試析無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持中的應(yīng)用

常瑞麗 許小梅

【摘? ?要】 水土保持是我國可持續(xù)性發(fā)展之中需要重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的水土保持監(jiān)測(cè)方法已經(jīng)無法滿足時(shí)代的發(fā)展。基于科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，本文首先探討了無人機(jī)遙感技術(shù)地概念，然后闡述了無人機(jī)遙感技術(shù)的組成以及在水土保持中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)，最后分析了無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持中應(yīng)用的方法。

【關(guān)鍵詞】 無人機(jī)遙感技術(shù);水土保持;監(jiān)測(cè)

[Abstract] Soil and water conservation is the key link in the sustainable development of our country， and the traditional monitoring method of soil and water conservation has been unable to meet the development of The Times. Based on the rapid development of science and technology， this paper first discusses the concept of uav remote sensing technology， then expounds the composition of uav remote sensing technology and the advantages of its application in soil and water conservation， and finally analyzes the application method of uav remote sensing technology in soil and water conservation.

[Keywords] uav remote sensing technology; water and soil conservation; monitoring

水土保持是維持良好生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵，對(duì)水土流失現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)督，分析形成水土流失的原因以及水土流失的強(qiáng)度、危害、影響范圍，并及時(shí)采取相應(yīng)的措施加以治理。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用在水土保持之中，尤其是無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持監(jiān)測(cè)工作中得到廣泛的應(yīng)用。

1? 無人機(jī)遙感技術(shù)概念

無人機(jī)遙感技術(shù)是將無人飛行技術(shù)、GPS定位系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起的先進(jìn)技術(shù)，具有方便控制、可攜帶多種設(shè)備、執(zhí)行多種任務(wù)、適應(yīng)多種條件的特點(diǎn)。通過無人機(jī)技術(shù)與遙感技術(shù)相結(jié)合，可以迅速準(zhǔn)確地收集地形地貌信息以及生態(tài)環(huán)境信息，能夠在實(shí)際工作中完成對(duì)遙感數(shù)據(jù)的處理、建模以及應(yīng)用，充分體現(xiàn)該技術(shù)的自動(dòng)化、智能化以及專用化，針對(duì)不同的項(xiàng)目可以搭載不同的傳感器獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，目前無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持、水利、電力、建筑、地質(zhì)勘察等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

2? 無人機(jī)遙感技術(shù)的組成與優(yōu)點(diǎn)

無人機(jī)遙感技術(shù)主要由飛行器、控制臺(tái)、通信線路、遙感監(jiān)測(cè)平臺(tái)、監(jiān)測(cè)設(shè)備、地面保障系統(tǒng)以及動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)決策系統(tǒng)和后期數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。通過控制臺(tái)控制飛行器利用監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)水土數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并傳輸?shù)絼?dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)決策系統(tǒng)中并進(jìn)行后期數(shù)據(jù)分析，最終得到水土信息。飛行器主要由航空器平臺(tái)、動(dòng)力裝置、導(dǎo)航裝置、電氣裝置以及任務(wù)設(shè)備組成，這是整個(gè)無人機(jī)遙控系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，無論是在組裝還是在控制過程中都要由專業(yè)的人員按照專業(yè)的方法進(jìn)行，以免出現(xiàn)設(shè)備損壞而無法記性水土保持監(jiān)控工作。

無人機(jī)遙感技術(shù)在系統(tǒng)優(yōu)化層面上主要表現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)為精度高、實(shí)用性強(qiáng)、靈活、安全性高、拍攝角度廣、分辨率高。無人機(jī)可以進(jìn)行在50-1000米的范圍內(nèi)的水土數(shù)據(jù)收集，拍攝精度可以保持在0.1-0.5米之間，具有很高的拍攝精度;無人機(jī)機(jī)身比較小巧，身形矯健，作業(yè)時(shí)行動(dòng)自如，可以適應(yīng)多種環(huán)境，而且機(jī)身以及拍攝設(shè)備價(jià)格比較低廉;利用無人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)于氣候天氣的要求比較低，不論是在冬季還是在炎熱的夏季都可以進(jìn)行監(jiān)測(cè)作業(yè)，即使出現(xiàn)安全事故也不會(huì)威脅工作人員的人身安全，具有一定的安全性;通過控制平臺(tái)可以是無人機(jī)進(jìn)行橫飛、豎飛以及斜飛的飛行狀態(tài)，可以全方面的對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，有效解決結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。

3? 無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持中的應(yīng)用

3.1? 水土保持方案編制

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)于水土保持方案提出更高的要求。尤其是在大型項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，對(duì)于項(xiàng)目概況介紹、使用設(shè)施、取土地點(diǎn)、棄土地點(diǎn)的合理性提出更新要求，所以在水土保持方案編制之前，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查工作具有重要的意義。傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)勘查方法往往是將現(xiàn)狀地形圖和工程平面圖打印出來，并根據(jù)地形圖以及平面圖利用數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算機(jī)和測(cè)量工具進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，不僅工作量巨大，而且獲得數(shù)據(jù)比較困難，主觀性較強(qiáng)。而在水土保持方案編制現(xiàn)場(chǎng)勘查中利用無人機(jī)遙感技術(shù)可以通過遙感影像和數(shù)據(jù)分析，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)所勘測(cè)區(qū)域的水土情況做到精準(zhǔn)掌握，確定建設(shè)區(qū)水土保持責(zé)任，科學(xué)的進(jìn)項(xiàng)分區(qū)管理、合理設(shè)置水土保持防治工程和植被工程等等。在項(xiàng)目建設(shè)中，主要是利用無人機(jī)遙感技術(shù)編制三維地圖，根據(jù)方案編制中的原則，合理選擇取土場(chǎng)、棄土場(chǎng)的位置，在工程完成后設(shè)計(jì)水土保持防治措施，以促使該區(qū)域恢復(fù)水土保持功能。

3.2? 水土保持監(jiān)測(cè)

水土保持中的重要組成部分是進(jìn)行水土保持監(jiān)測(cè)工作，通過水土保持監(jiān)測(cè)工作可以有效的預(yù)防和治理水土流失。傳統(tǒng)的水土保持監(jiān)測(cè)工作主要采用人工調(diào)查的方式進(jìn)行，但是由于我國地質(zhì)條件復(fù)雜、氣候條件差異較大等原因的影響，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)精度無法到到規(guī)范要求，不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。雖然通過航天技術(shù)以及衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行水土保持監(jiān)測(cè)可以利用衛(wèi)星技術(shù)的周期性進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，但是受到云層的影響，會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度不準(zhǔn)確。另外，由于經(jīng)費(fèi)不足，從事水土保持監(jiān)測(cè)的工作人員數(shù)量比較少，進(jìn)行大興區(qū)域監(jiān)測(cè)作業(yè)時(shí)很難合理分配人手，特別是一些高危的區(qū)域，無法根據(jù)人工監(jiān)測(cè)的方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，導(dǎo)致水土保持監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不真實(shí)。此外，利用人工監(jiān)測(cè)的方法所應(yīng)用的設(shè)備比較落后，基本儀器都是通過人工進(jìn)行操作，收集數(shù)據(jù)帶有很大的主觀性，而且精度不高[1]。

而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用在水土保持監(jiān)測(cè)工作中可以有效解決傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)工作中的一些缺陷。第一，無人機(jī)遙感技術(shù)可以定時(shí)對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行高精度數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并且很好的解決了衛(wèi)星影響模糊的問題。第二無人機(jī)體型比較小，能夠進(jìn)行低空飛行，所以不受地域的限制，可以對(duì)各種空間進(jìn)行數(shù)據(jù)、影像的收集，通過無人機(jī)遙感技術(shù)可以對(duì)方圓1000米的范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，而且只需要一個(gè)無人機(jī)操作人員以及一個(gè)數(shù)據(jù)觀察人員就可以完成大面積區(qū)域的監(jiān)測(cè)工作，既節(jié)省人工成本，又減輕工作人員的工作負(fù)擔(dān)。第三，利用無人機(jī)遙感技術(shù)可以對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行全方位的數(shù)據(jù)收集，借助抵抗飛行技術(shù)，有利于滿足水土保持監(jiān)測(cè)圖像采集的大部分要求，另外無人機(jī)可以橫飛、豎飛、直飛，拍攝更加清晰的印象，比傳統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)效率提高3-5倍，為水土保持檢測(cè)工作提供有力的技術(shù)支持[2]。

3.3? 水土保持監(jiān)管

對(duì)水土保持進(jìn)行監(jiān)管同樣是水土保持中的重要工作內(nèi)容，通過對(duì)大型項(xiàng)目的事中、事后進(jìn)行全方位、全過程、立體化的高效監(jiān)管，可以了解項(xiàng)目對(duì)水土環(huán)境的印象程度。傳統(tǒng)的水土保持監(jiān)管工作主要是以現(xiàn)場(chǎng)巡查以及不定時(shí)的抽查，根據(jù)施工單位提供的施工圖紙以及其他施工材料判斷水土保持現(xiàn)狀，無法對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行真正高效、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)控與管理。

通過無人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)水土保持監(jiān)管工作進(jìn)行改良，可以豐富監(jiān)管手段、提升監(jiān)管效率，憑借時(shí)效性強(qiáng)、精度高、全方位的優(yōu)點(diǎn)，使監(jiān)管部門對(duì)于水土保持情況有了更直觀的了解，而且可以有效避免人為因素對(duì)水土保持監(jiān)管工作的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型項(xiàng)目實(shí)時(shí)監(jiān)管，解決水土保持監(jiān)管難的問題[3]。

隨著水土保持信息化的快速發(fā)展，無人機(jī)遙感技術(shù)為國家重點(diǎn)水土保持治理工程提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及重要的技術(shù)支持。通過無人機(jī)遙感技術(shù)獲得高精度的影像之后，可以在影像上建立解釋編制，采用人機(jī)互譯的方法，獲得項(xiàng)目影響地表的面積、取土地點(diǎn)、棄土地點(diǎn)、水土流失面積以及水土保持措施等更方面的信息。通過對(duì)比分析得出水土保持情況，同時(shí)進(jìn)行全方位的水土保持監(jiān)管可以保證執(zhí)法的準(zhǔn)確性和高效性，對(duì)于不符合規(guī)定的施工企業(yè)，可以根據(jù)無人機(jī)遙感技術(shù)提供的監(jiān)管影像進(jìn)行處罰，并責(zé)令其及時(shí)進(jìn)行整改，充分發(fā)揮水土保持監(jiān)管工作的作用。

4? 結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持工作中的應(yīng)用越來越廣泛，通過無人機(jī)遙控技術(shù)不僅可以提升水土保持方案編制、水土保持監(jiān)測(cè)以及監(jiān)管的準(zhǔn)確性，還可以減少工作人員的投入，節(jié)約大量經(jīng)濟(jì)成本的投入，因此在以后的工作中要積極完善無人機(jī)遙感技術(shù)，促進(jìn)水土保持工作的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李嵐斌，金平偉，李 樂，等.無人機(jī)遙感技術(shù)在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用——以清遠(yuǎn)抽水蓄能電站為例?[J].人民珠江，2019，40（01）：6-11.

[2] 苗中在.無人機(jī)遙感技術(shù)在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].中國公路，2018（11）：142-143.

[3] 張雅文，許文盛，韓 培，等.無人機(jī)遙感技術(shù)在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用——以鄂北水資源配置工程為例[J].中國水土保持科學(xué)，2017，15（02）：132-139.