无人机遥感系统航拍重点大气污染源与实地校验对比分析

佟敬军

摘 要：本次研究以抚顺新钢铁有限责任公司为研究对象，利用无人机航拍技术获取了厂区的航拍影像，在解译的基础上，进一步采用实地踏勘采集GPS数据的方式进行校验。通过对航拍影像的解译结果进行了信度分析，最后在校正结果的基础上，给出了航拍结果是可信的结论。

关键词：航拍影像；实地校验；对比分析；可信度

中图分类号：P208 文献标识码：A

无人机遥感适合于小范围的高分辨率遥感数据的即时获取，仅在环境保护领域中的应用就有建设项目环境保护管理、环境监测、环境应急、生态保护、环境监察等。

1 无人机遥感系统概述

无人机遥感系统（UAV remote sensing system，UAVRSS）即是一种以UAV为平台，以各种成像与非成像传感器为主要载荷，飞行高度一般在几千米以内（军用可达10km之上），能够获取遥感影像、视频等数据的无人航空遥感与摄影测量系统。目前，成熟完备的民用UAVRSS主要由飞行平台系统、轻小型多功能对地观测传感系统、遥感空基交互控制系统、地面数据快速处理系统、数据传输链路、综合保障系统与装置、地面后勤人员等组成。

2 无人机遥感航拍抚顺新钢铁厂区及解译分析

为取得抚顺新钢铁厂区真实遥感情况，我们利用低空微型固定翼无人机遥感技术，对新钢厂区航空遥感数据进行了采集与处理，主要工作流程如下：

2.1 前期调研，制定飞行方案

根据测区经纬度坐标及厂区平面规划图确定航拍飞行区域，并在Google地图等常见卫星影像上查看航拍区域及周边地物分布情况，调查测区路线情况以及气象信息，制定安全合理的航拍工作方案。

2.2 航拍区域、航路航线规划

确定航拍区域后，在无人机飞行控制软件eMotion 2上进行航路航线的规划，完整设置飞行参数，软件根据设置自动计算出航路航线，并根据规划好的航路航线进行模拟飞行。

2.3 现场踏勘，选取起降点

前往作业现场，实地调查作业现场及周边地面、空中物体分布情况，选取开阔场地作为临时起降点，搭建地面站平台，准备飞行。

2.4 无人机航拍，采集数据

在临时起降点组装无人机硬件，检查无人机工作参数，载入之前设置完毕的航路航线，手抛式起飞，进行实际飞行，采集航空遥感影像数据，数据采集完毕后，采用机腹着陆方式定点直线降落，回收并整理数据。

2.5 航空影像数据处理

数据采集完毕后，将航拍影像照片及飞行记录文件导入工作站计算机，利用Postflight Terra 3D软件进行无人机遥感数据的后期处理，软件自动对航拍影像进行拼接镶嵌，经人工简单修正后，得到抚顺新钢铁厂区航拍影像图。

2.6 专题图（集）制作

根据厂区装置信息及平面规划图等资料，在得到的航拍影像图上进行标注，并根据需求进行图像的分幅，制作航拍图集。

3 航拍影像与实地踏勘对比分析

3.1 航拍影像与实地校验成果

为了验证航拍影像识别的效果，对抚顺新钢铁厂区进行了实地考察，考察过程中，采用GPS采集设备，设备型号为集思宝G510，对现场进行了地理信息数据收集。分析现有资料与实地踏勘及影像分析获取的资料的差距。成果差异对比分析（见表1），内容如下：

從表1可以看出，航拍影响识别的成果与实地踏勘的工作存在一定的误差，主要的误差在于直径较小的排气筒的识别，一是转炉排气筒的出口，共2组，一组2用一备，另一组三用一备，排气筒虽然是7根但是有效地是2根，二是鼓风机安全放散排气筒8根，三是储煤场喷煤车间3根位于厂房顶部的非独立排气筒。因此转炉以2组计，鼓风机安全放散排气筒不计入污染源管理。实际有效排气筒为实地踏勘的51减去转炉无效排气筒5根再减去鼓风机安全放散排气筒8根，因此实际有效排气筒为38根。

3.2 对比分析方法

SPSS（Statistical Productand Service Solutions），“统计产品与服务解决方案”软件。SPSS是世界上最早采用图形菜单驱动界面的统计软件，本次研究采用SPSS软件对航拍结果与实地校验进行可信度分析。

信度是指一个衡量的正确性或精确性，信度包括稳定性以及一致性。测验信度越高，表示测验结果越可信，但也无法期望两次结果完全一致，信度除受数据质量影响外，也受很多其他因素影响。信度仅是一种程度上大小的差别而已。

柯能毕曲α系数（cronbachα）：1951年cronbach提出α系数，为目前社会科学研究最常使用的信度。量测一组同义或者平行总和的信度，如果尺度中的所有项目都在反映相同的特质，则各项目之间应具有真实的相关存在，若某一项目和尺度中其他项目之间并无相关存在，就表示该项目不属于该尺度，而应剔除。

相关性：相关系数越高，相关性越高。

内部一致性：相关系数越高，内部一致性越高。

信度值判别：积差相关结果达0.05显著水平，相关系数旁以一个*表示，积差相关结果达0.01显著水平，相关系数旁以两个*表示，可信度高低与cronbachα系数之对照表见表2。

在SPSS中，专门用来进行测验信度分析的模块为“度量”下的“可靠性分析”，信度分析模块主要功能是验证测验的信度，主要用来检验折半信度、库里及α系数以及Hoyt信度系数值。

研究采用cronbachα作为评价指标确定航拍影响的解译结果的信度分析指标。

3.3 对比分析结论

采用SPSS统计软件对航拍影响识别的准确性进行了分析研究，采用cronbachα作为评价指标确定航拍影响的解译结果的信度分析指标。识别结果的cronbachα值为0.959，说明航拍影像识别结果十分可信。

转炉排气筒以2组计，鼓风机安全放散排气筒不计入污染源管理。据此计算，航拍影像识别的排气筒数量为29根，实地踏勘识别的排气筒数量为38根，影像识别排气筒占实地踏勘识别数量的76.3%，说明影像识别虽然可作为环境管理的重要手段，但仍需实地进行验证。但占比结果并不能否认航拍影响工作的效率和准确性。

结论

本次研究以抚顺新钢铁有限责任公司为研究对象，利用无人机航拍技术获取了厂区的航拍影像，在解译的基础上，进一步采用实地踏勘采集GPS数据的方式进行校验。通过对航拍影像的解译结果进行了信度分析，最后在校正结果的基础上，给出了航拍结果是可信的但仍需校验的结论。

参考文献

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