)全面展示測(cè)區(qū)環(huán)境狀況、測(cè)區(qū)污染物影響程度、范圍，為相關(guān)部門決策提供演示。

無(wú)人機(jī)上搭載的攝像裝備其影像分辨率可以達(dá)到0.1~0.5米，分辨率優(yōu)于目前國(guó)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(dá)到每天采集和處理近4000平方公里。

兼具衛(wèi)星影像的價(jià)格和航空影像的快速采集優(yōu)勢(shì)，采用高性能自動(dòng)處理技術(shù)，可完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理、精加工及鑲嵌及高程數(shù)據(jù)生成，整體數(shù)據(jù)費(fèi)用低。能與GIS及遙感應(yīng)用系統(tǒng)方便集成，可快速搭建環(huán)保應(yīng)用，能保障提供綜合和周期性的服務(wù)。

美國(guó)全國(guó)境內(nèi)都已經(jīng)普遍開展使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)的工作。當(dāng)美國(guó)宇航局使用無(wú)人機(jī)對(duì)颶風(fēng)和熱帶風(fēng)暴系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)研究時(shí)，其他聯(lián)邦政府部門和私人機(jī)構(gòu)也在大量使用小型無(wú)人機(jī)進(jìn)行各項(xiàng)工作，比如從監(jiān)測(cè)科羅拉多的鳥類數(shù)量到監(jiān)測(cè)夏威夷火山的活動(dòng)。

日本減災(zāi)組織使用無(wú)人機(jī)攜帶高精度數(shù)碼攝像機(jī)和雷達(dá)掃描儀對(duì)正在噴發(fā)的火山進(jìn)行調(diào)查，無(wú)人機(jī)能抵達(dá)人們難以進(jìn)入的地區(qū)，快速獲取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況，并對(duì)災(zāi)情進(jìn)行評(píng)估。此外，日本還使用無(wú)人機(jī)對(duì)活火山進(jìn)行地圖繪制，采用GPS測(cè)量的方式建立一個(gè)類似地圖一樣的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)GPS定位，采用無(wú)人機(jī)將測(cè)量設(shè)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(yáng)能維持運(yùn)作并將數(shù)據(jù)傳回。

一款新型無(wú)人探測(cè)機(jī)在英國(guó)布里斯托爾面世，它可以在輻射環(huán)境中作業(yè)，對(duì)輻射狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這款無(wú)人探測(cè)機(jī)由一個(gè)高級(jí)機(jī)載輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)制造，成本低，可以達(dá)到半自動(dòng)化。更重要的是，無(wú)人機(jī)的控制人員可以遠(yuǎn)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(xué)的科學(xué)家們展開合作，希望用這款新型無(wú)人機(jī)協(xié)助福島核電站的清理工作。