為確保南水北調(diào)東線水質(zhì)安全，揚(yáng)州市環(huán)境監(jiān)測中心站提出建立天空地一體化環(huán)境監(jiān)測預(yù)警重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)想，獲得了江蘇省環(huán)保廳和國家環(huán)境保護(hù)部的支持。
近日，國家環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心與揚(yáng)州市環(huán)境監(jiān)測中心站合作承擔(dān)了無人機(jī)遙感監(jiān)測試飛任務(wù)，采用多機(jī)型、多載荷的實(shí)驗(yàn)演示，以滿足未來各種遙感監(jiān)測的需求。
無人機(jī)監(jiān)測可以做什么？
作為天空地一體化監(jiān)測的重要組成部分，無人機(jī)環(huán)境遙感監(jiān)測究竟能做什么？相比較傳統(tǒng)監(jiān)測、衛(wèi)星遙感監(jiān)測，它又有哪些優(yōu)勢和不足？未來揚(yáng)州將如何建設(shè)天地空一體化監(jiān)測體系？
“我們提出無人機(jī)遙感監(jiān)測最初是圍繞南水北調(diào)東線水質(zhì)安全這個(gè)中心任務(wù)來開展的。無論是衛(wèi)星還是無人機(jī)，最終目的不是順利上天，而是完成某項(xiàng)監(jiān)測任務(wù)，這樣就需要搭載能完成任務(wù)的設(shè)備，這個(gè)設(shè)備就叫做任務(wù)載荷。對于無人機(jī)環(huán)境遙感監(jiān)測而言，任務(wù)載荷就是特定的傳感器。無人機(jī)只是一個(gè)運(yùn)載傳感器的平臺，其核心就是搭載的設(shè)備，我們習(xí)慣地稱呼這些設(shè)備為‘眼睛’，我要去看什么，要去發(fā)現(xiàn)什么，都需要這些‘眼睛’來完成。”市環(huán)境監(jiān)測站工程師孫小平介紹。
據(jù)悉，這次演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了4個(gè)應(yīng)用演示項(xiàng)目。從任務(wù)載荷的角度來說，一是可見光傳感器，相當(dāng)于高分辨率的航拍，主要是針對引水河道兩岸和水體的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行航拍監(jiān)視；二是熱紅外傳感器，用于監(jiān)視企業(yè)偷排行為，為環(huán)境執(zhí)法提供技術(shù)支持和依據(jù)；三是微型合成孔徑雷達(dá)載荷，不受天氣和日光的限制，針對禁漁期湖泊的漁政執(zhí)法；四是多光譜傳感器，針對生態(tài)環(huán)境遙感。
“機(jī)型需要和任務(wù)載荷進(jìn)行集成搭配，因?yàn)榇舜卧囷w要完成4項(xiàng)任務(wù)，所以就采用了4種機(jī)型，分別為滑跑滑翔型、彈射起飛滑橇降落型、手拋傘降型和旋翼直升機(jī)。”孫小平解釋道，4種試飛機(jī)型可分為旋翼與固定翼，前3種是固定翼飛機(jī)，第4種是旋翼飛機(jī)；從動力來看，前兩種機(jī)型是油動的，后兩種機(jī)型是電動的。
“這次演示實(shí)驗(yàn)主要在江都水源區(qū)和高郵新民灘兩個(gè)地點(diǎn)開展，除了合成孔徑雷達(dá)由于電磁兼容問題未能運(yùn)作外，4種機(jī)型和其他3種任務(wù)載荷都成功達(dá)到了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)演示成果。如固定翼無人機(jī)搭載高分辨可見光相機(jī)在500米高度按照預(yù)先設(shè)定的航線程控自主巡航，以0.1米的高空間分辨率對包括抽水站在內(nèi)的芒稻河引水河道區(qū)域進(jìn)行遙感拍攝，發(fā)現(xiàn)了一些風(fēng)險(xiǎn)源，以及至少兩艘船舶的燃油泄漏航跡。新民灘發(fā)現(xiàn)的4處廢水排放口是手拋機(jī)搭載熱紅外相機(jī)在夜間遙感監(jiān)視時(shí)發(fā)現(xiàn)的。”孫小平介紹。
航空遙感監(jiān)測好在哪里？
相對于衛(wèi)星遙感，無人機(jī)航空遙感更適合精細(xì)化的遙感監(jiān)測，適合單體環(huán)境事件和地方層面、局部區(qū)域的遙感監(jiān)測需求。
針對目前環(huán)境問題的復(fù)雜性，孫小平認(rèn)為，環(huán)境監(jiān)測要堅(jiān)持傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測與現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測手段相結(jié)合的發(fā)展方式。
“就環(huán)境監(jiān)測而言，我們希望環(huán)境問題的演化或者變動，都能在我們的監(jiān)視范圍之內(nèi)。傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測著重于發(fā)現(xiàn)污染成分和環(huán)境因子的變動，但是有比較大的局限，一是效率比較低，比如傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測，從規(guī)劃論證監(jiān)測點(diǎn)，到現(xiàn)場取樣，再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行樣品處理，做各種指標(biāo)的分析，到最后形成監(jiān)測報(bào)告，會有一個(gè)很長的周期；二是時(shí)空覆蓋不夠，從時(shí)間上來說，正是由于周期較長，所以難以做到密集頻次的覆蓋。而環(huán)境的變化往往隨機(jī)性很強(qiáng)，難以捕捉到污染問題。從空間上來說，針對體量比較大的環(huán)境系統(tǒng)，一些環(huán)境指標(biāo)的差異非常巨大，而我們只是取了一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)樣品，這些樣本并不能代表整體環(huán)境狀況。”孫小平介紹。
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