水土保持中無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用研究

郭霆

【摘? 要】水土保持監(jiān)測是反映研究區(qū)內(nèi)水土流失狀況和水土流失綜合治理情況的一種關(guān)鍵手段，對水土保持防治措施的科學(xué)實(shí)施和維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡均具有重要意義。傳統(tǒng)的水土保持監(jiān)測方法主要包括現(xiàn)場觀測、資料分析等。無人機(jī)遙感技術(shù)是現(xiàn)代便捷而精準(zhǔn)的一種新型手段。利用無人機(jī)遙感技術(shù)可以準(zhǔn)確判斷水土流失的精確時(shí)間、位置和強(qiáng)度，對實(shí)現(xiàn)水土保持監(jiān)測工作的信息化建設(shè)具有重要推動(dòng)作用。

【關(guān)鍵詞】水土保持;無人機(jī)遙感技術(shù);應(yīng)用

1 無人機(jī)遙感技術(shù)概述

1.1 無人機(jī)遙感技術(shù)的定義

無人機(jī)遙感技術(shù)是以無人機(jī)作為中間載體，結(jié)合無人機(jī)飛行技術(shù)、GPS、計(jì)算機(jī)技術(shù)等一系列先進(jìn)技術(shù)，快速準(zhǔn)確地獲取信息，完成數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用分析的技術(shù)。隨著無人機(jī)上可搭載的數(shù)據(jù)化探測設(shè)備及遙感傳感器的更新完善，該技術(shù)可以根據(jù)項(xiàng)目的不同需求獲取相應(yīng)的信息，其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大。目前，已涉及土地利用監(jiān)測、水利水電、突發(fā)事件調(diào)查等多個(gè)領(lǐng)域。

1.2 無人機(jī)遙感技術(shù)的主要特點(diǎn)

無人機(jī)遙感技術(shù)借助無人機(jī)收集地表數(shù)據(jù)信息，通過計(jì)算機(jī)處理為三維圖形，在整個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化層面具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)的主要特點(diǎn)為：①拍攝精度高。無人機(jī)的飛行范圍一般在50～1000m，采集地表數(shù)據(jù)信息時(shí)的航拍精度為0.1～0.5m。②實(shí)用性強(qiáng)且設(shè)備費(fèi)用低。無人機(jī)身形輕巧且矯健，結(jié)構(gòu)簡單，飛行作業(yè)時(shí)靈活自如，對外在環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)。一般作業(yè)為低空飛行，受雨雪等天氣的影響較小，同時(shí)，機(jī)身及拍攝設(shè)備費(fèi)用較低。③操作簡單且安全。監(jiān)測時(shí)不需要特定的外在條件，即可快速起升，相對操作簡單。同時(shí)，不易受到天氣因素的干擾，可在嚴(yán)寒或酷暑條件下作業(yè)，安全性也較高，在遇到突發(fā)狀況時(shí)，如危險(xiǎn)區(qū)域的調(diào)查、空中救援指揮等，不會(huì)造成人員的傷亡。④拍攝便捷且分辨率高。無人機(jī)易于控制飛行航線，可以根據(jù)需求多角度拍攝，針對一般監(jiān)測區(qū)可采用豎直拍攝收集數(shù)據(jù)信息，對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)可以采用斜向拍攝收集細(xì)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息，成像效果清晰。該技術(shù)充分發(fā)揮了其拍攝便捷的優(yōu)勢，解決了復(fù)雜結(jié)構(gòu)之間因相互覆蓋而掩蓋原始數(shù)據(jù)的問題，進(jìn)而能夠獲得全面詳細(xì)的影像信息和完整的監(jiān)測圖件。

2 無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持監(jiān)測中的應(yīng)用

2.1 方案設(shè)計(jì)

以某地區(qū)工程的施工圖與當(dāng)?shù)氐孛沧鳛檠芯繉ο螅⒑脚谋O(jiān)測體系。根據(jù)研究區(qū)的工程水土流失特點(diǎn)，確定區(qū)域內(nèi)水土保持監(jiān)測范圍，本文以水土流失面積120hm2為例，監(jiān)測方法主要為無人機(jī)遙感監(jiān)測。依據(jù)預(yù)定的監(jiān)測范圍與時(shí)段進(jìn)行水土保持監(jiān)測，對研究區(qū)域的水土流失情況進(jìn)行定量及定性分析，全面掌握水土流失區(qū)域防治措施的實(shí)施情況以及實(shí)施后的控制現(xiàn)狀。

2.2 監(jiān)測主要內(nèi)容及成果應(yīng)用分析

（1）地質(zhì)狀況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。

①監(jiān)測內(nèi)容：其中包括土地利用類型、土地?cái)_動(dòng)面積與地質(zhì)演變情況等。②應(yīng)用：依據(jù)DOM成果和項(xiàng)目區(qū)平面布置圖，勾劃各片區(qū)的邊界線?；贏crGIS技術(shù)，計(jì)算各片區(qū)的土地?cái)_動(dòng)面積，同時(shí)注明各區(qū)的土地利用類型。還可以利用時(shí)間差比對監(jiān)測結(jié)果，了解土地的演變情況。

（2）水土保持工程的監(jiān)測。

①監(jiān)測內(nèi)容：主要包括取土場、堆放場以及棄土場的落實(shí)情況等。②應(yīng)用：依據(jù)DOM成果確定研究區(qū)內(nèi)的取土場、堆放場以及棄土場，標(biāo)識(shí)其具體位置，計(jì)算其具體數(shù)量。同時(shí)，還可以計(jì)算項(xiàng)目施工期間堆放場內(nèi)棄渣量的變化，并從影像和三維模型中觀察水土防治措施的落實(shí)情況。

（3）水土保護(hù)措施的監(jiān)測。

①監(jiān)測內(nèi)容：主要包括物理工程措施、生物措施和其他臨時(shí)防治措施。②應(yīng)用：依據(jù)DOM成果獲取研究區(qū)的水土保護(hù)措施情況。物理工程措施的成果可應(yīng)用于確定土地整治面積、工程及植物護(hù)坡位置和面積等;生物措施的成果可應(yīng)用于確定綠化面積和植被覆蓋度等;其他臨時(shí)防治措施的成果可應(yīng)用于確定臨時(shí)攔擋位置及長度等。

（4）土壤流失情況的監(jiān)測。

①監(jiān)測內(nèi)容：主要包括土壤流失面積、流失量及流失危害等。②應(yīng)用：利用無人機(jī)遙感技術(shù)獲取土壤流失面積，結(jié)合地面觀測所獲得的土壤侵蝕模數(shù)，計(jì)算各片區(qū)的土壤流失量，還可以只依靠無人機(jī)遙感技術(shù)，根據(jù)植被覆蓋度、土地利用類型等數(shù)據(jù)，代入方程及分類標(biāo)準(zhǔn)，獲得土壤流失量、強(qiáng)度等數(shù)據(jù)。

2.3 監(jiān)測的預(yù)期成果及建議

（1）預(yù)期成果。

無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持監(jiān)測中的應(yīng)用需及時(shí)提取有效數(shù)據(jù)信息，并做好原始記錄，按照相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，完備手續(xù)，檢查數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性，以便逐一應(yīng)用到監(jiān)測工作中。針對水土保持及流失情況的監(jiān)測，應(yīng)建立數(shù)據(jù)庫，并撰寫相關(guān)的監(jiān)測總結(jié)報(bào)告，其中應(yīng)包括監(jiān)測報(bào)告、監(jiān)測數(shù)據(jù)、相應(yīng)的監(jiān)測圖件和必要的影像資料。

（2）建議。

無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用仍存在不足之處，在水土保持監(jiān)測中還沒有形成完整的技術(shù)路線，處于初級探索階段。例如現(xiàn)階段無人機(jī)的搭載主要是可見光波段，也可以搭載熱紅外、高光譜等載荷，以便滿足環(huán)境影響評價(jià)的不同需求。在監(jiān)測水體及植被等要素時(shí)，搭載多光譜成像儀，更能全面地監(jiān)測地表水環(huán)境質(zhì)量和環(huán)境的動(dòng)態(tài)演變情況，有助于客觀評價(jià)項(xiàng)目對生態(tài)環(huán)境的影響。還可以研發(fā)各類采樣設(shè)備，融合重量輕、體積小等優(yōu)勢。

3 結(jié)語

隨著科技的進(jìn)步和信息化技術(shù)的快速發(fā)展，水土保持監(jiān)測工作在要求高效率的同時(shí)，還向著智能化方向發(fā)展。無人機(jī)遙感技術(shù)不僅改進(jìn)了傳統(tǒng)的監(jiān)測手段，還能提高項(xiàng)目監(jiān)測的精度和自動(dòng)化程度。通過本文分析可知，利用無人機(jī)遙感技術(shù)能收集區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，從而研究分析出各部分監(jiān)測的內(nèi)容，突破了傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)的瓶頸，解決了精度低、區(qū)域局限性等常見問題，加快了水土保持監(jiān)測領(lǐng)域的自動(dòng)化發(fā)展。

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（作者單位：浙江泰樂地理信息技術(shù)股份有限公司）