基于无人机技术在环境保护领域的应用分析
摘要四旋翼无人机飞行器因为它的结构简单，而且控制起来也很方便，因此，它成为近几年来发展起来的热门产业，由于随着科技发展脚步加快，对环境的重视不断加大，但现阶段污染源和污染方式越来越多，这使得环境保护的成本飙升，为了制约成本的上升，解决人工观测与检测时不可预知的危险，无人机成为一种非常重要的措施。

基于此，本文对无人机技术加以介绍，以期通过该技术实现在环境保护领域的应用。

关键词四旋翼无人机；环境保护；节约成本；应用
前言
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UA V”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。

从技术角度定义可以分为：无人固定翼机、无人垂直起降机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。

与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便等特点。

按应用领域，可分为军用与民用在民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等等领域的应用，大大地拓展了无人机本身的用途，本文以无人机技术在环境领域中的应用为接入点，介绍了无人机的相关概念、设计方法和在环境保护领域的应用[1]。

1 四旋翼无人机的结构与工作原理
1.1 四旋翼无人机结构
嵌入式飞行控制器控制飞行姿态，电调、电机和螺旋桨提供飞行动力，航模电池提供电能，遥控器控制飞行模式。

四旋翼无人机有两种组装模式，飞行正方向位于两机臂之间的是X字模式（如图2.1所示），还有十字模式的安装方式，不过用这种安装方式容易出现很多问题，一般很少运用（如图2.2所示）。

在使用与性能上两者没有太大差距，出于习惯，多数研究者使用X模式，因而我们也选用X字模式。

X字模式的安装方法意味着四个电机要按照对角的方式安装到机臂上，并且要保证在同一对角线上的电机旋转方向一致，两两相邻的电机则要旋转方向相反。

如果认为2号电机和4号电机是逆时针转，那么1号电机和3号电机就要顺时针转，这样飞机才能稳定的飞行，这样做的目的是克服反扭矩。

当然要想实现飞行器的多种飞行动作包括偏航，俯仰和横滚就需要四个电机来配合才能够达到目的。

1.2 四旋翼无人机工作原理
四旋翼无人机也可以算作是一种特殊的直升机，一般直升机只有一个主旋翼与一个尾桨，直升机通过舵机来控制螺旋桨的桨距角进而来控制器姿态。

四旋翼
则与之不同，四个电机不同的转速为飞行器提供了诸多飞行状态。

四旋翼四个电机均匀地分布在机架上，紧凑了机架结构，使得飞行器更加灵活，执行任务时更加高效。

四旋翼无人机有滚转、俯仰和偏航这3种飞行动作，每个飞行动作下有两种飞行方向，因此，四旋翼无人机有六种飞行方式。

还有部分特殊飞行模式，例如翻滚，绕圈，降落等，这些飞行模式简而言之也就是3种基本飞行模式的组合。

1.3 四旋翼无人机总体系统设计
飞行控制系统分为地面和机载两部分，其在物理上是彼此单独的，在逻辑上是彼此相连的。

地面部分又分为地面站部分和遥控器部分，这两部分相互独立。

整个飞行控制系统由微控制器模块、无线模块、电机驱动模块、姿态测量模块、高度测量模块、报警电路模块、地面站和遥控器等部分组成[2]。

2 无人机遥感系统在环境保护领域中的应用
由于无人机遥感系统具有低成本、高安全性、高机动性和高分辨率等技术特点，使其在环境保护领域中的应用有着得天独厚的优势，在建设项目环境保护管理、环境监测、环境监察、环境应急和生态保护等方面，无人机遥感系统均能够发挥其强有力的技术支持作用。

2.1 在环境监测中的应用
人机遥感系统具有视域广、及时连续的特点，可迅速查明环境现状。

借助系统搭载的多光谱成像仪生成多光谱图像，直观全面地监测地表水环境质量状况，提供水质富营养化、水华、水体透明度、悬浮物、排污口污染状况等信息的专题图，从而达到对水质特征污染物监视性监测的目的。

无人机还可搭载移动大气自动监测平台对目标区域的大气进行监测，自动监测平台不能够监测的污染因子，可采用搭載采样器的方式，将大气样品在空中采集后送回实验室监测分析。

2.2 在环境应急中的应用
无人机遥感系统在环境应急突发事件中，可克服交通不利、情况危险等不利因素，快速赶到污染事故所在空域，立体的查看事故现场、污染物排放情况和周围环境敏感点分布情况。

系统搭载的影像平台可实时传递影像信息，监控事故进展，为环境保护决策提供准确信息。

无人机遥感系统使环保部门对环境应急突发事件的情况了解得更加全面、对事件的反应更加迅速、相关人员之间的协调更加充分、决策更加有据。

2.3 在生态保护中的应用在生态保护中的应用
自然保护区和饮用水源保护区等需要特殊保护区域的生态环境保护一直以来是各级环保部门工作的重点之一。

无人机遥感系统生成高分辨率遥感影像甚至还可以辨识出该区域内不同植被类型的相互替代情况，这样对区域内的植物生态
研究也会起到参考作用。

区域内植物生态环境的动态演变是自然因素和人为活动的双重结果，如果自然因素不变而区域内或区域附近有强度较大的人为活动，逐年遥感影像也可为研究人为活动对植物生态的影响提供依据。

当自然保护区和饮用水源保护区遭到非法侵占时，无人机遥感系统能够及时发现，遥感影像也可作为生态保护执法的依据[3]。

3 结束语
本文首先通过引言部分介绍了四旋翼无人机在环境保护领域应用非常广泛，然后介绍四旋翼无人机的设计原理和结构，以及总体设计方案等内容，最后通过其在环境保护领域的具体应用，从而完成了整篇文章的分析。

参考文献
[1] 朱京海，徐光，刘家斌.无人机遥感系统在环境保护领域中的应用研究[J].环境保护与循环经济，2011，31（9）：45-48.
[2] 蔡丽，付博.浅谈环境保护领域内无人机遥感系统的应用[J].企业技术开发，2014，（26）：55-56.
[3] 韩云豪.应用于环境保护的无人机[P].中国：CN106697287A，2017.。