无人机遥感技术在环境监测工作中应用研究.doc

无人机遥感技术在环境监测工作中应用研究 　　随着我国环境保护压力不断增大，环境监测工作任务日趋繁重。传统的环境监测手段监测周期长，监测范围小，缺乏时空上的连续性，难以全面、及时地反映环境质量状况及动态变化情况，已不能满足现代化社会快速发展的需求。无人机遥感技术是继传统航空、航天遥感平台之后的第三代遥感技术。它能够快速获取地理、资源、环境等空间遥感信息，完成遥感数据采集、处理和应用分析。?o人机遥感系统机动、快速、经济等特点迎合了目前环保形势下环境监测工作的新需求，已逐步在实际工作中获得应用，成为不可或缺的环境监测手段之一。 　　1、 无人机分类 　　1.1固定翼无人机 　　固定翼无人机是机翼固定不变，靠流过机翼的风提供升力，与日常乘坐的客运飞机一样，固定翼无人机起飞的时候需要助跑，降落的时候必须要滑行。固定翼无人机具有更高的海拔升限，更快的飞行速度，但对机械加工、气动外型设计要求较高，近年来才在民用领域开展应用。同时，固定翼无人机尺寸相对较大，操控距离较远，负载相对较大，更适用于相对较大区域、大航程及高度的任务要求，比如石油管线巡线、生态红线区现状调查等。 　　1.2多旋翼无人机 　　多旋翼无人机主要靠各个机臂上的螺旋桨旋转翼产生升力来平衡飞行器的重力，让飞行器可以飞起来，飞控人员可通过改变每个旋翼的转速来控制飞行器的平稳和姿态。所以多旋翼飞行器可以悬停，在一定速度范围内以任意的速度飞行。常见的多旋翼无人机主要有四旋翼、六旋翼、八旋翼等机型。旋翼类无人机飞行速度相对较慢，但具有可定点悬停、垂直起降方便、机动性强的特点，在民用领域发展应用迅速。多旋翼无人机一般尺寸较小（直径大多在1、2米以内，某些能达到几米），操控距离较近（一般几公里范围内），飞行高度较低（几百到上千米），负载较小（几公斤到几十公斤，多旋翼有效负载大多在10公斤以内）。 　　两种机型的各有优势，能够适用于不同飞行任务，在价格方面，固定翼无人机售价在十几万到几十万不等；旋翼无人机在几千到几万之间均可买到。 　　2、无人机遥感系统组成 　　无人机遥感系统的组成通常包括：飞行平台、飞行导航与控制系统、地面监控系统、任务设备、数据传输系统、发射与回收系统、野外保障装备以及其他附属设备等 　　2.1飞行平台 　　无人机飞行平台即无人机本身，是搭载导航器、传感器等设备的载体。飞行平台可搭载多种任务设备获取遥感数据，利用空中和地面控制系统实现遥感影像的自动拍摄和获取，同时实现航迹的规划和监控、信息数据的压缩和自动传输、影像预处理等功能。 　　2.2飞行导航与控制系统 　　飞行导航与控制系统是保证飞行平台以正常姿态工作的系统，包括飞行控制板、惯性导航系统、GPS接收机、气压传感器、空速传感器和转速传感器等部件。目前大多数无人机都安装有自动驾驶仪，无人机升空后即可按照设计好的航线自动工作，无需人为控制。 　　2.3地面控制系统 　　地面监控系统由无线电遥控器、地面供电系统、监控计算机和监控软件等部分组成，用来时刻监视无人机的工作状态，其主要功能为：地面监控站通过数据传输系统向飞行导航与控制系统发送数据和控制指令；接收、存储、显示、回放无人机的高度、空速、地速、方位、航向、航迹、飞行姿态等数据；显示任务设备工作状态，显示发动机转速、机载电源电压等数值；在机载电池电压不足、GPS卫星失锁、发动机停车、无人机失速、飞行姿态数据等误差超限时，发出报警提示。 　　2.4任务设备 　　任务设备是指获取遥感数据的传感器及其控制装置，工作时被固定安装在无人机机身的任务仓内。遥感传感器的控制装置通常与飞行导航与控制系统一体化设计，具有控制载荷定点工作、等时间间隔工作和等距离间隔工作等功能，并可记录工作时刻飞行平台的经纬度、高度和飞机姿态（如横滚角、俯仰角航向角）等数据。 　　3、无人机遥感技术的特点 　　与大尺度卫星遥感技术相比，无人机遥感技术的优势和特点鲜明{4}。 　　3.1响应速度快 　　无人机遥感系统运输便利、升空准备时间短、操作简单，可快速到达监测区域，机载高精度遥感载荷可以在1～2h 内即可获取遥感监测结果。 　　3.2图像分辨率高 　　无人机遥感获技术取图像的空间分辨率可以达到分米级，适用于1：10000或更大比例尺遥感应用的需求。无人机搭载的高精度数码成像设备，还具备大面积覆盖、垂直或倾斜成像的能力。 　　3.3自主性强 　　无人机可按预定飞行航线自主飞行、拍摄、航线控制精度高。飞行高度可以从50m到4000m，高度控制精度一般优于10m，速度范围从70km/h至160km/h，均可平稳飞行，适应不同的遥感任务。 　　3.4操作简单 　　无人机飞行操作自动化、智能化程度高，且操作简单，有故障自动诊断及显示功能，便于掌握和培训；