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无人机技术在草原生态遥感监测方面的探索

摘 要 近几年,我国的无人机遥感技术不断地完善与成熟,在一些领域上得到了广泛的应用。在草原生态遥感监测中,无人机技术也得到了大范围的应用,对于草原生态监测以及生态保护都起到很大的作用。

关键词 无人机技术;草原生态;遥感监测

中图分类号:S812 文献标志码:B DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.23.086

无人机遥感技术作为继传统航空、航天遥感之后的第三代遥感技术,可快速获取地理、资源、环境等空间遥感信息,其结构简单、机体重量轻、使用成本低、数字化和智能化程度高,应用范围和领域更为广阔。无人机技术也叫做无人机遥感,是综合无人机(UAV)数字遥感设备为载荷,以遥感数据计算机快速处理以遥感技术为支撑的遥感系统,广泛应用于资源调查、精细农业、地图测绘、自然灾害监测与评估、森林病虫害监测、公共安全等领域,为各应用需求提供了最新、有效、现代化的途径,弥补了其他传统监测方法的缺陷。无人机在草原生态监测中发挥着重要的作用,由于无人机技术应用范围广,并且不用耗费大量的人力物力,成为了世界各国争相研究的科技方案。

无人机技术在草原生态遥感监测方面的探索

1 无人机技术监测草原植被长势

牧草的高度和盖度是反映一个地区草地生态质量的重要指标,建立牧草高度和盖度的遥感模型,能够准确和及时地把握草丛高度和草地植被盖度的空间和时间分布规律,从而达到监测草地植被长势的目的,为草地生态环境监测和保护提供决策支撑。

倾斜摄影测量技术以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景,通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据直观反映地物的外观、位置、高度等属性。以无人机为平台,搭载倾斜摄影测量设备,可获取二维和三维影像,从而实现牧草正射航拍影像和草丛高度的获取。无人机搭载相机获取草地大样方植被数码照片的方法可用于地面草地覆盖度数据的获取[1],结合地面实测、卫星遥感,建立大尺度的卫星遥感草地植被长势监测模型,对草地生态环境进行评估和监测。

反演草地地上生物量即草地遥感估产,主要以地面監测数据与遥感指数建立反演模型。这种模型往往受到地面采样点和草地生长状况时间分布的限制,不能建立对整个生长周期具有普适性的模型。无人机的应用弥补了空级观测梯度的过渡,时间上可根据需求进行实时拍摄,从而实现了天、空、地不同尺度的相互验证,达到遥感监测结果多尺度转换。

2 无人机技术监测草原火灾

草原火灾危害极大,主要是烧毁草地,破坏草原生态环境,降低畜牧承载能力,并促使草原退化,具有火势迅猛、蔓延速度快、覆盖范围广等特点,是草原生态监测的主要内容之一。

草原火灾的遥感监测,以气象卫星监测为主。利用时间分辨率较高的NOAA/AVHRR、EOS/MODIS和风云气象卫星,在红外通道,通过对比监测区温度与背景温度的差异监测草原高温点,判识草原火灾,估算过火区面积。由于气象系列卫星的空间分辨率的原因,亚像元火点的估算也不能满足草原火灾监测的精细化需求。资源卫星的草原火灾监测则因时间分辨率低,其研究大多应用于灾后过火区面积的提取和灾后评估方面。

无人机快速获取火场实时高分辨率影像的特点,能够很好地补充气象卫星和资源卫星空间分辨率和时间分辨率的不足,为草原火灾的监测提供了新型有效的补充手段。无人机航拍影像可为草原火情监测提供实时高分辨率影像,能够准确把握火情动态变化,同时为气象卫星监测草原火灾亚像元估算提供有效依据,也为火灾蔓延模拟提供可靠的初始场影像依据。

无人机技术预测草原生物灾害

3 无人机技术预测草原生物灾害

在无边无际的草原上也多有自然灾害发生,灾害一旦发生总会迅速蔓延,往往还会发生在人烟稀少的地域,各种生长条件低下的环境中,应用传统的遥感技术不能满足于平台空间的分辨率,对于草原的自然灾害不能及时准确的定位,传统的遥感技术不能很好的检测草原生态环境。然而,无人机技术在草原监测系统的应用,更加灵活、快速地分析出草原的生态情况,对于一些自然灾害的防护起到基础性作用[2]。无人机的应用无论是在宏观上还是在微观上分析草虫病害及鼠害,可以通过无人机倾斜摄影技术多方面的更加细致的检测出草原的自然灾害,及时遏制草原的病害,把它蔓延的情况缩小再缩小。可以通过无人机拍摄分析出草原受害的基础情况,无论是在地形地貌还是水资源的情况下,分析出到底是什么原因引起的,对于草原的危害做一个科学有效的统计[3]。并提前预测预防,大大地减少了灾害对草原的影响。

无人机植保技术是近几年兴起并广泛应用的一项通过飞机喷施农药实现植保的新型技术,受地理因素的制约较小,空中作业效率高、节药节水、作业安全、作业成效佳、不受草原长势限制且不损坏草地植被,尤其利于草原爆发性病虫害,如蝗虫和鼠害,以及小区域毒害草的防控,无人机都发挥着重要的作用。

4 结语

无人机在生活中得到了广泛的应用,无人机在草原监测系统的应用,对于维系草原的平衡,对于牧草的监测,对于虫害的防治都起到了至关重要的作用。无人机不仅可以小范围地监测也可以大范围地预防,能够及时有效地解决草原问题。对于牧草退去还是生长旺盛都能做到很好的监测。无人机的应用不仅提高了工作效率,还节省了大量的人力物力,减少了费用和时间成本。

参考文献:

[1] 宋清洁,崔霞,张瑶瑶,等.基于小型无人机与MODIS数据的草地植被覆盖度研究——以甘南州为例[J].草业科学,2017,34(1):40.

[2] 李风贤.无人机技术在草原生态遥感监测中的应用与探讨[J].测绘通报,2017(7):99-102.

[3] 薛平.小型无人机在农业植保应用中的探讨[J].农业技术与装备,2016(8):18-20.

(责任编辑:赵中正)

无人机技术在草原生态遥感监测方面的探索认证作者,无人机行业知名站长,知乎无人机专栏创作者。
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