無人機遙感在水土保持領域的應用

【摘要】我國水土流失面積大并分布廣泛，傳統水土保持研究調查方法已不能滿足目前水土流失數據的獲取需求。無人機遙感技術作為一種新型遙感數據獲取手段，非常適合小范圍內高分辨率遙感數據的即時獲取，在水土保持領域的應用越加廣泛。本文著重討論了無人機遙感技術在水土保持領域的應用。

【關鍵詞】無人機遙感；水土保持；應用介紹

我國水土流失量大面廣、成因復雜、危害嚴重，掌握不同類型區水土流失規律、提出相應防治措施體系的任務十分艱巨。傳統水土保持研究以野外試驗、手工計算為主。雖然通過大量徑流小區的建立和觀測發展了一些定量、半定量的水土保持模型，但模型運行所需數據獲取、模型計算、結果表達完全依賴手工進行。在計算機技術發展以后，雖然情況有所改觀，但仍然難以擺脫數據獲取和結果表達的限制。但無人機遙感技術能有效彌補傳統研究方法的諸多不足，在水土保持領域的應用前景將十分廣闊。

1無人機遙感技術特點

1.1成本低廉，快捷高效

無人機只需提前規劃飛行路線，憑借自帶攝影和無線傳輸設備，輔以操作人員在外業控制點的操作控制，即可獲取高精度的航拍數據和點云數據。無人機還具備自檢功能，如出現故障，則自動返航至起點上空，等待操作人員排除故障。目前，1名操作人員攜帶1臺無人機在12h內，便可精確獲取近300km線狀工程的航空影像，顯著提高了水土保持調查研究的效率。

1.2操作簡單，機動靈活

無人機在15～30min內即可完成組裝、調試和起飛，對起降場地要求低。無

人機攜帶的雷達設備，可穿透森林植被獲取地表信息，并抵達有人駕駛飛機無法達到的空域、高度或危險地區，實時傳輸圖像數據，從而滿足水土保持數據的實時性和全面性要求。

1.3空間分辨率高，數據精度高

由于無人機屬于低空飛行，搭載的高精度數碼成像設備具備面積覆蓋、垂直或傾斜成像的能力，遙感影像分辨率可達到分米級或厘米級，能夠在較小空間尺度上觀察到水土保持防治措施的實施效果。通過計算機數據處理軟件對點云數據分類處理，輔以遙感影像數據，可自動化獲得測定范圍內的地形圖、數字高程模型（DEM）數據、數字正射影像（DOM）數據以及三維場景影像等，大大提高了水土保持數據的精度。

2無人機遙感系統工作流程

無人機遙感系統由空中部分、地面部分和數據后處理部分組成。其中空中部分包括遙感傳感器子系統、遙感空中控制子系統、無人機平臺。地面部分包括航跡規劃子系統、無人機地面控制子系統以及數據接收顯示子系統。遙感空中子系統的主要功能：規劃航線并上傳到飛機上的控制器；飛行中監控飛機狀態，在能可靠傳遞數據的時候可以改變部分控制參數。地面部分主要功能為設計和規劃航道軌跡，無人機的實時控制與飛行姿態數據的實時接收和遙感影像的顯示。

3無人機遙感技術應用

3.1水土保持方案編制

生產建設項目主要分為點狀工程和線狀工程，長距離線狀工程主要涉及公路、鐵路、石油或天然氣管道工程等開發建設項目，其水土保持方案的編制，主要面臨工程布局跨度大、線路長、數據獲取不足的困難。借助無人機遙感技術可以在短時間內準確掌握建設項目所在區域的地形地貌和水土流失情況，確定建設項目的防治責任范圍，進行水土保持分區設置和水土保持防治措施布局。通過無人機遙感傳輸的點云數據和影像數據，繪制項目的大比例尺地形圖和三維影像地圖，進而確定項目取土場、棄土場和棄渣場的位置，預測水土流失量，完成水土保持防治措施的設計。

3.2水土保持動態監測

水土保持動態監測是利用多種方式，對生產項目建設期間的水土流失數量、水土流失強度及水土流失分布進行動態監測，檢驗項目建設區水土保持防治措施實施效果。無人機遙感技術，作為“空基”的代表手段，將成為“天地一體化”監測系統中的中堅力量。無人機遙感借助其高空間分辨率、高效率的優勢，對項目建設區和直接影響區進行拍攝，獲取測定范圍內的地形圖、DEM等數據。借助野外作業與對無人機遙感影像的處理，建立影像解譯標志，進而提取擾動面積、水土流失面積、水土保持設施等信息。

3.3水土保持監督執法

生產建設項目水土保持監督工作涉及方面多、工作量大，因此采用高精度遙感影像調查與現場監督檢查相結合的“天地一體化”監管形式應運而生，全面對建設項目水土保持防治措施和擾動情況進行監督管理，確保擾動合法合規及水土保持防范措施合理達標。無人機憑借全方位視角、覆蓋范圍廣、時效性強等優勢，通過遙感控制迅速獲取項目建設范圍內的影像資料，實現對生產建設項目水土保持狀況全方位、實時、高精度的監管。借助無人機遙感，能夠及時對建設項目區各項水土保持防治措施指標進行監督管理。

3.4水土保持設施驗收評估

水土保持設施驗收評估指的是對點型建設項目、線型建設項目的重點評估范圍，可采取無人機遙感抽查防治措施的數量以及質量、保存情況；確定防治責任范圍以及擾動土地整治率、水土流失總治理度、林草植被恢復率、林草覆蓋率等防治指標。點型建設項目的重點評估范圍有火電廠的貯灰場、水利樞紐的取土場和棄土棄渣場、礦山的矸石山（場）等，對于穿越無人區、山區的線性建設項目，無人機能夠快速穿越無人區、山區核查水土保持設施實施情況，評估棄土（石、渣）場、取土（石料）場、臨時道路、穿跨越河（溝）道、中長隧道、管理站所等沿線關鍵控制點，實現核查評估結果及時反饋。利用無人機遙感獲取水土保持措施實施后項目區影像，可以大大縮短驗收時間，提高驗收評估的標準與可靠性。

結語

無人機遙感作為一種新型的遙感平臺，目前，無人機遙感技術在水土保持方案編制、水土保持動態監測及驗收評估等方面逐漸得到廣泛應用，隨著軟件技術的發展與完善，無人機遙感在水土保持領域的各個方面必將發揮越來越重要的作用。

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