無人機(jī)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)如何應(yīng)運(yùn)而生

當(dāng)前，我國多地區(qū)面臨大氣環(huán)境質(zhì)量改善巨大壓力。對此，業(yè)內(nèi)人士表示，只有精確找到本地污染物排放來源，結(jié)合地理、氣象、環(huán)境衍生等眾多原因綜合分析，才能實(shí)現(xiàn)大氣污染治理精準(zhǔn)決策和快速應(yīng)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(fù)雜等特點(diǎn)，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(yùn)營費(fèi)用較高，因此很難進(jìn)行大面積、精密化布點(diǎn)，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(jìn)行監(jiān)控，但以點(diǎn)位進(jìn)行布置的監(jiān)測數(shù)據(jù)始終很難判斷污染源遷移和擴(kuò)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(jìn)行實(shí)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)控，以滿足大氣污染治防治需求。

“大區(qū)域”“精準(zhǔn)”“高效快速”，無人機(jī)技術(shù)仿佛就是面對這樣的關(guān)鍵詞而生的。

無人機(jī)在大氣環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用，目前主要有以下三個方向：

一、無人機(jī)+可見光相機(jī)

目前在環(huán)保方面應(yīng)用最廣的，就是傳統(tǒng)的無人機(jī)+可見光云臺， 不可否認(rèn)，單純的相機(jī)甚至變焦相機(jī)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(jī)對大氣污染物的觀測僅停留在拍照、視頻階段，缺乏精準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)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(jī)

在環(huán)保應(yīng)用方面，搭載紅外成像儀的無人機(jī)，可以使無人機(jī)在夜間條件下進(jìn)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(fēng)機(jī)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(guān)聯(lián)，相關(guān)模型復(fù)雜需要長久的比對和監(jiān)測才能得出檢測結(jié)論，難以滿足環(huán)監(jiān)的迫切需求。

三、無人機(jī)+氣體傳感器

“無人機(jī)+氣體傳感器”即通過無人機(jī)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(jìn)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(shù)的進(jìn)步，便攜式傳感器精度已經(jīng)達(dá)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(dá)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(lǐng)域推出了環(huán)境空氣質(zhì)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(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

在理論支撐方面，長江學(xué)者彭仲仁教授帶領(lǐng)的上海交通大學(xué)智能交通與無人機(jī)應(yīng)用研究中心早在2011年已經(jīng)對無人機(jī)在空氣監(jiān)測方面的應(yīng)用進(jìn)行了研究，其《基于無人機(jī)（UAV）技術(shù)的城市空氣質(zhì)量4-D監(jiān)測研究》、《基于無人機(jī)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(shí)際應(yīng)用方面，目前成都、唐山、寧夏等地區(qū)率先使用無人機(jī)進(jìn)行監(jiān)測，協(xié)助環(huán)監(jiān)執(zhí)法，同時環(huán)監(jiān)大隊(duì)根據(jù)無人機(jī)的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行查處了不少違法企業(yè) 。

根據(jù)目前的無人機(jī)環(huán)境監(jiān)測發(fā)展趨勢，無人機(jī)搭載氣體傳感器是最快的發(fā)展防線。

在監(jiān)測結(jié)果呈現(xiàn)上，無人機(jī)+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(jī)氣體傳感器在大氣污染調(diào)查工作中會得到大量的實(shí)測數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)利用excel進(jìn)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(guān)結(jié)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(guān)聯(lián)，揭示氣體污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，有助于科研人員、監(jiān)察機(jī)構(gòu)、科學(xué)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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