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無人機遙感技術論文范文1

關鍵詞：無人機航攝技術；土地綜合整治；動態(tài)監(jiān)測

1 引言

土地綜合整治是國土資源工作的重要組成部分，是確保我國糧食安全、提高糧食綜合生產(chǎn)能力的有力支撐，是一項涉及面廣、實施時間長、管理程序復雜的系統(tǒng)工程，對保證國民經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)耕地總量動態(tài)平衡，加速農(nóng)業(yè)、農(nóng)村現(xiàn)代化有著不可替代的作用?，F(xiàn)階段，我國土地綜合整治事業(yè)正處于管理模式調(diào)整和管理水平提高的關鍵時期。如何建立一套科學的監(jiān)管體系，確保土地綜合整治專項資金發(fā)揮預期績效，全面完成國家補充耕地計劃和項目建設任務，讓項目長期發(fā)揮效益，促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，已成為我國當前土地開發(fā)整理工作的一項首要任務。

2 無人機航攝系統(tǒng)簡介

2.1 無人機航攝系統(tǒng)組成

無人機航攝系統(tǒng)主要由飛行控制系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)、航拍攝像系統(tǒng)和影像處理軟件四部分組成。

2.2 無人機航攝系統(tǒng)的特點

（1）低空飛行，空域申請便利。飛行系統(tǒng)升空準備時間短，操作簡單，運輸便利。

（2）系統(tǒng)可快速獲取超高分辨率數(shù)字影像和定位數(shù)據(jù)，可針對特殊監(jiān)測目標搭載全色波段、單波段、多波段等傳感器，并可進行多角度攝影。

（3）系統(tǒng)為多種小型遙感傳感器提供了良好的搭載平臺，如探地雷達、熱成像儀、氣象傳感器、合成孔徑雷達等，易于拓展監(jiān)測功能，以滿足多種快速監(jiān)測所需。

（4）系統(tǒng)的置建費用較低，運營成本、維護成本和操作手的成本遠遠低于載人機系統(tǒng)。

3 試驗方案

3.1 試驗區(qū)概況

本文選擇寧鄉(xiāng)縣大成橋鄉(xiāng)土地整理項目作為試驗。該項目位于寧鄉(xiāng)縣大成橋鄉(xiāng)東北角區(qū)域，屬丘陵地區(qū)。土地綜合整治面積4km?，分割成四小塊，如圖1所示。

3.2 試驗目的

采取航空攝影方式獲取不同時間階段的地面影像資料和數(shù)字線劃圖，通過數(shù)據(jù)變化分析對比對土地整治項目全過程實施動態(tài)監(jiān)控。

3.3 試驗方案流程

本次實驗方案主要分為“事前、事中和事后”三個階段，使其達到“事前預控、事中監(jiān)控和事后驗控”的效果。試驗方案流程如圖3所示。

由于實驗區(qū)域范圍不發(fā)生變化，因此在進行航線設計時只做一套方案，采取對項目區(qū)進行3次航飛，分別為規(guī)劃設計前航飛一次、施工過程中航飛一次、竣工后航飛一次。如圖2所示：

4 動態(tài)監(jiān)測

4.1 事前預控

主要是獲取項目區(qū)內(nèi)DOM、DLG產(chǎn)品，向設計部分提供設計依據(jù)。DLG數(shù)據(jù)疊加DOM數(shù)據(jù)可為設計人員提供更為直觀的設計效果，更能合理地進行道路、水渠及其附屬工程的設計，而DEM成果可作為土方量計算的依據(jù)。

在方便設計部分的同時也為土地監(jiān)管部門留下了歷史依據(jù)，為項目實施過程中是否存在夸大土方量，田間道路重復建設，橋梁維修虛報為橋梁新建，虛列拆遷補償費、青苗補償費及其他變更工程，整理田塊面積錯報，整理田塊數(shù)量漏報，整理結(jié)果、質(zhì)量瞞報等現(xiàn)象起到了防微杜漸、提前預防的效果。

4.2 事中監(jiān)控

在項目施工過程中，工程量大，土地監(jiān)管人員無法直觀地了解到項目區(qū)的施工情況。而事中階段能根據(jù)土地監(jiān)管部門的需要，采用無人機定期對項目區(qū)進行航飛，可飛一次或者多次，主要是獲取生產(chǎn)項目區(qū)的DOM數(shù)據(jù)，能直觀地反映出項目區(qū)施工進度及施工質(zhì)量，并能及時發(fā)現(xiàn)施工單位是否按照設計圖紙進行施工，是否存在工程質(zhì)量問題。對存在質(zhì)量問題的工程起到了實時監(jiān)控的作用。如圖4所示：左邊影像為項目施工前，右邊影像為項目施工中。

4.3 事后驗控

項目驗收是項目完成的最后一個關鍵環(huán)節(jié)。事后階段無人機航飛主要是為生產(chǎn)項目區(qū)的竣工驗收圖紙、竣工后DOM和DEM 數(shù)據(jù)。通過竣工后影像與施工前影像獲取對比，可直觀地檢查出其工程是否按照設計圖紙進行施工，是否存在偷工減料、瞞報工程量等現(xiàn)象。如圖5所示。

5 結(jié)語與展望

在大力發(fā)展RS技術運用于土地整理動態(tài)監(jiān)測的時代，無人機航攝技術的產(chǎn)生無疑又是一個新的轉(zhuǎn)折點。相對于傳統(tǒng)的RS技術，其高效、快捷、成本低的特性，促使土地監(jiān)管部門加強了土地監(jiān)管力度。無人機航攝技術能夠全面提高規(guī)劃設計和預算編制的科學性，為土地監(jiān)管打下了堅實的基礎，在今后的土地整理動態(tài)監(jiān)測項目中對提高土地整理項目竣工驗收質(zhì)量和進一步規(guī)范土地整理權(quán)屬管理工作等方面具有廣闊的應用前景。

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無人機遙感技術論文范文2

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；環(huán)境監(jiān)測；環(huán)保產(chǎn)業(yè)

中圖分類號：TP301 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）28-6473-02

物聯(lián)網(wǎng)被認為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次技術革命，物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術與普適計算、泛在網(wǎng)絡的融合應用，被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮，是新一代信息技術的重要組成部分。

信息產(chǎn)業(yè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)屬于國家未來重點扶持的新興產(chǎn)業(yè)之一。而“環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)”這一將物聯(lián)網(wǎng)技術和環(huán)境保護工作的結(jié)合可以助力環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而環(huán)保產(chǎn)業(yè)對信息技術的需求又可促進物聯(lián)網(wǎng)技術的進步。[1]因此，物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保領域的應用是有助于我國環(huán)境問題的解決和信息技術的發(fā)展的新興課題。

1 我國環(huán)境保護的信息化發(fā)展歷程

我國的大規(guī)模信息化建設始于上世紀80年代中期，而環(huán)保產(chǎn)業(yè)的信息化始于“九五”時期。至今的十余年間，環(huán)境信息化建設經(jīng)過了三個階段：準備期（90年代初至90年代中后期），基礎期（1996-2001）和成長期（2002至今）。準備期的工作內(nèi)容主要是管理信息（MIS）系統(tǒng)的建設和基礎數(shù)據(jù)庫的開發(fā)?；A期的核心則是在準備期的基礎上，進行環(huán)境信息網(wǎng)絡建設。該過程伴隨著環(huán)保部門的辦公信息化，以及環(huán)保理念的信息化宣傳。之后，隨著國家環(huán)保局“金環(huán)工程”的啟動，以及一些類支持性法規(guī)政策（如《環(huán)境信息化“九五”規(guī)劃和2010年遠景目標》、《環(huán)境信息管理辦法》、《環(huán)境信息標準化手冊等》）的出臺，我國的環(huán)保信息化正式邁入了快速成長的階段。

2009年，總理提出要加快推進物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展、建立中國感知中心，物聯(lián)網(wǎng)技術的重要性進一步凸顯，并成為國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。在這一背景下，“環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)”的概念于2010年提出并開始流行起來。目前在環(huán)保領域，物聯(lián)網(wǎng)應用的建設已成為培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新型環(huán)保行業(yè)、推動環(huán)境管理升級的重要手段。

2 環(huán)境數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡基礎上的環(huán)境監(jiān)測

作為環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)最核心的工作之一，針對環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)收集主要包含環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和污染源監(jiān)測兩個方面。

2.1環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集

傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測是利用若干點源的監(jiān)測來反映監(jiān)測區(qū)域的總體環(huán)境情況，這種方法往往較為局限和片面。因而隨著環(huán)境監(jiān)測特別是宏觀的需求的提高，一系列全局性的信息技術逐漸進入監(jiān)測領域，并發(fā)揮重要作用。最典型的是“3S”技術（又稱空間地球技術）。“3S”是由遙感（RS），全球定位系統(tǒng)（GPS），地理信息系統(tǒng)（GIS），整合成的一個綜合性信息收集平臺。[2]監(jiān)測過程中，首先由RS技術（通過衛(wèi)星或機載熱紅外設備）獲得監(jiān)控區(qū)域的光譜圖像資料。由于大氣、水體等污染常常伴隨著圖像化的信息，經(jīng)過同往期的圖像比較可以發(fā)現(xiàn)環(huán)境變化明顯的區(qū)域，針對這些區(qū)域再進行GPS定位，進行重點監(jiān)測，獨立進行數(shù)據(jù)的收集。GIS技術則是一個針對數(shù)據(jù)進行綜合管理和分析的平臺。三種技術的聯(lián)合運用，可實現(xiàn)大范圍的環(huán)境監(jiān)測。

“3S”技術在環(huán)境監(jiān)測中具有監(jiān)測范圍廣、速度快、成本低、可實現(xiàn)長期動態(tài)監(jiān)控等優(yōu)點，因而是目前大范圍環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控，尤其是大氣環(huán)境監(jiān)控、內(nèi)陸水體環(huán)境監(jiān)控、海洋環(huán)境監(jiān)控以及城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)控等領域的主流技術。目前“3S”技術已有航空、航天以及無人機等遙感平臺構(gòu)成立體化，全方位的環(huán)境信息收集網(wǎng)絡。[3]

2.2 污染源在線監(jiān)測

全局性的環(huán)境監(jiān)控以外，還需對排污企業(yè)為代表的重點污染源進行監(jiān)控以實現(xiàn)對排污企業(yè)實現(xiàn)實時的監(jiān)管。在這方面，物聯(lián)網(wǎng)的應用主要體現(xiàn)在在線監(jiān)測系統(tǒng)上。在線監(jiān)測是近年來污染源監(jiān)測的發(fā)展趨勢，其含義是通過裝在處理企業(yè)和排污設備上的各類監(jiān)測儀表收集污染物數(shù)據(jù)，再經(jīng)由信息網(wǎng)絡將監(jiān)控數(shù)據(jù)傳至環(huán)境監(jiān)測部門，實現(xiàn)監(jiān)控和管理的過程。在線監(jiān)控的意義在于監(jiān)控數(shù)據(jù)更加真實可靠，同時可避免數(shù)據(jù)的滯后性。

典型的污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和信息綜合系統(tǒng)。前者安置于污染治理設施和排污設備上。主體是各種常規(guī)指標和污染物指標的檢測儀器。收集的數(shù)據(jù)通常由運行記錄儀和設備采集傳輸儀進行加密、儲存、發(fā)送等。信息綜合系統(tǒng)主要由計算機終端設備、監(jiān)控中心系統(tǒng)等構(gòu)成，對收集到的數(shù)據(jù)進行分類、分析、并入庫儲存以完成環(huán)境數(shù)據(jù)管理的過程。監(jiān)控中心系統(tǒng)通常是由信息管理軟件和數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。[4]目前我國已在113個重點城市建立監(jiān)控中心，實現(xiàn)對三千多個排污點實行在線監(jiān)控，隨著在物聯(lián)網(wǎng)技術的促進下，監(jiān)測網(wǎng)絡已有相當規(guī)模。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術助力環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展

國務院日前印發(fā)的《關于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見》提出未來三大目標：產(chǎn)業(yè)技術水平顯著提升、國產(chǎn)設備和產(chǎn)品基本滿足市場需求、輻射帶動作用得到充分發(fā)揮。在環(huán)保產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的這一時期下，物聯(lián)網(wǎng)也在該領域起到了重要的作用。下文將在環(huán)保行業(yè)數(shù)據(jù)庫和環(huán)保企業(yè)運營方面闡釋物聯(lián)網(wǎng)技術的應用。

3.1環(huán)保行業(yè)數(shù)據(jù)庫的建設與管理

在全球信息化特別是大數(shù)據(jù)時代即將到來的背景下，數(shù)據(jù)庫的建設和完善對一個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關重要。作為基礎數(shù)據(jù)平臺，數(shù)據(jù)庫是環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)中重要的一環(huán)，環(huán)保產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫主要包括環(huán)境保護資訊數(shù)據(jù)庫、法律法規(guī)數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、技術數(shù)據(jù)庫、項目數(shù)據(jù)庫、企業(yè)數(shù)據(jù)庫和專家數(shù)據(jù)庫、M&A數(shù)據(jù)庫等。環(huán)保企業(yè)和研究機構(gòu)等可以通過這些數(shù)據(jù)庫進行查詢、運算、分析，以得到環(huán)境狀況、政策法規(guī)、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、市場潛力、競爭主體情況、主流與前沿技術等信息，為產(chǎn)業(yè)鏈上的環(huán)境制造業(yè)和環(huán)境服務業(yè)的行業(yè)咨詢與研究，企業(yè)相關決策制定等提供依據(jù)。[5]

3.2 環(huán)保企業(yè)運營過程的控制和管理

在近年來迅猛發(fā)展的領域，如物流、電子商務等，已在相當程度上通過基于物聯(lián)網(wǎng)的信息管理技術實現(xiàn)了智能運營。以企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)為代表的綜合管理系統(tǒng)在企業(yè)運營中可將物資資源管理（物流）、人力資源管理（人流）、財務資源管理（財流）、信息資源管理（信息流）集成一體，實現(xiàn)對運營流程的科學管理和優(yōu)化，以達到資源的最高效配置。而現(xiàn)階段，我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)對這類系統(tǒng)的應用還不夠充分和徹底，尚處于起步階段，尤其是中小型環(huán)保企業(yè)。

目前在環(huán)保產(chǎn)業(yè)中，通過“智能管理平臺”的研究主要集中在生活垃圾的收轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的優(yōu)化管理、地溝油及餐廚垃圾收運體系監(jiān)控和管理、進口廢料的監(jiān)管、資源的回收循環(huán)的管理等方面。

4 結(jié)束語

同為國家“十二五”期間重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)將在國民經(jīng)濟中占據(jù)更大的比重，而信息技術在環(huán)保產(chǎn)業(yè)中的實踐，則對環(huán)境保護工作的現(xiàn)代化有重大意義。通過對物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保領域應用的梳理，可以發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術在環(huán)境保護管理以及環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中都具有廣泛的應用。以“3S”系統(tǒng)和污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)為核心的數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡可為環(huán)境保護工作提供第一手數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)污染源的監(jiān)管，污染物總量的控制，以及對環(huán)境突發(fā)狀況的及時應對。另一方面，物聯(lián)網(wǎng)作為一個綜合信息平臺，也為環(huán)保產(chǎn)業(yè)，尤其是企業(yè)和研究機構(gòu)提供了信息管理和運營管理的有效工具，為環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了助力作用。

目前，我國環(huán)境保護工作的信息化在一些領域（如遙感技術、信息傳輸設備）等方面已取得一定成果。但總體來看，目前還處在建設和發(fā)展的階段，尚存在不夠完善的地方，還有較大的提高空間，如環(huán)保企業(yè)的智能化管理運營等。

未來，我國的環(huán)保信息化將順應國際前沿趨勢向智能環(huán)保的方向發(fā)展。這意味著環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)將在在智能層、網(wǎng)絡層和應用層達到更透徹的感知、更全面的互連互通和更深入的智能化。總之，將以物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術將更深更廣地融入環(huán)保領域的方方面面，將是信息技術工作者和環(huán)境工作者共同努力的目標。

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