无人机遥感技术在水土保持监测中的应用

【摘要】对于水土保持监测技术，传统的监测方法已经在某种程度上与时代脱轨，基于现代水土监测技术对时效性、针对性、系统性的要求逐步提高，文章介绍了该技术的使用流程及特点，该技术弥补了传统监测技术精度低、安全性差、区域局限性等问题，促进了水土保持监测体系朝着高效率、低成本、自动化的方向发展。

【关键词】无人机；遥感技术；水土保持；监测

引言

无人机遥感指的是将无人驾驶飞机与遥感技术结合，以无人机为载体，以无线电操控设备，利用传感器进行图像信息的获取，并借助计算机技术对图像信息加工处理，最终制作成高精度的三维图像。由于无人机能够抵达人类无法前往的危险地域，弥补传统卫星遥感的不足，不受时间、空间的限制且机动灵活、分辨率高，目前已成为自动化、智能化、快速获取资源环境监测信息的主要手段，因此在水土保持领域有很广泛的应用。

1、无人机遥感技术的特点

无人机遥感技术借助低速无人驾驶飞机，运用先进的航拍技术收集地表数据信息，经计算机处理形成三维图形。整体结构集飞行器、遥感技术、计算机技术于一体，在系统优化层面表现出显著的优点，其显著性特点为：（1）精度高

无人机在地表数据收集时，一般在50～1000m范围内飞行，此时的航拍精度为0.1～0.5m。（2）成本低廉，快捷高效。无人机只需提前规划飞行路线，凭借自带摄影和无线传输设备，辅以操作人员在外业控制点的操作控制，即可获取高精度的航拍数据和点云数据。无人机还具备自检功能，如出现故障，则自动返航至起点上空，等待操作人员排除故障。目前，1名操作人员携带1台无人机在12h内，便可精确获取近300km线状工程的航空影像，显著提高了水土保持调查研究的效率。（3）灵活及安全性不需要特定的升降平台，起升快，操作简单；对气候天气要求较低，能够在严寒、酷暑条件下作业，即使遇到突发状况也不至于造成人员的伤亡。（4）拍摄角度广泛及分辨率高无人机飞行自如，拥有竖向及斜向的拍摄能力，既能对监测区进行竖直拍摄收集平面原始数据，也能对复杂结构进行斜向拍摄收集高精度的细部结构影像数据，有效解决了复杂结构相互覆盖影响的问题。能够全面详细地整合全部影像信息，获得较为完整的监测图。

2、无人机遥感技术在水土保持监测中的应用

2.1水土保持动态监测

水土保持动态监测是利用多种方式，对生产项目建设期间的水土流失数量、水土流失强度及水土流失分布进行动态监测，检验项目建设区水土保持防治措施实施效果。无人机遥感技术，作为“空基”的代表手段，将成为“天地一体化”监测系统中的中坚力量。无人机遥感借助其高空间分辨率、高精度、高效率的优势，对项目建设区和直接影响区进行拍摄，获取测定范围内的地形图、DEM等数据。借助野外作业与对无人机遥感影像的处理，建立影像解译标志，进而提取扰动面积、水土流失面积、水土保持设施等信息。目前无人机遥感在国内水土保持领域的应用主要是生产建设项目监测。如在新建某铁路水土保持监测中成功应用无人机低空遥感重点监测了弃渣场，提取不同施工进度中的扰动面积，水土保持工程量和弃渣量等数据。利用无人机获取的多期影像数据，对比项目建设前后各项数据，从而掌握监测重点区域取土石料、弃土弃渣的动态变化，以及临时措施、工程措施和植物措施等的实施数量及防治效果，确定防治责任范围、扰动土地整治率、水土流失总治理度、林草植被恢复率、林草覆盖率等监测指标，实现生产建设项目水土保持情况的动态监测。

2.2水土保持措施与效益监测

通过原始数据的分析，准确计算工程区域内为保持水土而栽种的植被面积，评价植被的覆盖程度。联系传统监测方法，运用航拍数据，分析该工程水土流失治理率、植被覆盖率、拦渣率等评价指标。

2.3水土保持设施验收评估

水土保持设施验收评估指的是对点型建设项目、线型建设项目的重点评估范围，可采取无人机遥感抽查防治措施的数量以及质量、保存情况；确定防治责任范围以及扰动土地整治率、水土流失总治理度、林草植被恢复率、林草覆盖率等防治指标。点型建设项目的重点评估范围有火电厂的贮灰场、水利枢纽的取土场和弃土弃渣场、矿山的矸石山（场）等，对于穿越无人区、山区的线性建设项目，无人机能够快速穿越无人区、山区核查水土保持设施实施情况，评估弃土（石、渣）场、取土（石料）场、临时道路、穿跨越河（沟）道、中长隧道、管理站所等沿线关键控制点，实现核查评估结果及时反馈。利用无人机遥感获取水土保持措施实施后项目区影像，可以大大缩短验收时间，避免人为因素的干扰，提高验收评估的标准与可靠性。

2.4水土保持监督执法

生产建设项目水土保持监督工作涉及方面多、工作量大，因此采用高精度遥感影像调查与现场监督检查相结合的“天地一体化”监管形式应运而生，全面对建设项目水土保持防治措施和扰动情况进行监督管理，确保扰动合法合规及水土保持防范措施合理达标。无人机凭借全方位視角、覆盖范围广、时效性强等优势，通过遥感控制迅速获取项目建设范围内的影像资料，实现对生产建设项目水土保持状况全方位、实时、高精度的监管。确定实地与影像的解译标志后，采用人机交互解译法或面向对象分类法，获取防治责任范围图，进行对比分析。借助无人机遥感，能够及时对建设项目区各项水土保持防治措施指标进行监督管理，实现准确执法、及时执法。

结语

随着信息化的快速发展，水土保持监测技术也不断前进，一方面要追求高效率，另一方面逐渐向低成本、高精度的方向靠拢。无人机遥感技术作为信息化时代中的新生一员，已成功运用到水利工程领域，有效地拓宽了现有的监测方法，提高了经济与社会效益。通过本文研究可知，无人机遥感技术在一定程度上弥补了传统监测技术精度低、安全性差、区域局限性等问题，促进了水土保持监测体系朝着高效率、低成本、自动化的方向发展。

参考文献：

[1]李世泉，王岩松.东北黑土区水土保持监测技术（第1版）[M].北京：水利水电出版社，2008.

[2]张玉茜.无人机摄影测量技术在水土保持学科的应用[J].科技资讯，2013（20）：191-192.

[3]韩杰，王争.无人机遥感国土资源快速监察系统关键技术研究[J].测绘通报，2008（2）：4-6.

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