無人機(jī)遙感在水土保持領(lǐng)域的應(yīng)用探究

文小蓮

摘 要：伴隨我國水土流失問題日漸嚴(yán)重，以往的水土保持研究調(diào)研方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段數(shù)據(jù)的獲取需求。無人機(jī)遙感技術(shù)作為一種新興的遙感數(shù)據(jù)收集手段，非常適用于小范圍內(nèi)的遙感數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取，在水土保持領(lǐng)域的利用率越來越高。本文將圍繞此技術(shù)的主要特征展開分析，并探究其實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)遙感 水土保持 應(yīng)用

1.引言

所謂無人遙感，具體是指把遙感技術(shù)和無人駕駛飛機(jī)融為一體，以無人機(jī)為媒介，通過無線電操作設(shè)施，用傳感器收集圖像信息，同時(shí)依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)這些信息進(jìn)行加工整理，最后生成理想的三維圖像。因無人機(jī)可以達(dá)到人們無法涉足的危險(xiǎn)區(qū)域，打破空間與時(shí)間的束縛，因此在水土保持領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。

2.無人機(jī)遙感技術(shù)的主要特征

（1）成本投入少，便捷高效

無人機(jī)只要事先計(jì)劃好飛行線路，依靠無線傳輸設(shè)施與自帶攝影，以相關(guān)人員在外業(yè)控制點(diǎn)的實(shí)際操作為輔，便能得到精準(zhǔn)的點(diǎn)云與航拍數(shù)據(jù)。其還擁有自檢功能，若是發(fā)生故障，能自行返回到起點(diǎn)上空，等待工作人員解除故障?，F(xiàn)階段，1名工作人員拿著1臺(tái)無人機(jī)在12小時(shí)內(nèi)，便可準(zhǔn)確獲得附近350千米現(xiàn)狀工程的航拍視頻，明顯提升了水土保持調(diào)研工作的效率和質(zhì)量（如圖1所示）。

（2）操作簡(jiǎn)易，靈活性好

無人機(jī)在20-30分鐘內(nèi)就結(jié)束組裝、調(diào)試以及起飛等一系列工作，對(duì)起降場(chǎng)地的要求較低。其配帶的雷達(dá)設(shè)施，可越過森林植物獲得地表信息，達(dá)到其他飛機(jī)無法抵達(dá)的高度或是危險(xiǎn)區(qū)域，即時(shí)傳達(dá)圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)而保證水土保持?jǐn)?shù)據(jù)的綜合性與時(shí)效性。

（3）空間分辨率高，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確

鑒于無人機(jī)要在低空環(huán)境下運(yùn)行，配備的高精度數(shù)碼成像設(shè)施要具有傾斜或者豎直成像以及面積覆蓋的能力，得到的影像分辨率可實(shí)現(xiàn)厘米或者分米級(jí)，可以在小范圍尺度內(nèi)觀看到水土保持保持預(yù)防對(duì)策的執(zhí)行效果。利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件整理并分類點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)遙感影像提供的數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)化獲取測(cè)量區(qū)域內(nèi)的DEM數(shù)據(jù)、地勢(shì)圖和三維情境影像與DOM數(shù)據(jù)，有效提升水土保持?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

3.無人機(jī)遙感在水土保持領(lǐng)域中的運(yùn)用

（1）典型小流域綜合整治設(shè)計(jì)

由我國下發(fā)的有關(guān)編制規(guī)程可知，在設(shè)計(jì)典型小流域綜合整治時(shí)，必須要先調(diào)研分析其林草覆蓋率、土地應(yīng)用、水土流失等基礎(chǔ)情況。這些信息都可利用無人機(jī)遙感得到，在不具備大比例尺地形圖的狀況下，還可使用其立體像獲得圖坡度數(shù)據(jù)，成功解決基礎(chǔ)資料缺乏的難題，迅速高效。無人機(jī)遙感技術(shù)的運(yùn)用，能防止因傳統(tǒng)手段無法落實(shí)致使設(shè)計(jì)工作基礎(chǔ)材料不準(zhǔn)確、預(yù)防措施分布不科學(xué)等問題發(fā)生。所以，在典型小流域綜合整治設(shè)計(jì)中，無人機(jī)遙感在其中發(fā)揮了舉足輕重的作用。

（2）方案編制

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目主要分為線型工程和點(diǎn)型工程，其中中遠(yuǎn)距離線型工程主要包括公路、鐵路、輸電線路、天然氣管道等項(xiàng)目，在編制水土保持方案時(shí)，要先充分考慮工程分布跨度大、數(shù)據(jù)獲取不到位等問題。在無人機(jī)遙感技術(shù)的幫助下，能迅速了解項(xiàng)目所在地區(qū)的地形地貌、水土流失與水土保持實(shí)際情況，結(jié)合工程實(shí)際，明確防治責(zé)任范圍，完善工程建設(shè)水土保持措施布設(shè)，從而減少因工程建設(shè)導(dǎo)致的新增水土流失。利用無人機(jī)遙感傳遞的數(shù)據(jù)信息，描繪出項(xiàng)目三維影像地圖與大比例尺地形圖，從而分別確定項(xiàng)目棄渣場(chǎng)、取土場(chǎng)具體地點(diǎn)，預(yù)估水土流失量，促進(jìn)預(yù)防措施設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理。

（3）動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

所謂水土保持動(dòng)態(tài)檢測(cè)，是指用各種各樣的方式，針對(duì)項(xiàng)目建設(shè)過程中的水土流失分布、數(shù)量以及強(qiáng)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域內(nèi)水土保持措施的落實(shí)效果。無人機(jī)遙感是空基的主要手段，將發(fā)展成天地一體化檢測(cè)體系中的核心力量。其依靠自身的高精度、高效率以及高空間分辨率的長(zhǎng)處，拍攝項(xiàng)目項(xiàng)目建設(shè)區(qū)和直接影響區(qū)，得到測(cè)量區(qū)域內(nèi)的DEM數(shù)據(jù)以及地形圖等。在野外作業(yè)的幫助下，通過處理得到的遙感影像，樹立相應(yīng)的解釋表示，從而獲得影響面積、水土保持設(shè)備信息以及水土流失面積。

現(xiàn)階段，水土保持領(lǐng)域中無人機(jī)遙感的運(yùn)用通常體現(xiàn)在建設(shè)項(xiàng)目的檢測(cè)方面。如在建設(shè)萬州到重慶的鐵路時(shí)，相關(guān)人員成功使用無人機(jī)遙感檢測(cè)到了水土保持中的棄渣場(chǎng)，獲得各種施工進(jìn)度中的影響面積，水土保持棄渣量與工程量等信息。通過無人機(jī)收取大量影像數(shù)據(jù)，比較項(xiàng)目新建前后的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而了解檢測(cè)地區(qū)棄渣棄土以及取土石料的變化情況，包括植物、工程與臨時(shí)措施的使用數(shù)量與具體防范效果，明確擾動(dòng)土地整治率、水土流失總治理度、土壤流失控制比、攔渣率、林草植被恢復(fù)率、林草覆蓋率等六項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)，確保動(dòng)態(tài)檢測(cè)工作落到實(shí)處。

（4）水土保持監(jiān)測(cè)

水土保持監(jiān)測(cè)主要是對(duì)項(xiàng)目擾動(dòng)土地情況、取土（石、料）棄土（石、渣）情況、水土流失情況及水土保持措施等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)落實(shí)水土保持方案、優(yōu)化水土流失防治措施、協(xié)調(diào)水土保持工程與主體建設(shè)進(jìn)度、及時(shí)發(fā)現(xiàn)重大水土流失隱患、提出防治對(duì)策等具有積極意義。無人機(jī)遙感是空基的主要手段，將發(fā)展成天地一體化檢測(cè)體系中的核心力量。其依靠自身的高精度、高效率以及高空間分辨率的長(zhǎng)處，拍攝項(xiàng)目建設(shè)區(qū)和直接影響區(qū)，得到測(cè)量區(qū)域內(nèi)的DEM數(shù)據(jù)以及地形圖等。在野外作業(yè)的幫助下，通過處理得到的遙感影像，樹立相應(yīng)的解釋表示，從而獲得影響面積、水土保持設(shè)施信息以及水土流失面積。

現(xiàn)階段，水土保持領(lǐng)域中無人機(jī)遙感的運(yùn)用通常體現(xiàn)在建設(shè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)方面。如在建設(shè)萬州到重慶的鐵路時(shí)，相關(guān)人員成功使用無人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)，獲得各種施工進(jìn)度中的影響面積，水土保持棄渣量與工程量等信息。通過無人機(jī)收取大量影像數(shù)據(jù)，比較項(xiàng)目新建前后的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而了解項(xiàng)目建設(shè)過程中棄渣棄土以及取土石料的變化情況，以及植物、工程與臨時(shí)措施的使用數(shù)量與具體防治效果，確保動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作落到實(shí)處。

（5）監(jiān)督執(zhí)法

由于此項(xiàng)工作的工作量較多、涉及面比較廣，所以使用高精度的遙感影像調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督審查相融合的天地一體化管理方式就此誕生，全方位對(duì)項(xiàng)目水土保持影響狀況與防范措施的落實(shí)情況展開監(jiān)督，保證影響滿足我國法律規(guī)定要求以及防范措施科學(xué)有效。無人機(jī)依靠其覆蓋范疇廣、全視角以及實(shí)效性強(qiáng)的特點(diǎn)，輔以遙感控制快速獲得項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)的所有影像資料，對(duì)水土保持情況實(shí)施全面的、隨時(shí)的、精準(zhǔn)的監(jiān)督管理。決定實(shí)地和影像技術(shù)標(biāo)識(shí)后，利用面向?qū)ο蠓诸惙椒ɑ蛘呷藱C(jī)交互解釋方法，得到防范責(zé)任范圍圖，并展開比較剖析。依靠無人機(jī)遙感，不但能實(shí)時(shí)監(jiān)管項(xiàng)目地區(qū)內(nèi)所有水土保持防范指標(biāo)，還能做到實(shí)時(shí)執(zhí)法、精準(zhǔn)執(zhí)法。

（6）水土保持驗(yàn)收

水土保持設(shè)施驗(yàn)收具體指以水土保持方案及其批復(fù)、水土保持初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)及其審批意見為主要依據(jù)，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目水土保持設(shè)施建設(shè)完成情況、水土保持設(shè)施質(zhì)量、水土保持防治效果及水土保持設(shè)施的運(yùn)行、管理及維護(hù)情況進(jìn)行驗(yàn)收。

針對(duì)山區(qū)、跨越無人區(qū)的線性建設(shè)項(xiàng)目而言，無人機(jī)可迅速跨越這些區(qū)域檢查水土保持設(shè)施的完成情況及運(yùn)行效果等，對(duì)臨時(shí)道路、跨越溝道、取石料場(chǎng)以及棄渣棄土場(chǎng)等沿線重點(diǎn)控制點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，保證檢查評(píng)價(jià)結(jié)果實(shí)時(shí)反饋。

4.結(jié)論

綜上所述，無人機(jī)遙感在水土保持領(lǐng)域中的運(yùn)用，是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。相關(guān)人員要全面了解其優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況有針對(duì)性的應(yīng)用?？蓮牡湫托×饔蚓C合整治設(shè)計(jì)、方案編制、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及監(jiān)督執(zhí)法和驗(yàn)收評(píng)價(jià)等方面入手，不斷提高技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

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[2]趙俊華，朱艷華.無人機(jī)遙感在水土保持領(lǐng)域的應(yīng)用[J].人民長(zhǎng)江，2017，48（12）：33-35.