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环境无人机应用的实践与探讨浅析

行业资讯 2018-06-21 14:58

  近几年随着我国经济高速发展,一部分企业忽视环境保护工作片面追求经济利益,导致生态破坏和环境污染事故频发,甚至有的企业为节约成本故意不正常使用治污设施偷排污染物,环境形势严峻,环境监管执法任务越来越繁重,深度和难度逐年增加,执法人员明显不足,监管模式相对单一,传统的执法方式已很难适应当前工作的需要。中科宇图无人机遥感系统可以实时快速跟踪突发环境污染事件,捕捉违法污染源并及时取证,从宏观上观察污染源分布、排放状况以及项目建设情况,为环境管理提供依据。


  建设目标


  系统利用无人机巡航侦测生成的高清晰图像,可直观辨别污染源、排污口、可见漂浮物等并生成分布图,实现对环境违法行为的识别,为环保部门环境评价、环境监察执法、环境应急提供依据,从而弥补监察人力不足、巡查范围广,事故响应不及时等问题,强化环境监管能力。无人机生成的多光谱图像,可直观、全面地监测地表水环境质量状况,形成饮用水源地水质管理的新模式,提高库区环境整体的水生态管理水平。


  系统可快速获取地理、资源、环境等空间信息,完成数据采集、处理和应用分析。将系统应用于环境监管执法领域,可弥补环境监管执法比较单一的局面,为环境保护部门处理环境违法案件、环境污染事件以及环境应急提供多元化的技术支持。


  针对环境应急事件,无人机可立刻对事故区进行实时全景监控。此外,无人机的机动能力强,遥感作业半径范围广。污染事故发生后,根据无人机所获取的实时视频信息可快速了解污染状况变化,实现环保部门快速响应和处置决策。

航拍环境监察

  建设内容


  1、制定巡检航线规划


  根据辖区内风险源、重点源分布情况制定巡检航线规划。无人机环境监测采取平战结合的原则,即可定期沿既定路线进行巡检监察,也可不按既定路线随机对环境质量状况及环境违法行为进行抽查性巡航监察。


  2、建设无人机地面控制基站


  根据既定环保无人机巡检航线辖区内地形状况建设无人机地面控制基站,为确保无人机巡航的通信链路畅通,提供技术保障。


  3、硬件平台搭建


  环保无人机机体集成自主驾驶系统、图像采集系统、图像传输系统、红外热像仪、地面控制基站等设备。利用固定翼无人机搭载摄像机及视频监控设备对巡检范围内及周边各种环境进行大范围的连续巡航侦测,将获取的航拍图像及视频信息传送回后台服务器,经过处理后推送到环境监察执法及环境应急管理系统,为环境监察执法提供执法依据,为突发环境应急事件处理处置提供决策支持。


  4、软件平台开发


  在日常状态下,实现对航拍图像的快速拼接、校正和处理;实现视频信息的查询、分析和违法行为识别;针对所识别的违法行为完成图片的裁剪,并向移动执法前端系统和后台支撑系统提供所裁剪图片和识别相关信息,为环境执法提供执法依据;


  在应急状态下,针对突发性水环境污染事件,根据事发地点初步判断,提供快速航迹现场规划、航拍、视频监控等功能,无人机获取的相关信息能够有效的推送到环境应急平台后台支撑系统和现场移动应急指挥系统,为突发环境应急事件处理处置提供决策支持。


  应用优势


  无人机是一种有动力、可控制、可携带多种任务设备并能重复使用的环境监察监管手段,其具有机动灵活、不受场地限制、无危险因素、使用要求低、综合效益高等诸多优点。


  针对应急事件,无人机可立刻对监测区进行大范围侦测,单台无人机日监测能力最高达到200—300平方公里。


  无人机针对污染源、污染口、可见漂浮物等拍摄生成的高清图像及视频信息可同步传回地面指挥系统,执法人员现场可直接辨别污染物排放是否超标并决定是否需要惩处;执法人员在现场时,地面指挥系统可通过网络把图像传输到执法人员的移动终端,以此作为将来惩处的依据。


  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,可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依据。


  无人机搭载的影像采集装备其分辨率可达到0.1米,优于目前国内外一些高分辨率卫星影像数据。


  无人机替代传统以人员巡查手段,可对工作人员无法进入的区域进行航拍例行监测或突击监测。

航拍监测

  应用领域


  环境污染范围调查


  传统的环境监测通常采用点监测的方式来估算整个区域的环境质量情况,具有一定的局限性和片面性。无人机航拍、遥感具有视域广、及时连续的特点,可迅速查明环境现状。借助系统搭载的多光谱成像仪、照相机生成图像,直观全面地监测地表水环境质量状况,提供水质富营养化、水华、水体透明度、悬浮物排污口污染状况等信息的专题图,从而达到对水质特征污染物监视性监测的目的。无人机还可搭载移动大气自动监测平台对目标区域的大气进行监测,自动监测平台不能够监测的污染因子,可采用搭载采样器的方式,将大气样品在空中采集后送回实验室监测分析。无人机遥感系统安全作业保障能力强,可进入高危地区开展工作,也有效地避免了监测采样人员的安全风险。


  突发事件现场勘测


  无人机遥感系统在环境应急突发事件中,可克服交通不利、情况危险等不利因素,快速赶到污染事故所在空域,立体的查看事故现场、污染物排放情况和周围环境敏感点分布情况。系统搭载的影像平台可实时传递影像信息,监控事故进展,为环境保护决策提供准确信息。


  无人机遥感系统使环保部门对环境应急突发事件的情况了解得更加全面、对事件的反应更加迅速、相关人员之间的协调更加充分、决策更加有据。无人机遥感系统的使用,还可以大大降低环境应急工作人员的工作难度,同时工作人员的人身安全也可以得到有效的保障。


  区域巡查执法取证


  当前,我国工业企业污染物排放情况复杂、变化频繁,环境监察工作任务繁重,环境监察人员力量也显不足,监管模式相对单一。无人机可以从宏观上观测污染源分布、排放状况以及项目建设情况,为环境监察提供决策依据;同时通过无人机监测平台对排口污染状况的遥感监测也可以实时快速跟踪突发环境污染事件,捕捉违法污染源并及时取证,为环境监察执法工作提供及时、高效的技术服务。


  建设项目审批取证


  在建设项目环境影响评价阶段,环评单位编制的环境影响评价文件中需要提供建设项目所在区域的现势地形图,在大中城市近郊或重点发展地区能够从规划、测绘等部门寻找到相关图件,而在相对偏远的地区便无图可寻,即便是有也是绘制年代久远或图像精度较低而不能作为底图使用。如果临时组织绘制,又会拖延环境影响评价文件的编制时间,有些环评单位不得已选择采用时效性和清晰度较差的图件作为底图,势必对环境影响评价工作质量造成不良影响。无人机航拍、遥感系统能够有效解决上述问题,它能够为环评单位在短时间内提供时效性强、精度高的图件作为底图使用,并且可有效减少在偏远、危险区域现场踏勘的工作量,提高环境影响评价工作的效率和技术水平,为环保部门提供精确、可靠的审批依据。


  自然生态监察取证


  自然保护区和饮用水源保护区等需要特殊保护区域的生态环境保护一直以来是各级环保部门工作的重点之一,而自然保护区和饮用水源保护区大多有着面积较大、位置偏远、交通不便的特点,其生态保护工作很难做到全面细致。环保部门可采用无人机获取需要特殊保护区域的影像,通过逐年影像的分析比对或植被覆盖度的计算比对,可以清楚地了解到该区域内植物生态环境的动态演变情况。无人机生成高分辨率影像甚至还可以辨识出该区域内不同植被类型的相互替代情况,这样对区域内的植物生态研究也会起到参考作用。区域内植物生态环境的动态演变是自然因素和人为活动的双重结果,如果自然因素不变而区域内或区域附近有强度较大的人为活动,逐年影像也可为研究人为活动对植物生态的影响提供依据。当自然保护区和饮用水源保护区遭到非法侵占时,无人机能够及时发现,影像也可作为生态保护执法的依据。


  监测空气、水质采样分析


  气体的取样,利用无人机搭载真空气体采集器对大气和工业区经行气体采集泵吸式无线传输智能八合一气体无人机专用探测器,适用于各种工业环境和特殊复杂环境中的进行气体浓度采集和检测,利用无人机平台可以进行高空检查和多方位检测,探测器采用进口气体传感器和微控制器技术,响应速度快,测量精度高,稳定性和重复性好,操作简单,完美显示各项技术指标和气体浓度值,可远程无线在电脑上查看实时数据,实时报警功能、数据历史查询和存储、数据导出等功能。定点航线飞行检测气体溶度值,可设置不同溶度的报警值。


  自动水质的采样,其采样方式为无人机搭载自动水样采集器悬停在目标区域进行采样取水。系统主要用在江、河、湖、以及环境复杂、人员不易到达的危险地带,通过无人机搭载自动水质采样系统,实现全程全自动飞行及采样,并全程高清影像记录。


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