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无人机遥感海洋监测技术及其发展策略

周雄
  
建筑创作
2022年3期
盐城市海洋环境监测中心 江苏盐城 224000

【摘  要】近几年,无人机遥感技术正在不断完善,应用领域显著扩展。现阶段无人机遥感在海洋监测中的应用已经愈加成熟,并取得了显著成果。本文将重点对无人机遥感海洋监测技术及其发展进行研究,对其在海洋监测中的优势予以说明,旨在为海洋资源的开发提供帮助。

【关键词】无人机遥感;海洋监测技术;发展策略

我国海洋面积大、范围广、复杂性强,海洋监测一直都是难度较高的工作,但自从无人机遥感技术应用后,利用其自身长距离无线电波通信、小巧灵敏、信息获取准确性强、环保性优良等特点,有效解决了海洋监测中存在的问题,加强了监测数据的准确性,为日后海洋资源的开发和保护提供了重要的帮助。

1无人机遥感技术概述

无人机遥感技术顾名思义,是由无人机技术和遥感技术融合形成的。前者能够利用无线电报传输和接受信号,指挥无人机自动完成监测工作,整体智能性相对较高,适用于各种复杂的监测环境,成本低廉、操作简便、环境影响小、适应性强,即使在一些危险的环境下也能够保证监测工作的质量。无人机技术在应用过程中,采集数据的分辨率较高,清晰度强,可使作业人员了解被测区域的具体情况,并给出有效的处理措施,属于新型探测技术,是在电磁波理论指导下,对远距离物体实行探测的重要技术[1]。无人机技术可通过监测物体紫外线活动特征判断具体情况,提高识别率。遥感技术的高分辨率能够帮助监测人员实时精准了解被测物体或区域特点,完成数据收集和处理。将两种技术融合在一起,并应用到海洋监测中,对于了解海洋现有资源有着重要意义。

2新时期海洋监测无人机应用需求

2.1资源环境监测

我国海岛资源是较为丰富的,渔业发展快速,但存在的问题也不断增多,海洋破坏和污染现象也越来越严重。在这种情况下,若想加大海洋保护力度,除要有针对性地提出相关解决措施外,还需加大对海洋的巡查力度,及时发现问题,开展研究探讨,给出合理的改善方案,保护海洋资源环境。无人机遥感技术可为海洋资源环境监测提供保障,不用担心面积过大、人员分布不均带来的问题,加强监测的全面性与科学性,确保数据资料获取效果,进而加快治理速度。

2.2周边环境的动态监控及执法

因海洋工程量相对较大,存在的违规占用、违法打捞等不良情况相对较多,这给海洋环境发展带来了较大的负面影响。为此,就需要对海洋活动及周边环境展开实时监测,获取精准数据,加大执法力度,这时需要利用无人机遥感技术,做好范围内信息影像的直观获取,保护海洋及其周边环境,真正的发挥执法部门的作用。

2.3突发情况应急处理

受到自然灾害的影响,海洋事故发生频率也在不断增加,传统海上救援工作因为速度缓慢,范围受限,海洋事故发生后很难在短时间内得以有效控制,存在高危险、高污染现象,破坏了海洋资源和环境。如油轮泄露,带来的污染范围是相当巨大的。而无人机遥感技术应用后,面对突发状况可快速予以识别,获取资料,再加上自身灵活性高的特点,可进一步加强海洋监测效果,优化突发应急事故的处理效率。

3无人机遥感航摄作业的流程

3.1资料搜集

在无人机遥感海洋监测工作落实前,需要先对测区内的信息资料进行搜集和掌握,对现有的航摄资料、周边环境数据实行分析和探讨,结合地形图、交通图、海洋功能图等做好科学划分,为后续无人机遥感监测工作的开展提供可靠的数据支持,合理规划监测方案,确定坐标参数,获取更加精准实时的数据信息。

3.2控点布测

常规像片控制点的选择与布点方案规划需要严格按照现有的规范要求进行。而对于海洋这一复杂区域来说,控制点的选择与布设存在较大难度,需要考虑到主点与标准点位落水情况,确定高程误差及布点要求,以保证后期监测活动的顺利进行。为此,在控点布测过程中,应对空三测量及立体测图加以了解,在其条件符合的情况下,根据形状、植被、登岛要求等展开综合考量,保障控制点设置的合理性。另外,在控点布测上,还需对区域的自然地理环境加以了解,根据难易程度合理划分区域,对控制点展开合理规划,保证不同区域内信息获取的准确性[2]。如困难区域内,为增强控制点布设的合理性,可结合区域网形状及分布特点,以立象的方式,确定控制点数量和分布位置,满足监测需求。

3.3航摄

开展现场无人机航摄作业时,操作人员需要先对具体流程工序予以了解和掌握,明确无人机遥感系统、地面监测平台、动力系统、飞行控制系统的运行要求,并实行细致检查,确保各系统的稳定运行。之后再结合区域特点及气候变化特征,确定航摄路线及飞行半径。对于非操作人员来说,需要对无人机数据存储容量、GPS接收功能予以检查和确定,保障作业的有效落实。无人机飞行方向需要结合降落场地地形、风向等加以综合考量,起飞后在自主飞行模式下,在视距内按照事先预定的航线飞行几分钟,观察无人机遥感系统是否正常,判定正常后飞往摄区进行航射,否则降落检查。

4无人机遥感海洋临测技术的发展策略

4.1灾害监测

随着海洋自然灾害发生频率的增加,如风暴潮、赤潮等,对沿海居民生活及生产活动造成了较大威胁。虽然针对这一情况有给出相应的人工监测方案,但因为海洋环境的复杂性,人工监测的完整性很难得到把控,灾害事故仍在继续。再加上人工作业中很容易因为操作失误产生偏差,灾害事故的处理效率不高。而使用无人机遥感技术摄取灾害影像,搭配影像设备录取海洋视频,则可获取灾害的具体情况,获得更加全面的灾害信息,为灾前预报和灾害监测提供帮助。

4.2海洋测绘

受到自然环境、人为因素的影响,港口、河流入口及交界位置会存在较大的地形地势变化,如果在不了解的情况下,继续开展开发作业,如填海造地、扩大养殖业范围等,很容易加剧这一变化特征,这样在自然环境作用下,会对该类区域造成较大破坏,并直接影响海岸区域的合理规划和处理。使用无人机对海洋实行监测,比传统的监测方法更快更好,无人机技术能够对海水的区域范围予以扩大,以获得具有更高分辨率的遥感数据,完成海洋数据分析[3]。具体来说,主要表现在以下几方面:

一是海冰监测。海冰是海洋冬季内较常出现的灾害之一。无人机遥感技术的应用能够对海冰分布范围、类型加以快速了解,提供精准的预报信息。常见的海冰灾害以冰山、冰块、新冰为主,不同类型海冰的形成原因各不相同,利用无人机遥感技术可对其予以准确了解,并记录整个形成和消亡过程,为海洋环境管理提供依据。

二是赤潮。赤潮在近几年发生频率增加,利用无人机遥感技术可对其发生时间、范围、地点进行准确预报,加快处理进程。

三是动力监测。风力、波浪、潮流是海洋的主要动力,RS、GPS技术的应用可对海洋动力信息加以准确了解和掌握。SAR技术建立的DEM模型,也能够对风暴潮的到来实行提前预测和分析,而无人机技术在其中的作用更多的是对海岛礁的监测。结合这些资料数据,能够对海洋动力有更加精准的了解,做好预防和管理。此外,利用无人机遥感影像提取海岸和港口的信息,与GIS技术相结合,对海洋的面积和变化情况实行分析预测;利用无人机搭载对填海造地工程加以指导。

4.3海洋参数反演

掌握海表温度、海面湿度等参数,对于判断全球气候变化有着重要意义。无人机遥感技术的应用,可实现海洋全年候的监测和了解,利用获取的海洋参数,对全球气候变化特征进行推演,给出科学的预测信息,以此为后续活动开展提供依据。无人机遥感技术还可对海洋重点区域实行监测,为卫星遥感监测提供更多辅助支持,以提供关于海洋异常变化、生物环境变化以及海洋盐度变化的具体数据,为海洋研究提供数据参考。同时,无人机获取的海洋环境参数还可以为海上油气平台建设提供关键的信息与数据支持。

4.4海洋事故监管

无人机遥感系统下,高分辨率影像及自动跟踪设备的应用,能够对肇事船只所在位置进行定位了解,加快海上搜救速度,保护人员的生命安全。同时,该技术可快速处理事故导致的海洋环境污染和资源浪费问题,加快信息捕捉和处理速度,保护海洋环境,为后续资源开发提供依据。此外,无人机遥感技术的应用,可在监测中降低对自然环境带来的不良影响,即使是在恶劣条件下,也能够保证事故处理的有效性,降低危险等级。

5结束语

无人机遥感海洋监测工作的开展,具有灵活性高、实效性强、应用价值深远、保护效率高等特征和优势,能够有效处理海洋环境污染和资源浪费问题,加大对海洋的开发和保护力度,减少危险事故的发生,进而为周边生态环境发展及人们的生产生活带来有利的帮助。

参考文献

[1]许欣欣.无人机遥感海洋监测技术及其发展[J].科技传播,2019(7):2-2.

[2]方德涛,刘珊珊,张笑.低空无人机遥感系统在海岛潮间带监测中的应用[J].北京测绘,2019,33(1):5-5.

[3]崔胜涛.海域和海岛无人机遥感监视监测系统的研究与应用[J].测绘与空间地理信息,2019,42(7):3-3.

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