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无人机遥感技术在生态环境影响评价中的应用研究_王晓臣

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第37卷第2期2015年3月环境影响评价EnvironmentalImpactAssessmentVol．37，No．2Mar．，2015

收稿日期：2014－05－08作者简介：王晓臣（1979—），男，河南周口人，高级工程师，博士，主要从事环境保护研究，E-mail：wangxiao@163．com无人机遥感技术在生态环境影响评价中的应用研究

王晓臣1，朱京海2，梁婷3，问鼎4

（1．辽宁省环境工程评估审核中心，沈阳110161；2．辽宁省环境保护厅，沈阳110161；

3．辽宁省环境科学研究院，沈阳110161；4．沈阳航空航天大学，沈阳110136）

摘要：从建设项目生态环境影响评价对遥感技术的需求入手，无人机遥感技术具有成本低、影像精度高、实时性强、机

动灵活等优点，可作为生态环境影响评价的一种重要技术手段。探讨了无人机遥感技术在大型建设项目：水利工程、

矿产开发、道路建设等生态环境影响评价中的应用，提出了无人机遥感系统在生态环境影响评价中应用的可行性，并

指出理论与实证中存在的问题及将来发展趋势。

关键词：无人机遥感；生态环境影响评价；应用

DOI：10．14068/j．ceia．2015．02．019

中图分类号：X324文献标识码：A文章编号：2095－6444（2015）02－0070－04

我国的环境影响评价主要为污染影响评价，而生

态环境影响评价的内容深度不够，没能把整个自然环

境看做一个整体，缺少整体观念和预见性，与实际需

要的生态环境影响评价存在差距。近年来，频繁发生

的雾霾、沙尘暴、水土流失等生态灾害，实质上都是生

态系统的完整性被破坏、人类与自然发展不和谐的结

果。在环境影响评价的过程中，生态环境的评价研究

相对滞后，主要以定性描述为主，定量化指标较少，在

一定程度上影响了建设项目生态环境影响评价的可

靠性。目前，我国各地环保部门已兴建了环境监测站

点，对各地区的水、空气等生态资源状况进行实时监

测，为环境保护事业作出重大贡献，但是该体系的设

备价格昂贵，并且受到人力资源的限制，难以满足生

态环境评价和动态预测的需要，通过地面调查往往仅

限于单要素评价，缺乏整体性与宏观性，从而影响了

生态环境评价结果的准确性，不能满足我国现阶段生

态环境监测与评价的要求。

面对发展中出现的生态环境问题，我国必须走

“预防为主”的道路。遥感技术作为当今生态环境领

域最为活跃的技术之一，无人机遥感技术给生态环境

影响评价带来了福音，弥补了传统调查手段及卫星遥

感的不足，及时、快速、准确地获得高分辨率空间遥感

信息。通过空间遥感技术与GIS技术的结合，定量分析景观斑块、格局和土地利用空间格局的变化情况，

提高了生态环境研究的广度和深度，推动了生态环境

研究的发展。同时，受到国内外研究者的青睐，也扩

大了无人机遥感的应用范围和用户群。将无人机遥

感系统应用到环境保护领域，可有效提高环境基础数

据资料的时效性、可靠性和精确性，为科学合理地规

划、保护生态环境和资源提供重要的数据支持。

本文就无人机遥感系统、生态环境影响评价概念

及应用情况进行详细综述，旨在为我国生态环境影响

评价的全面性和准确性提供良好的技术支撑。

1概述

1.1无人机遥感系统

无人机（UnmannedAerialVehicle，UAV）遥感系

统是集成无人机技术、通讯技术、遥测遥控技术、遥感

传感器技术、GPS差分定位技术、遥感应用技术及计

算机技术为一体的新型应用性技术。无人机具有重

量轻、体积小，能够通过地面运输快速到达指定区域，

定点起飞降落且对起降场地要求低，具有成本低、机

动灵活等优势。另外，无人机遥感高分辨率及较强的

实时性也是卫星遥感所不及的。

随着我国整体信息科学和相关应用的快速发展，

我国各行业对空间数据的需求也急剧增加。但目前，

对于空间数据，特别是高分辨率空间数据的获取渠道

仍然局限于外界采购，例如国外卫星遥感、大飞机航

拍等，造成了数据重复采集，资金耗费等结果。微型第2期王晓臣等：无人机遥感技术在生态环境影响评价中的应用研究

无人机低空摄影测量作为一项空间数据获取的重要

手段，正是为适应这一需要而发展起来的一项高新技

术，能够很好地满足现阶段我国对航空遥感业务的迫

切需求，对陈旧的地理资料进行更新［1-2］。无人机遥

感技术已经成为全球范围内争相研究的热点课题，已

逐步从研究开发阶段发展到实际应用阶段，有望成为

未来的航空遥感主要技术之一。

1.1.1无人机遥感系统工作原理及流程

无人机遥感系统以低速无人机为空中遥感平台，

搭载不同类型的遥感传感器，如高分辨率的CCD数

码相机、红外扫描仪、多光谱成像仪、轻型光学相机等

获取空间遥感信息，用计算机对图像矫正、加工等后

期处理，并按照一定精度要求制作出正射遥感影像。

无人机遥感系统的工作平台分为四个部分：有效载荷

部分、飞行平台部分、数据链路部分、地面系统部分，

如图1所示。

图1无人机遥感系统工作原理

Fig.1OpertationtheoryofremotesensingsystemofUAV

1.1.2技术路线

（1）前期内业。以监测区地形图为基础，依据监

测区域地形、地貌、自然气候设计航拍方案。主要考

虑因子为控制点、航摄比例尺、重叠度、航摄时间、航

拍高度等。（2）外业工作。选择最佳航摄时间，简易

跑道，在航摄区域布设一定数量的地面控制点，无人

机起飞后即可外业航摄。（3）无人机遥感数据预处

理。整理获取的单幅航片，清除异常航片；整理飞行

姿态数据、曝光点坐标、控制点等数据，通过专业软件

拼接航片生成正射影像图DOM、数字高程模型DEM

等成果，拼接完成的航片纠偏、调色处理。（4）无人机遥感影像的解译与分析。根据需要建立遥感解译

标志，解译景观类型，精确统计各类地块的面积，分析

DEM数据，获取坡度信息等。

1.2生态环境影响评价

在生态环境影响评价方法上，美国的做法比较具

有代表性，以生态系统为研究对象，主要研究人类活

动对生境和动物的影响［3］。现在，人们对水、气、声环

境质量的感知更为敏感、直观，对此的研究比较多。

但生态环境影响评价的对象不像大气、水那样为均匀

介质或单一体系，而是地域性强、类型和结构复杂的

系统，具有较强的地域性特征。通过遥感手段监测工

程项目生态环境，是进行生态环评的前提和基础。无

人机遥感技术应用于生态环境影响评价是必然趋势，

应用前景十分广阔。

2应用

随着遥感技术和生态学理论的不断进步，无人机

遥感技术正凭借其机动灵活、高时效、高分辨率、云下

作业的特性在生态环境影响评价中发挥着越来越大

的作用。另外，无人机遥感系统可实现大区域、长航

时、定点、定区域监测，快速获取项目环境评价因子在

空间分布及差异规律，节省了大量人力、物力、财力，

具有较高的经济效益和社会效益。

国内许多学者研究了无人机遥感系统已成功应

用到环境保护的很多领域，就目前生态环境影响评价

应用方面如三峡工程、京沪高铁、武广高铁环保验

收［4］、风电场、煤矿等大型工程。本文以不同类型工

程为研究对象进行说明。

2.1道路建设工程

铁路或公路建设项目由于环境线长，地域复杂，

施工过程形成的便道使自然生态系统分割，导致自然

景观破碎。在项目建设过程中，对植被的影响主要是

占用土地，从而对自然景观造成影响。若以现场调查

的方法评价势必缺乏对沿线生态环境的宏观把握。

京沪高铁的环保验收工作启动了无人机遥感调查监

测，清晰地观测到安全防护区内的居民拆迁情况，取

弃土场占地、施工便道、路基填筑、工程临时占地植被

恢复情况等，使建设项目竣工环保验收工作的效率得

以数十倍地提升。同期，借助GIS空间分析方法，对

京沪高铁镇江南段区域的景观格局进行了定量分析，

如图2所示。17环境影响评价第37卷

图2京沪高铁无人机遥感影像景观格局分类图

Fig.2LandscapepatternclassificationfigureofUAVremote

sensingimageoftheBeijing-ShanghaiHigh-speedrailway

2.2水利相关工程

无人机遥感技术在水利工程建设环境影响评价

中也可发挥特殊的作用。水利工程建设的空间布局

不同，形成了不同的施工方式及运营特点，生态环境

信息的不确定性和难获取性是确定生态环评范围的

难点，从而使生态环境影响定量评价变得困难。通过

无人机遥感的高分辨率、灵活机动的特性，实现点线

面相结合的时空监测，及时发现水利工程建设导致的

土地植被变化，土地盐渍化、淹没范围、库尾淤积等生

态环境问题，预测不良发展趋势，提供宏观的科学数

据和决策依据。还可进行大型工程建设施工监测工作，为工程建成后的环境影响回顾性评价提供完整

的数据。

利用无人机遥感监测建设项目的水土保持，通

过影像成果绘制出项目各个分区边界线，准确计算

分区扰动土地面积；提取各分区植被覆盖度和土地

利用信息；分析DEM数据，获取坡度信息，判别各区

土壤侵蚀强度，计算施工期间弃渣量等。将这些因

子的属性作为建立GIS数据库的水土流失本底数

据，真实直观地反映项目水土流失现状及隐患，有助

于了解项目水土流失发展趋势，以便做好区域水土

保持规划工作。

2.3矿产开发工程

矿产开发是对自然界的强烈改造活动，破坏了生

态系统土地利用方式、能量流动的过程，导致景观格

局发生巨大变化。就煤矿而言，采煤使土地塌陷、水

土流失加剧、土地退化严重、地下水位下降、生态环境

恶化。无人机遥感系统可以智能、快速地获取环境空

间遥感信息，有利于客观地评价建设项目的生态环境

影响，继而提出生态影响的恢复、防护和管理措施。

为配合凌河治理工作，辽宁省环境与航空应用工

程中心开展了无人机低空摄影测量，完成了阜新细河

流域70余平方公里煤矿场地污染环保调查，精确地

统计出了受污染土地面积，掌握了细河流域的污染状

况，详细判别出了污染源的分布，据此制定了细河流

域环境综合整治方案，为“净土工程”的顺利推进提

供了准确的基础数据，如图3所示。

图3阜新煤矿场地污染无人机遥感正射影像

Fig.3UAVremotesensingortho-photomapofFuxincoalmineareapollution27

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论无人机遥感技术在环境保护领域中的应用

论无人机遥感技术在环境保护领域中的应用

论无人机遥感技术在环境保护领域中的应用

随着现代科技的不断发展，无人机技术在各个领域得到了广泛的应用。无人机遥感技术在环境保护领域中发挥着重要作用。通过搭载各类传感器和设备，无人机可以对地面、水面和空气等环境进行高效、全面的监测和检测，为环境保护工作提供了新的手段和技术支持。本文将就无人机遥感技术在环境保护领域中的应用进行探讨。

一、监测大气环境污染

无人机遥感技术可以通过搭载气象传感器和气体检测设备，对大气环境中的污染物进行实时监测和采样。它可以飞越污染源周边地区，快速获取大气污染物的分布情况，包括二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等。通过数据传输和处理，可以实现对大气环境质量的实时监控和预警，为环境保护部门提供重要的监测数据和科学依据，并及时制定相关的治理措施。

二、监测土壤和水质污染

无人机遥感技术还可以通过搭载多光谱及红外传感器，对土壤和水体的污染情况进行高效监测。对于土壤环境，无人机可以利用其高空航拍优势，对农田、园区、工业用地等进行高分辨率的影像获取和数据采集。通过分析这些影像数据，可以准确识别土壤质量、植被覆盖、土地利用情况等指标，及时发现土壤污染点和植被病害，为土地资源的保护和管理提供重要的技术支持。

对于水质环境，无人机可以通过水下相机和水质传感器，实现对海域、湖泊、河流等水体的远程监测和勘测。它可以实时观测水域情况，检测水质的PH值、浊度、溶解氧等指标，帮助环保部门及时了解水域污染状况，采取有效的保护措施。

三、监测生物多样性

在生物多样性保护方面，无人机遥感技术也有着独特的应用价值。通过搭载红外相机和热成像设备，无人机可以对野生动植物进行远程监测和调查，特别是在荒野和密林等环境中，无人机具有无与伦比的航拍优势，可以发现珍稀物种的踪迹、生存状态等信息，并及时发现野生动物的活动轨迹和生态习性，为保护罕见物种、保护自然生态环境提供了新的技术手段。

论无人机遥感技术在环境保护领域中的应用 2

论无人机遥感技术在环境保护领域中的应用 2

论无人机遥感技术在环境保护领域中的应用

一、大气污染源探测

空气质量直接关系到人们的健康和生活质量，因此大气污染控制是重要的环境问题。而无人机遥感技术可以在不受地形和人为干扰的情况下，对大气中颗粒物和气体等污染物进行高效、细致的监测。例如，采用小型激光雷达、红外相机和光学成像仪等传感器，可以实现对车辆排放、工业排放等污染源的高分辨率探测和监测。同时，无人机还能够飞行到大气层的高空，获取更广阔的监测范围，提高监测精度和效率。

二、水体污染监测

水资源是人类生存所必需的资源，而水体污染不仅会影响人类健康，还会破坏水生态环境和水资源循环利用。在水体污染的监测中，无人机遥感技术同样具有优势。无人机可以搭载水质监测器、水质采样器等传感器，实现对水体温度、PH值、溶解氧量和含氮、含磷等指标的实时监测，同时还可以进行水体的高空成像，通过高精度影像勘测技术，检测水体表面的污染程度和种类，提供重要的数据支持，为相关部门的环境保护决策提供参考。

三、生态环境调查

无人机遥感技术在生态环境调查方面也有广泛的应用。例如，通过利用无人机的多光谱和高光谱成像探测技术，可以实现对植被生长状态、土壤含水量等细致的测量和分析。将无人机与地理信息系统等技术相结合，可以对湿地、森林、草原等生态系统进行全面调查和监测，为环境保护提供数据支持。

综上所述，无人机遥感技术在环境保护领域中的应用前景广阔。未来，随着无人机技术的不断发展和降低成本，无人机在污染控制、资源管理和生态保护等多个领域的应用将会越来越广泛。我们期待无人机遥感技术能够为实现可持续发展和保护地球环境做出更大的贡献。

基于无人机的热红外遥感技术在环境测绘中的应用

基于无人机的热红外遥感技术在环境测绘中的应用

基于无人机的热红外遥感技术在环境测绘中的应用

无人机技术的迅速发展使得无人机在多个领域中发挥着越来越重要的作用。其中，基于无人机的热红外遥感技术在环境测绘中的应用尤为引人注目。本文将探讨该技术在环境测绘中的意义，以及其在农业、城市规划和环境监测等方面的具体应用案例。

无人机热红外遥感技术的应用主要基于热红外相机。热红外相机可以感知物体的红外辐射，通过记录物体的温度分布图像，从而对物体进行非接触式的测温和监测。相较于传统的观测方法，无人机热红外遥感技术具有快速高效、低成本、广覆盖等优势。

首先，在农业领域中，无人机热红外遥感技术可用于作物的病虫害监测和灌溉系统的优化。通过无人机搭载的热红外相机，可以快速扫描整个农田，检测出可能存在的病虫害区域。这样的及时监测可以帮助农民采取针对性措施，减少病虫害的损失。同时，热红外技术还可以检测土壤的温度分布，为灌溉系统的合理运行提供参考依据，节约用水资源，提高灌溉效果。

其次，在城市规划方面，无人机热红外遥感技术可用于建筑能效评估和热岛效应研究。通过扫描城市建筑物，无人机可以获取不同建筑物的热量分布图像，根据这些图像可以评估建筑的能源利用效率。这些数据可以为城市规划者提供有关建筑节能改造和城市热岛效应的信息，帮助制定更加合理的城市规划和绿化政策。

此外，在环境监测方面，无人机热红外遥感技术可以用于水质监测和环境异常检测。通过无人机搭载的热红外相机，可以对水体进行快速扫描，检测水体的温度分布和异常情况。这对于湖泊和河流的水质监测以及水体污染事件的快速响应具有重要意义。同时，热红外技术还可以用于检测大气中的有害气体排放和地下油气泄漏等环境异常情况，提高环境监测的准确度和效率。 综上所述，基于无人机的热红外遥感技术在环境测绘中的应用具有极大的潜力和意义。它可以在农业、城市规划和环境监测等领域中发挥重要作用，帮助人们更好地了解和保护环境。随着技术的不断进步，我们相信无人机热红外遥感技术将持续推动环境测绘领域的发展进步，为我们未来的生活带来更多可能性。

遥感技术在生态环境监测中的应用与效果评估

遥感技术在生态环境监测中的应用与效果评估

遥感技术在生态环境监测中的应用与效果评估

近年来，随着人类对环境问题的关注日益增多，生态环境的监测与评估成为人们重要的任务。传统的监测方法往往存在着过于依赖人力和时间成本高昂等问题，而遥感技术的崛起为生态环境监测带来了一次技术革新。本文将探讨遥感技术在生态环境监测中的应用，并对其效果进行评估。

首先，遥感技术在生态环境监测中的应用范围十分广泛。遥感技术主要通过获取遥感图像，通过对图像进行解译与分析，来获取地表反射率、地表温度、植被指数等信息，进而对环境进行监测。在湿地保护方面，通过遥感技术可以有效地判断湿地范围与水体面积，检测湿地演化与生态变动，对湿地生态保护提供重要的数据支撑。在污染物监测方面，通过遥感技术可以实时获取污染源的信息，迅速发现和监测污染源的扩散情况，有助于尽早采取措施进行治理。此外，遥感技术还可以应用于植被监测、土壤质量评估等环境领域，为生态环境监测提供更为全面的数据支撑。

其次，遥感技术在生态环境监测中的应用效果显著。相比传统方法，遥感技术具有获取范围广、成本低、时间效率高等优势。采用遥感技术进行监测可以迅速获取广泛的信息，降低人力成本，同时具备一定的时效性。例如，利用遥感技术进行湿地监测，可以快速获得湿地范围的变化情况，对湿地的保护与管理提供更及时的参考依据。在污染物监测方面，遥感技术可以在较大范围内同时获取污染源的信息，有效解决了传统方法只能点线面相结合进行监测的问题。此外，遥感技术还可以通过不同的遥感数据融合，提高监测的准确性和可靠性，从而更好地满足生态环境监测的需求。

然而，遥感技术在生态环境监测中仍面临一些挑战。首先是遥感数据的获取和处理问题。遥感数据获取需要依赖高分辨率的卫星观测和其他遥感平台，而这些平台的数据获取成本较高，对设备和技术要求较高，限制了遥感技术的广泛应用。另外，遥感数据的处理也需要专业的解译和分析技术，对专业人才的需求较大。此外，遥感技术在解译和分类等方面仍存在一定的误差，对于复杂环境的监测效果有待提高。