無人機遙感在環境保護中的應用

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1無人機遙感在環境保護中的應用

環境與生活的品質有直接的聯系，環境保護受到越來越多的關注。對于建設項目，其對于水環境、聲環境、生態環境等的影響必須經過評價以確定該項目是否合符法律、法規的要求。成熟的、完善的無人機遙感技術，在國土監察、氣象遙感等領域就用廣泛。環境保護領域中的應用，取得令人滿意的效果。對提高應急效率等有著極大助力。及時快捷的災情信息對于及時制定救援策略，提高救援效率和質量起著至關重要的作用。2008年南方出現罕見雨雪冰凍災害，在災情監測勘查、災情評估、現場救災指揮、受災面積估算、災后重建工作無人機遙感都體現了其優勢。2010年郎城、楊永崇等人主要采用三種機型來獲取航片，應用近兩年航拍的無人機遙感影像完成東勝區土地利用動態監測。2011年12月遼寧省遼寧環境與航空應用工程中心采用無人機遙感系統對遼河流域現狀航拍和遙感監測，影像分辨率為0.1m。遙感監測對遼河生態系統現狀全面評價。將無人機遙感應用在環保領域遼寧走在了國內的前沿。隨之，2012年遼寧環境航空應用工程中心利用通航研究院研制完成的sy-1型低空無人機遙感系統，選用高分辨率面陣CCD數碼相機作為遙感設備，對遼寧省錦州市第二、三污水處理廠進行規劃環境影像評價，通過遙感目視解譯以及將無人機遙感影像作為規劃底圖，為環評工作提供數據支持和依據。將遙感影像與專題圖聯系起來是一個具備實用價值的課題。當需要對偏遠的地區地形圖作為底圖供保用，精度低或年代久遠是不能滿足的使用的。多光譜成像儀生成多光譜圖像，提供污染狀況信息的專題圖。另外，無人機遙感系統生成高分辨率遙感影像甚至還可以辨識出該區域內不同植被類型的相互替代情況，這樣對區域內的植物生態研究也會起到參考作用。

2研究對象概況

地理位置上，丹東港位于遼東半島東部，鴨綠江入海口西岸，南臨黃海，是遼東半島港口群中距離朝鮮半島和日本列島最近的港口。丹東港現有大東港區（海港）和浪頭港區（河港）兩個港區，共有生產性泊位15個，其中大東港區是我國北方天然不凍良港，共有萬噸級以上泊位10個，港區內有油品專業碼頭1座。港口工程分多期進行。有部分項目還在處于報批或未開工，對于建設項目環保管理的手段提出考驗。通過無人機拍攝的高清圖片，工作人員在對圖片進行處理后能夠清楚明了地得到該建設項目的信息，為作出決策提供詳實、實時的佐證。

3無人機遙感技術

無人機遙感技術是無人駕駛飛行器技術與遙感技術的結合。即自動化、可編程飛行與遙測、遙控、通訊、GPS差分定位的綜合技術。該系統能快速獲取土地資源和環境等的空間遙感信息,可為后期處理遙感影像數據提供高分辨率的數據。其具有成本低、損耗低、高時效性、可靈活使用等諸多優點。無人機遙感技術是由空中部分、地面部分組成。其中空中部分由遙感傳感器、遙感空中控制、無人機平臺組成;地面部分由航跡規劃、無人機地面控制以及數據接收顯示部分組成。遙感影像覆蓋范圍廣、獲取周期短、相對于衛星與航空遙感受自然條件限制少，能為環境保護提供高時效、高精度的數據。相比于普通GOOGLE地形圖，無人機遙感影像時效性更高、分辨率更高、能更準確反映項目周邊實際情況。遙感技術已在建設項目水土保持監測中、環境影響評價中、環保驗收中等工作中得到應用，并取得了不錯的效果。

4信息科學分類理論研究

《建設項目環境保護管理辦法》規定凡從事對環境有影響的建設項目都必須執行環境影響評價制度和“三同時”制度。所謂“三同時”是指“建設項目需要配套建設的環境保護設施,必須與主體工程同時設計、同時施工、同時投產使用”。同時設計、同時施工是“三同時”的基礎,同時投產使用是“三同時”的關鍵。港口包括生態環境、聲環境、振動環境、電磁環境、地表水環境、環境空氣、固體廢物污染等，因目前無人機遙感載荷能力限制，難以獲取環境振動、聲及電磁環境等信息。地圖符號的基本圖形要素可稱為符號構成元素。基本因素，是地圖上最小的圖解單元。位置、形狀、色彩、尺寸、網紋、方向和注記構成符號的要素。從結構上看，產生意義的不是符號本身，而是符號的組合關系。因此，歸根結底，各類關系和結構落實在地圖上，體現于點、線、面符號之中。一個專題符號的意義達成，核心任務是要處理語義和語法層的關系。專題圖中，符號要素的特性。專題圖中。針對符號形態與專題圖需求，擬按以下原則分類。符號構成元素設計應遵循的基本原則應該是，最大限度地利用每個符號構成元素的最佳表達效果，尋求科學的組合模式，能系統、完整、充分地顯示專題要素，并和制圖目的、用途、主題相一致。大體上分類可以遵從這可規則：點、線、面，又通過其規則性與否區分球體、棱錐和棱柱等及曲線、弧線等，還可以通過方向性箭頭來表達動態變化，并且與靜態變化來表達不同態勢。而通過以語言學來描述，這些就是構成具有語義的符號。符號構成元素和其所表示的專題要素特征，有了相對復雜的關系，基本可以通過模糊理論來對他們進行組合，而不是是明確的邏輯關系。簡單的分類應滿足幾個原則：科學性原則、重要性原則、直觀性原則。即應遵循環保專題地圖相應規定，各工程屬性信息定義明確，能夠體現相應環保措施要求，其解譯數據庫、符號表達依據相關環境保護標準，具有科學依據。對你信息應選取具有代表性、最為重要的指標，舍棄影響小的指標，保證最大程度地反映工程環保信息。提取的屬性應是在現有技術條件下，能夠在無人機影像上獲取的信息，能對建設項目工程做出客觀、公正的評價。

5港口項目科學分類研究

在數據符號化的過程中，對符號進行分類、規范是因不同需求而變。在環保專題圖中針對對像不同，可以通過形狀（可借鑒現有圖例、符號設計方法、經驗）、顏色不同，來表達對像的要素。首先，以顏色不同來表達項目工程的建設情況。這樣有利于對其進行環境保護管理。(見表2)按不同顏色劃分項目工程后，可以根據不同工程的環保要求及對附近敏感點的影響來分類。(見表3)將現實對像符號化，通過GIS來實現。敏感點均以點符號表達，融合元素要素后成為數字化識別、操作對像。通過ArcMAP將圖片格式制成不同類型，其對像對應點識別符號。(見表4)確定制圖符號及對應對像關系，定下分類規則。包含了多種屬性的符號是為分類符號。分組符號利用不同形狀、大小、顏色、圖案可以表達符號對應對像的多種狀態。這種分類的表示方法能夠反映出要素的數量或者質量的差異。重要的是對地理信息的決策作用提供了支持。將符號入庫以便于以后使用。

6結語

規范的專題圖地圖符號是專題圖能有效地得到應用基礎。其直觀性與數字化既便于認知，也便于統計。統一的圖式符號也使得專題制圖數字化、規范化地快速發展，為環保事業增一分力。

作者:黃肇星 朱京海 李永樂 問鼎 單位:沈陽航空航天大學 遼寧省環境保護廳 遼寧省通用航空研究院