无人机遥感技术在水土保持监测中的应用

无人机遥感技术在水土保持监测中的应用

陈倩

浙江中水工程技术有限公司湖州分公司 浙江省湖州市 313000

摘要：近几年，随着人们对于水土保持监测工作的重视程度逐步提升，强化监测水平开始逐步将一些新型技术融入到实际的监测过程当中，其中无人机遥感技术的应用就取得了较为突出的成果。我们就针对无人机遥感技术在水土保持监测中的应用进行了简要的探讨分析，希望可以为未来水土保持监测工作的开展提供一份坚实的理论依据。

  关键词：无人机；遥感技术；水土保持监测；应用

前言：无人驾驶飞机简称无人机（UAV），是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务，并能重复使用的无人驾驶航空器。无人机与遥感技术的结合，即无人机遥感技术（UAV-RS），是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术和遥感应用技术等，实现快速获取空间遥感信息，并完成遥感数据采集、处理和分析的应用技术。

1.无人机遥感技术的主要特征

1.1成本投入少，便捷高效

在无人机进行作业之前，需要对路线进行设计和规划，然后依靠无人机操作人员对无人机进行遥感作业，无人机会按既定的轨迹进行飞行和数据采集。依靠自身携带的摄像机和信息采集传输设备，可以对需要采集的数据进行精确的采集，得到精准的点云数据。随着无人机产品的更新换代，目前大部分无人机具备自动检查功能，若在作业途中系统出现故障，则无人机可以自动返回原点，等待工作人员进行检测和维护。目前，一个工作人员使用一台无人机，在十二个小时之内可以对周围近三百五十平方千米的范围进行数据采集和观测，这样无疑可以大幅度提高水土保持调查的效率。

1.2操作简易，灵活性好

无人机在20-30分钟内就结束组装、调试以及起飞等一系列工作，对起降场地的要求较低。其配带的雷达设施，可越过森林植物获得地表信息，达到其他飞机无法抵达的高度或是危险区域，即时传达图像数据，进而保证水土保持数据的综合性与时效性。

1.3空间分辨率高，数据准确

鉴于无人机要在低空环境下运行，配备的高精度数码成像设施要具有倾斜或者竖直成像以及面积覆盖的能力，得到的影像分辨率可实现厘米或者分米级，可以在小范围尺度内观看到水土保持预防对策的执行效果。利用计算机数据处理软件整理并分类点云数据，根据遥感影像提供的数据信息，自动化获取测量区域内的DEM数据、地势图和三维情境影像与DOM数据，有效提升水土保持数据的准确度。

2.无人机遥感技术在水土保持中的应用

2.1水土保持方案编制

随着国家改革向纵深推进，水土保持方案的编制进入了一个新的历史阶段，对项目区概况介绍、措施布设和取土场、弃渣场选址的合理性等方面的要求更高。因此，方案编制前期的现场调查、踏勘等工作非常重要。传统的现场调查主要是依据打印现状地形图和主体工程平面布置图，用数码相机、笔记本和测量工具进行现场踏勘，这种方法工作量大、数据获取难、主观性强。UAV-RS 技术应用到水土保持方案编制现场踏勘中，编制人员可以通过无人机遥感影像和解译数据，在短时间内准确掌握建设项目区概况，确定项目按建设区的水土流失的防治责任范围，科学地设置水土保持分区、合理地布设水土保持防治工程措施、植物措施和临时措施。通过无人机遥感数据和三维软件建模，制作出项目区地形图和三维地图，依据方案编制中的限制性规定，确定项目取土场、弃土场和弃渣场等的位置，完成主体工程评价和水土保持防治措施的设计，最终达到恢复地貌的水土保持功能。

2.2水土保持动态监测

随着无人机遥感技术在当前时代的不断发展，无人机所能够携带的传感器设备所提供的遥感影像分辨率从几公里可以缩小到几厘米，达到“影像采集金字塔”的发展目标，可以满足不同的监测作业需求。与此同时，遥感影像的价格也在不断的降低中，采用遥感技术可以有效提升生产生活实际的精度及效率，对于已经开展建设的项目生产也是十分有效的。针对已经开展的生产实际项目来说，可以对生产建设项目在建设运行过程中的灾害情况、防治效果开展监测。构建数据库可以有效的检验水土的保持方案实际实施的效果。而以监测地区的区域 DEM 为基础可以对影像进行深入的纠正处理；通过外业的调查处理构建影像联系实际的解编译标识；结合土壤的侵蚀现状，在已有的三类信息基础之上可以进行矢量图层的向性叠加，并且计算不同划分单元的土壤侵蚀强度，对各级的土壤侵蚀面积实际利用情况进行分析，得到项目监测末期的各项数据，对比得到水土动态监测的成效。

2.3水土保持监督

在水土保持过程中，无论是工程措施、生物措施还是蓄水保土措施，皆具有工作面广、工作量大、工作要求高等特征。因此，需要加强水土保持工作监督与管控力度，以保证水土保持措施落实的合理性、合法性、准确性、科学性。而应用无人机遥感能够实现“地空一体化”监管，以满足水土保持监督执法工作需求，提升水土保持监督执法质量与效果。通常情况下，在实践过程中，应用无人机能够高效、高质获取项目建设范围水土保持情况，为工作人员监管工作提供信息支持。与此同时，工作人员能够依据无人机获取的影像资料，进行实地与影像解释标志确定，并基于分析方法的科学应用，如面向对象分类法，得到水土保持工作中的防治责任范围图，明确水土保持工作防治指标，提升监督执法规范性、科学性、准确性、时效性。

2.4水土流失灾害调查

典型的水土流失灾害状况是指经受过巨大经济损失、水土设施损坏情况较为严重的人员滑坡、泥石流、洪灾等情况。无人机遥感技术可以在这种典型水土流失灾害发生之前进行预警，对于保护人民群众的安全、灾情监测及评估都有较大的应用价值。遥感技术与 GIS 技术的融合则可以有效的解决水土流失的灾害减灾问题，通过准确的预报事件，对于造成灾害的地点、强度进行快速有效的估测。预报的改进可以让有关部门对灾害事件的产生及机制把握更为精准。灾害的监测评价体系是以地球监测系统完善为基础的，需要让信息的获取更为精准，通过遥感技术的数据采集及高分辨率影像分析是十分有效的。无人机在小范围的区域内有着高分辨率的影像获取采集技术，其灵活性、机动性、成本低、高效率的特性使得在水土流失灾害防治工作中有明显的优势，借助这种技术可以为有关部门的决策提供准确信息，并且降低工作风险，提升工作的效率和成效。

结论：水土保持是生态环境保护领域中的重要组成部分，是江河治理、国土治理、推动区域经济发展的根本所在。在当前提倡可持续发展，注重生态文明建设的背景下，基于无人机遥感存在的灵活性、高分辨率等优势，将其应用与水土保持中，包括水土保持方案编制、动态监测、验收评估等，有利于提升水土保持质量。随着科学技术的创新发展，无人机遥感在水体保持中的应用将得到进一步发展，并将发挥至关重要的作用。

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