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(cè)中心站提出建立天空地一體化環(huán)境監(jiān)測(cè)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(guó)家環(huán)境保護(hù)部的支持。
近日,國(guó)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(cè)中心站合作承擔(dān)了無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)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(lái)各種遙感監(jiān)測(cè)的需求。
無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)可以做什么?
作為天空地一體化監(jiān)測(cè)的重要組成部分,無(wú)人機(jī)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)究竟能做什么?相比較傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè),它又有哪些優(yōu)勢(shì)和不足?未來(lái)?yè)P(yáng)州將如何建設(shè)天地空一體化監(jiān)測(cè)體系?
“我們提出無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)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(lái)開展的。無(wú)論是衛(wèi)星還是無(wú)人機(jī),最終目的不是順利上天,而是完成某項(xiàng)監(jiān)測(cè)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(duì)于無(wú)人機(jī)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)而言,任務(wù)載荷就是特定的傳感器。無(wú)人機(jī)只是一個(gè)運(yùn)載傳感器的平臺(tái),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(lái)完成。”市環(huán)境監(jiān)測(cè)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(lái)說(shuō),一是可見光傳感器,相當(dāng)于高分辨率的航拍,主要是針對(duì)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(duì)禁漁期湖泊的漁政執(zhí)法;四是多光譜傳感器,針對(duì)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(dòng)力來(lái)看,前兩種機(jī)型是油動(dòng)的,后兩種機(jī)型是電動(dòng)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(wèn)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(wú)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(duì)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(cè)好在哪里?
相對(duì)于衛(wèi)星遙感,無(wú)人機(jī)航空遙感更適合精細(xì)化的遙感監(jiān)測(cè),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(cè)需求。
針對(duì)目前環(huán)境問(wèn)題的復(fù)雜性,孫小平認(rèn)為,環(huán)境監(jiān)測(cè)要堅(jiān)持傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)與現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)手段相結(jié)合的發(fā)展方式。
“就環(huán)境監(jiān)測(cè)而言,我們希望環(huán)境問(wèn)題的演化或者變動(dòng),都能在我們的監(jiān)視范圍之內(nèi)。傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)著重于發(fā)現(xiàn)污染成分和環(huán)境因子的變動(dòng),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(cè),從規(guī)劃論證監(jiān)測(cè)點(diǎn),到現(xiàn)場(chǎng)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(cè)報(bào)告,會(huì)有一個(gè)很長(zhǎng)的周期;二是時(shí)空覆蓋不夠,從時(shí)間上來(lái)說(shuō),正是由于周期較長(zhǎng),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(wèn)題。從空間上來(lái)說(shuō),針對(duì)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。