目前，國家大力提倡生態文明建設，特別強調加大耕地保護力度，恢復礦山占用和被破壞的耕地面積迫在眉睫，我國在這方面也做了大量的工作，然而根據《2012年中國國土資源統計年鑒》統計，我國尚有80%左右的礦業廢棄地尚未修復，國內礦區生態修復工作任重道遠。

      由于礦區分布零散，面積相對較小，采用傳統方法獲取礦區不同時相的影像資料，需要定期利用航空或航天手段，成本高昂，分辨率低。無論從經濟、效率還是質量方面均已不適宜現階段研究。隨著無人機遙感技術的興起，易科泰緊跟前沿科技步伐，自主設計研發了EcoDrone無人機多光譜遙感系統，搭配專業地面光譜測量系統，以其優異的性能、高效的作業及低廉的成本在礦區生態修復研究中倍受親睞。

研究區概況

      本次研究區為河北境內某鐵礦礦區，總面積約5Km2。當地為暖溫帶半濕潤季風氣候，夏季降雨量充沛。研究區內由于生態恢復良好，植被較為茂密；由于前期采礦，導致地形高差較大，有大面積水域；鐵礦導致研究區地磁環境復雜。上述環境對航攝時間選擇、無人機性能、飛控人員操控、以及數據后處理均有很大考驗。

圖1 研究區照片

數據獲取

2017年8月11至13日，易科泰無人機遙感事業部運用自主研發設計的UAS-4四旋翼無人機遙感平臺搭載RedEdge5通道多光譜相機對河北某礦區進行無人機多光譜遙感數據獲取。本研究課題從技術設計、航攝實施到數據處理檢查全過程嚴格按照《數字航空攝影規范 第1部分：框幅式數字航空攝影》（GB/T 27920.1-2011）、《無人機航攝系統技術要求》（CH/Z 3002-2010）、《數字測繪成果質量檢查與驗收》（GB/T 18316-2008）等相關規范要求，圓滿完成預定區域數據采集工作。

圖2  無人機現場作業

圖3  Spectrosense手持式光譜測量系統實地測量NDVI

表1 技術參數及數據信息

數據處理分析

（1）色彩融合

本次作業過程中由于受雨天、云影以及強地磁環境影響，軟件全自動處理后存在小部分色差、拼接漏洞問題，需要經過人工編輯處理消除。

圖4 RGB影像（部分）人工處理前后對比

（2）DEM內插

由于水體匹配漏洞、地形起伏引起的投影差存在，自動生成的DEM需要經過平滑內插消除高程誤差，才能用于后期專業分析。

圖5 DEM構TIN內插

（3）NDVI對比校準

由于影像存在投影差導致地物有變形，因此通過光譜波段提取的NDVI值在影像變形大的區域存在較大誤差。我們可通過Spectrosense地面光譜測量系統實地測得精確NDVI值對其進行精度檢驗和校準，從而可獲得高精度的NDVI值。

表2 NDVI實測檢驗對比

注：高精度檢驗中誤差計算公式：

圖6  左圖為影像提取NDVI值 右圖為Spectrosense直接測定NDVI值

由中誤差看出，影像提取的NDVI和Spectrosense直接測得NDVI存在較大誤差，引起原因主要是Spectrosesnse傳感器經余弦校準測得方圓0.6m2的均值，而本次影像獲取由于雨后植被葉面未干，且相機沒有進行精確反射校準而存在雜波和畸變，提取NDVI會存在誤差。因此，紅外攝影必須避開雨后初晴或露水較大時段。

小結

EcoDrone無人機多光譜遙感系統從技術路線設計、實際作業執行、飛行保障到數據后處理整個技術體系合理高效，完全滿足科學研究對于數據質量、現勢性、數據完整性以及精度的嚴格要求。其高效便捷的作業流程在本次礦區數據獲取處理任務中，得到了客戶的高度認可。依靠易科泰生態技術有限公司在生態領域積累的豐富技術及經驗，EcoDrone無人機遙感系統在礦區生態修復研究領域必將展現廣闊的發展前景。