無人機遙感在水土保持監測的應用

李增　岳奎

【摘要】隨著科學技術的逐漸成熟發展，很多的新興技術都被使用在各個行業中，為行業的工作和經濟效益進行了提升。而無人機遙感技術在水土保持工作中也得到了普遍性的運用，其技術能夠提高監測工作的質量和效率。本文就常用的固定翼與多軸無人機在水土保持監測中的使用進行闡述，同時分析了兩者的優劣和適用范圍。

【關鍵詞】無人機遙感；水土保持監測；相關應用

一、水土保持監測的相關內容

（一）影響因子與危害監測

在將無人機遙感技術使用在水土保持監測中時，其具體工作內容包含下面幾個方面：其一是在水土流失影響因子的監測方面，具體是對相關區域的水文和氣象因子進行監測。其中還包含了占地面積、擾動地面積和填方數量。棄渣場棄渣堆置只對微地形產生很小的影響，還有則是植被類型和其覆蓋程度，最后就是水土保持設施與措施質量。其二主要是使用在水土流失情況與危害監測方面，其中具體包含了路基邊坡以等相關的責任范圍中的水土流失面積，同時還包含其中的流失量和程度變化等相關情況。除此之外還有滑坡、崩坍數量和周邊與下游地區形成危害的情況。

（二）水土流失防治和效果監測

在將無人遙感使用在水土保持監測中的工作內容還包含了防治與最終成效監測，在這方面包含了各種水土保持防治措施，其中具體包含了工程措施、林草措施進行土地復墾等方面的數量與質量。還有則是林草生長情況，其中包含了樹木高度、喬木的直徑等等，這些植物的成活率以及植被覆蓋率也是監測的內容之一。除此之外，還要對已經實施過的水土保持措施效果進行監測，具體包含了土壤流失控制比例以及攔渣率。還有就是一些項目建設區中的水土流失整理度、植被恢復系數等相關方面。

二、無人機遙感在水土保持監測的應用

將無人機遙感技術使用在水土監測中，最為常見的是使用固定翼無人機。而在經過實踐之后發現，多旋翼無人機具備更多的優勢，這是一種多軸以及多螺旋槳的無人駕駛飛行器，其能夠進行垂直起降以及空中懸停等相關的操作。在飛行的時候比較靈活，抵御風力的能力較強，同時還能夠攜帶拍攝裝備。將其使用在水土保持監測中的具體應用如下。

（一）作業區域規劃

在進行水土保持監測工作的時候，根據監測對象的不同，能夠把其工作區分為3種類型，不同區域類型可以使用不同無人機作業方式進行。其一是點狀監測作業。在對具體區域的固定位置水土保持進行調查的時候，能夠靈活的控制無人機進行單駕次拍攝。在通常情況下，能夠手動控制飛行器高度，依據拍攝點類型對無人機懸空高度進行控制，以此進行拍攝任務。其二則是塊狀監測作業。就一些小范圍或者是具體項目的監測，需要使用地面控制站，在飛行高度與航線上進行設置。經過手動操作起飛到達一定高度，依據設定航線進行自動巡航，可以依據拍攝項目大小進行相應的調整。在進行航線規劃的時候，依據飛行速度確定無人機航拍覆蓋面積，通常飛行范圍要在拍攝項目范圍之上，以此保障項目區被完全覆蓋。其三則是線狀監測作業，對一些路線比較長的項目，就能夠使用多旋翼無人機續航能力，用此來控制飛行距離。在飛行的時候，盡可能的控制飛行高度，讓無人機只進行單次折返就能夠完成任務，以此減少作業成本，保障飛行器安全。

（二）作業流程實施

多旋翼無人機系統是經由遙感設備、控制系統、飛行平臺以及遙感數據處理軟件等相關部分構成的。作業流程是把遙感設備和控制系統傳感器裝置在飛行平臺上，以此進行巡航拍攝工作，獲取相關的數據信息。將多旋翼無人機使用在水土保持監測中時，其具體實施流程是飛行場地選用，航線制定、手動起飛以及自動巡航與降落。在航線設置的時候，綜合實際情況航高需要控制在200m，300m以及400m。就多旋翼無人機煙感檢測系統而言，航高和地面分辨率成正比關系。相機要設置成自動拍攝模式，相機鏡頭一般是定焦的，規范像素在1600萬以上，同時需要鏡頭具備防抖功能。

（三）影像資料的獲取與處理

水土保持監測工作中的圖象后期處理包含了圖象拼接的工作，還有就是對影像的判斷、水土流失因子的獲取以及土壤侵蝕模數計算等相關的階段。無人機遙感影像的拼接使用處于尺度不變特點變化的匹配，在影像拼接之后就能夠將圖像的反差與層次進行調整，以此提升圖像判斷效果。在通常的項目建設過程中，土壤侵蝕相關的類型和地形地貌變化比較小，這樣就能夠監測土壤類型，對土壤中的可蝕性因子進行獲取。使用GIS軟件對坡度進行分析，以此獲得項目區中的相關信息，并且計算出坡長因子。還有則是植被覆蓋度以及水土保持措施，都能在拼接之后的影像中直接獲取。在擾動土地面與水土流失面積方面也可經過圖象融合和項目區量測進行獲取。經過對監測對象所處地的土壤侵蝕情況選用不同土壤侵蝕模型，綜合土壤侵蝕分類等級，把提取出的水土流失因子實施刪格處理。使用CIS軟件圖層疊加的方式進行分析，以此獲取監測對象土壤侵蝕模數，進而生成項目區土壤侵蝕強度圖。經過不同時期對項目區進行無人機遙感監測，這樣就能夠對實際區域的水土保持情況進行動態監測。

和這種多旋翼無人機相較，固定翼無人機有著巡航半徑大以及續航時間長的優點，不過其缺點也十分明顯。在進行遙感監測的時候，固定翼無人機一般使用的是手拋式的起飛和機腹著陸的形式起降。而這種操作在場地要求方面比較高，需要較為空曠的道路當做起降場，其著陸的方式也會增加機身損壞率。但是多旋翼無人機的相關優點能夠使其在建筑物比較密集的地區中進行監測，空中懸停的特點能夠對重點區域進行多方面的拍攝，以此盡量獲得監測對象的影像資料。

結束語：

水土保持監測工作離不開對無人機遙感技術的使用，在進行研究實驗之后發現，和固定翼無人機相較，文中的多旋翼多軸無人機更加適用于監測工作。其具有著空中懸停和靈活操作等相關的優勢，在此技術的支持下就能夠提升監測工作的效率，在獲取可靠信息的基礎上制定出有效防治措施。

參考文獻：

[1]楊愷.無人機遙感技術在開發建設項目水土保持監測中的應用[J].陜西水利， 2013（4）：145-146.

[2]王森，王森，張瑞俠，等.多旋翼無人機在水土保持調查中的應用[J].全國第六屆水土保持監測學術研討會，2014

第一作者簡介：李增（1985年01月-），男，漢族，四川省廣元市人，大學本科 ，工程師，從事水土保持規劃、設計、監測工作。