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礦區生態如何監測 無人機遙感技術顯神通

時間:2020-8-27 17:14:32編輯:未知來源:互聯網欄目:科普名詞點擊數(0)已有0人評論 加入收藏

  “峰峰礦區環保局成立無人機監察領導小組,進行全區違規企業、環境污染等環境綜合監察執法”,“福建泉州市永春縣啟動無人機航拍巡查,查詢天湖山礦區井口500多個”, “河南省禹州市自然資源和規劃局利用無人機航測技術,對700余平凡千米區域進行礦區現狀航測”……

  無人機遙感系統

  無人機駕駛機器簡稱無人機(unmanned aerial vehicle,UAV),是通過無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機,是信息時代的高新技術產物。作為無人機發展的引領產物,無人機遙感(unmanned aerial vehicle remote sensing, UAVRS)技術是以無人機為遙感平臺,集成小型傳感器及輔助設備,形成的具有高靈活性、高時效性的數據采集系統。它將無人駕駛飛行技術、傳感器技術、通訊傳輸技術、導航定位技術等有效結合,已經成為了國土資源測繪、生態監測、精準農業的高效應用技術。

  (圖片來源https://www.itweb.co.za/content/RgeVDvPobbVqKJN3)

  針對不同的應用目的,操作人員搭載不同的傳感器諸如光學相機、成像光譜相機、熱紅外相機和機載雷達等,能夠實現不同種類的數據快速獲取。同時,無需過多專業基礎知識,工作人員便能夠通過數據處理軟件,如Pix4Dmapper、PhotoScan、Smart3D等,實現數據的快速、自動化處理。

  無人機遙感 “走進”礦區

  隨著無人機遙感應用的深入和擴展,使其已經活躍于諸多行業中,成為了科學研究的熱點。自動化程度高、操作簡單、工作效率高的優勢使其成為礦區的‘新寵’??茖W研究表明,在地形測繪、三維建模、生態環境監測、礦區地質災害預警上,無人機遙感都表現出了巨大潛力。目前,以無人機搭載光學相機的應用最為廣泛。通過地理位置校正,利用無人機能夠在幾個小時內獲取厘米級的地形和三維模型,這與傳統的測量方式相比,節省了大量人力物力。

  (圖片來源http://ukutech.com/applications-drones-mining)

  此外,獲得的高分辨率的正射影像能夠對礦區土地利用類型、地表裂縫、違建廠房等實現精準識別。同時,成像光譜相機和熱紅外相機也出現在礦區生態環境研究中。利用光譜相機的獲取礦區的豐富光譜信息能夠對礦區進行綠度提取、復墾效果驗收,利用熱紅外相機進行煤火探測、溫度異常提取等。

  未來,無人機遙感在礦區的路會走多遠?

  當前,持有無人機遙感系統的產業基地、科研院所數量正在逐漸增大,與無人機遙感相關的科學研究、具體應用也在呈爆發式增長。無人機的性能(高荷載、長續航、完善的避障功能)、價格體系(消費式無人機的涌現)、功能(如配備RTK系統的無人機的出現,能夠減小地面布設控制點的繁瑣工作量)都在逐步提高,搭配的傳感器也在朝著集成化、小型化、高性能發展。

  但是,相比于其他領域而言,無人機遙感在礦區的應用仍然處于初級階段。浙江大學研究員肖武利用文獻統計軟件分析表明無人機在礦區的應用在2015-2018年僅有40篇文獻記錄被web of science核心數據庫檢索。對于小型礦區而言,無人機遙感仍然算是一個“黑科技”,側重于科學研究層面而缺少廣泛的實際應用。然而,它是否能夠像GNSS技術開啟土地調查新時代一樣普遍應用于礦區,這仍然值得引入思考。

  參考閱讀:

  1.湯伏全,蘆家欣,韋書平,等.基于無人機LiDAR的榆神礦區采煤沉陷建模方法改進[J].煤炭學報,2020.45(7):2655-2666.

  2.宮傳剛,卞正富,卞和方,等.基于無人機與植被指數的排土場DEM模型構建關鍵技術[J].煤炭學報,2019.44(12):3849-3858.

  3.胡曉,李新舉.基于無人機的高潛水位煤礦區沉陷耕地提取方法比較[J].煤炭學報,2019.44(11):3547-3555.

  4.肖武,陳佳樂,趙艷玲,胡振琪,呂雪嬌,張碩.利用無人機遙感反演高潛水位礦區沉陷地玉米葉綠素含量[J].煤炭學報,2019.44(01):295-306.

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