無人機環(huán)境監(jiān)測技術如何應運而生
當前，我國多地區(qū)面臨大氣環(huán)境質量改善巨大壓力。對此，業(yè)內人士表示，只有精確找到本地污染物排放來源，結合地理、氣象、環(huán)境衍生等眾多原因綜合分析，才能實現(xiàn)大氣污染治理精準決策和快速應對。
但由于大氣污染具有涉及區(qū)域范圍較大、區(qū)域之間污染物傳輸量大、污染源種類多、污染因子相對復雜等特點，環(huán)境監(jiān)管難度非常大。傳統(tǒng)的空氣自動監(jiān)測站的站房用地面積大，加上其成本及后期運營費用較高，因此很難進行大面積、精密化布點，并且基本上“說不清污染來源“。即使花大價錢采取空氣監(jiān)測站加密的方式進行監(jiān)控，但以點位進行布置的監(jiān)測數(shù)據(jù)始終很難判斷污染源遷移和擴散情況，更無從確定污染發(fā)生的直接源頭。
地方政府需要一套快速、高效監(jiān)測系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，克服人工、視頻、監(jiān)測站等監(jiān)管存在的數(shù)據(jù)支撐不足等問題，實現(xiàn)精準監(jiān)控，以滿足大氣污染治防治需求。
“大區(qū)域”“精準”“高效快速”，無人機技術仿佛就是面對這樣的關鍵詞而生的。
無人機在大氣環(huán)境監(jiān)測方面的應用，目前主要有以下三個方向
一、無人機+可見光相機
目前在環(huán)保方面應用最廣的，就是傳統(tǒng)的無人機+可見光云臺， 不可否認，單純的相機甚至變焦相機已經(jīng)能夠給環(huán)境監(jiān)測帶來新的思路，但是可見光相機對大氣污染物的觀測僅停留在拍照、視頻階段，缺乏精準監(jiān)測數(shù)據(jù)作為支撐，并且受光照、雨霧、攝像頭低分辨率等因素的影響，只能對污染濃度較大的可見性污染源如黑煙囪、秸稈焚燒等進行監(jiān)控。 常規(guī)可見光載荷在環(huán)保方面只能算是錦上添花，環(huán)監(jiān)人員難以有效的進行使用，買回來，用不著，最后只會淪為展示道具。
二、搭載紅外成像儀的無人機
在環(huán)保應用方面，搭載紅外成像儀的無人機，可以使無人機在夜間條件下進行監(jiān)測，熱像儀的熱分布可視化、測溫等特性能夠較有效地發(fā)現(xiàn)夜間生產(chǎn)的企業(yè)，可作為遏制夜間偷排的一種手段。 某企業(yè)日間（可見光）和夜間（熱成像）風機影像 但是熱像儀同樣受到環(huán)境條件的影響過大，并且，不同種類的企業(yè)的熱分布形式不一、排放溫度與排放量沒有必然的關聯(lián)，相關模型復雜需要長久的比對和監(jiān)測才能得出檢測結論，難以滿足環(huán)監(jiān)的迫切需求。
三、無人機+氣體傳感器
“無人機+氣體傳感器”即通過無人機搭載多種因子（如VOCs、SO2、PM2.5）的高精度氣體監(jiān)測傳感器或者氣體采集裝置，在測區(qū)進行大范圍的巡查，以尋找污染特征因子的監(jiān)測方式。 隨著技術的進步，便攜式傳感器精度已經(jīng)達到可以接受的程度，尤其基于光離子化檢測器(PID)方法的傳感器，其檢出限、精度甚至可以達到ppb級別，已經(jīng)足夠滿足測量大氣污染物濃度的要求。
ISweek工采網(wǎng)推薦的英國alphansense傳感器，專門為大氣監(jiān)測領域推出了環(huán)境空氣質量傳感器，包括有毒氣體傳感器A4/B4系列、光離子氣體傳感器PID-AH以及PM2.5、PM10傳感器OPC-N3，目前已在大氣監(jiān)測領域得到了廣泛的應用。
在理論支撐方面，長江學者彭仲仁教授帶領的上海交通大學智能交通與無人機應用研究中心早在2011年已經(jīng)對無人機在空氣監(jiān)測方面的應用進行了研究，其《基于無人機（UAV）技術的城市空氣質量4-D監(jiān)測研究》、《基于無人機觀測的PM2.5垂直分布規(guī)律研究》等多篇論文已經(jīng)被多次引用。
在實際應用方面，目前成都、唐山、寧夏等地區(qū)率先使用無人機進行監(jiān)測，協(xié)助環(huán)監(jiān)執(zhí)法，同時環(huán)監(jiān)大隊根據(jù)無人機的發(fā)現(xiàn)進行查處了不少違法企業(yè) 。
根據(jù)目前的無人機環(huán)境監(jiān)測發(fā)展趨勢，無人機搭載氣體傳感器是最快的發(fā)展防線。
在監(jiān)測結果呈現(xiàn)上，無人機+氣體傳感器數(shù)據(jù)呈現(xiàn)可視化，還不夠
環(huán)境監(jiān)查執(zhí)法非常講究時效性，企業(yè)的違法偷排情況可能只會出現(xiàn)在某個時間段、甚至只是某一個瞬間，這也是環(huán)監(jiān)取證難、執(zhí)法難的原因之一。 無人機氣體傳感器在大氣污染調查工作中會得到大量的實測數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)利用excel進行數(shù)據(jù)分析與管理的辦法不僅無法直觀展現(xiàn)污染物的空間分布形態(tài)，大量的數(shù)據(jù)需要多個工作日的處理和分析才能得出相關結論，難以為下一步的監(jiān)測管理和治理工作提供決策支持。而可視化處理能夠充分挖掘數(shù)據(jù)隱含的空間關聯(lián)，揭示氣體污染物的遷移轉化規(guī)律，有助于科研人員、監(jiān)察機構、科學直觀地判讀與分析大氣污染情況， 高效快速的檢測方式可為后續(xù)的一系列的治理措施提供支撐依據(jù)，節(jié)約人力成本。
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