無人機遙感在水土保持監督管理中的應用

張君

摘 要：由于我國水土流失面積大、分布廣，傳統的水土保持研究和調查方法已不能滿足目前水土流失數據采集的需要。無人機遙感作為一種新型的遙感平臺，為水土保持監測、監管等相關工作提供了一種可以及時、準確、高效地獲取數據的技術手段。

關鍵詞：無人機;遙感;水土保持;監管;監測

中圖分類號：S127;S157 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）14-0206-02

0 引言

隨著我們科學和技術的不斷進步，科學和技術在許多領域得到了更好的利用。特別是在土壤保護監測、高水平遙感和越來越多的使用和控制無人機技術方面，在水土保持監管的過程中，工作人員可以通過高水平的遙感和無人機技術來最大限度地提高效率和工作能力。

1 關于無人機

1.1 無人機簡介

無人機技術是一種無人機飛行平臺技術，它可以通過飛機上搭載的計算機或無線遙控進行控制。安裝了小型高清晰度數碼相機，利用慣性導航技術和衛星無線電通信技術進行低空飛行，并迅速獲得地面影像數據。它由兩部分組成：硬件部分主要是航空載載系統和地面監控系統。軟件主要包括飛行控制，航道設計，攝影檢查，數據預處理等系統。無人機（UAV）是一種能夠獨立執行計劃飛行任務的綜合程序控制。早在第二次世界大戰之前，無人機原型機就出現了，應用于軍事訓練。在20世紀90年代，隨著通信和信號處理技術的進步，特別是自動駕駛儀的進步，無人機得到了相當大的發展。到目前為止，無人機幾乎已經形成了航空攝影領域的綜合技術。無人機（UAV）已經成為遙感設備的信息平臺，如使用激光傳感器，微型單反相機和高分辨率航空攝影機來獲取信息，然后由計算機處理圖像信息，并能根據需求做出相應的維度，這是航空攝影測量、遠程控制、遙感、視頻圖像傳輸結合3D數字圖像處理技術的新應用技術。

1.2 無人機的優勢

低空無人機可以獲得高分辨率的圖像。這項技術解決了大型飛機和衛星在云層覆蓋下偏離目標區域的航空攝影問題，并填補了遙感航空攝影的不足，耗時等問題。傳統的航空遙感技術受到更高的經濟成本，因為許多因素，如傳感器、目標空域、航空平臺等。小型無人機有便宜、無人駕駛、結構簡單等優點。它們不僅可以在海拔較低的小范圍內很快獲得高清晰度遙感的結果，而且有利于補充傳統的大型航空遙感的細節。一般來說，無人機技術的優勢主要包括以下幾個方面：高空作業不受云層的影響，而是在云層下面飛行。其結果是多種多樣，不僅是大型飛機和衛星的量私營商等傳統模型，還可以從多種角度綜合收集地形和地形數據，支援三維景觀模型、數碼曲面模型等。著陸場要求少，著陸方便，靈活，準備程序簡單，不受地形限制。它可以對人體無害，實現對危險區域或交通不便區域的監測和檢測。旋翼可以對特定的地物進行靜止航向測定，也可以對固定區域進行重點航向測定。工作效率高，應急能力強，時間短。生產成本低，維修簡單，維修成本低，操作人員培訓相對簡單。

2 無人機遙感技術特點

2.1 低廉成本，高效快捷

無人機有事先計劃好自己的拍攝，無線電輸送設備和外部控制點的操作控制，才能獲得更準確的航空拍攝和云數據。無人機也有自我檢測能力。出現故障時，自動返回原點，等待操作員修理故障。目前，無人機可以在12小時內獲得一條約300千米的直線工作的空中圖像，大大提高了土壤保護研究的效率。

2.2 操作簡單靈活

無人機可以在15到30分鐘內安裝、調整、裝載和降落。需要低著陸和起飛地點。無人機攜帶的雷達設備可以穿過森林植被獲得地表信息，達到載人飛機無法到達的空域和高度。高空間分辨率和數據精度。由于無人機在低空飛行，在高精度的數字成像設備中，能力覆蓋或垂直傾斜。遙感圖像的分辨率可以達到毫米/厘米。土壤保護控制措施可以得到實施。在三維測量范圍內，NG圖像處理軟件、數據和地形圖、數據、DEM數據、數碼束數據和圖像（DOM）自動生成，大大提高了水土保持數據的精度。

3 無人機遙感水土保持應用實踐

3.1 生產建設項目水土保持監測

開展水土保持監測是《中華人民共和國水土保持法》的剛性要求，這是一項法律義務，必須由生產單位承擔，由生產單位本身執行，或者委托給第三個機構，以及主要建設同步開展。生產建設活動通常具有占地面積大、擾動范圍廣的特點，尤其是線狀項目，生產活動和建設特點通常面積大的和范圍廣，特別是在線性項目，監測單位很難通過傳統的巡查和踏勘的方式完成全部監測工作。無人機的低海拔遙感已經成為監測生產和建設項目土壤和水保護的新技術手段，因為它們的準確性、及時性和全球性質。

3.2 控制生產和建設項目的水土保持監管

對生產和建設項目的水土保持監督性監測。控制建筑項目的和水土保持監測。

（1）建設項目的生產控制和土壤保護控制是生產單位在生產控制和土壤保護控制方面的單獨的建設性工作。這是政府權威和公眾利益的行為。監測土地保護和產品建設項目的執行情況，由政府和環境部授權的專門控制機構實施的兩種控制形式。管理處服務水利偵破并停止違反養護土壤、監督、管理和控制的執行提出了建議，有效監督管理水和土壤及提供技術支持。監測單位也可使用遙感監測系統來控制范圍、面積、強度和數量的措施防止水土流失的生產和建筑項目，以確保執行水和土壤養護。預防，土壤保護。在比較控制單元確定的土壤保護措施的責任標準時發現的侵權行為可能集中在防止土壤侵蝕方面。分析建筑項目與生產中斷項目的符合性，為生產建設項目提供監測數據和土壤和水保護依據。

（2）水土保持與生產建設項目相結合，是防治水土流失和破壞地表條件的責任范圍。廢物控制、數量和位置控制、水土保持措施實施、遙感影像高分辨率制作、采集、技術信息等終端移動建設項目全面實施。現場采集可歸納為四個方面：建設項目用地擾動、用地（石料）、（石材、礦渣、廢渣現場、施工引起的水土流失及水土保持措施的實施）。

3.3 國家水土保持重點工程“圖斑精細化”管理

按照《全國水土保持信息化工作2017—2018年實施計劃》，各流域組織和省級水行政主管部門負責分工，以美麗的圖章為單位，對重點工程進行管理，對施工項目和地面控制項目的控制和驗收是否按現行辦法進行檢查。或抽檢應符合設計，并采取措施改變圖的描述和竣工驗收carte.si比例真實，動作質量合格等。無人機遙感系統的實時性、靈活性、綜合性等特點，為在建重點工程的驗證和工程驗收試驗提供了強有力的技術支持。

3.4 除了上述水土保持監督和監測工作之外，無人機還可以用于以下工作

（1）小型流域綜合土壤保護管理的初步設計。初步設計應在國家綜合流域管理項目實施前完成。首先，獲得基本資料，土地使用河流流域、森林覆蓋、斜坡、類型和強度土壤侵蝕。傳統方法是獲得實質性數據基礎上流域的地形圖、實地調查和統計圖表，并擬訂各種措施養護土壤的軟件。然而，一些河流流域沒有大規模的地形圖，也無法為不同的測量提供精確的空間布局。獲得的計劃通常缺乏地理信息，如經度和緯度，無法定位和管理測繪點，給后續測量地圖點的存儲和“圖斑精細化”管理帶來諸多不便。根據這些條件，可以在設計衛星遙感圖像，無人機遙感影像、地形圖的基礎上的項目區域土地利用、水土保持措施，邊坡和植被覆蓋狀況等解釋和計算，使用GIS及相關軟件，采用人機互動地圖的方法的水土保持措施，完成水土保持措施的布局，它能保證流域地貌措施的種類和范圍，使流域綜合治理更加科學合理。

（2）水土保持設施驗收。建設項目生產的接收和檢查設施的土壤和水資源保護、技術評估無人機遙感系統的養護措施著重于水和土壤數量、面積、質量和保存情況分析和防治范圍內水土流失擾動的土地復墾率和程度、水土流失總量和植被恢復率等六個采取預防措施并抽查相符;跨越無人區和山區的直線工程，可以利用無人機進行遠程檢測，實現所有必要的防控措施，并及時反饋檢測結果，確保水利設施的檢測。無人機遙感技術可以大大縮短驗收評估時間，提高工作效率，避免人為因素的干擾，提高驗收評估的標準和可靠性。

（3）土壤侵蝕危害研究。典型的水土流失破壞形式有滑坡、泥石流、沙塵暴、洪水等。通過無人機遙感系統和GIS空間分析，可以快速、準確地評估位置，災難的影響范圍和程度的災難事件，預測和警告災害的發展和演化，并提供決策支持，人員疏散和轉移受災地區的防災和救災。

4 無人機遙感技術在實際水土保持監管中的具體應用

（1）具體目標和技術創新。水土保持的規定，它的主要目標是全面、生產建設項目的全過程監督，所以當高分數的無人機遙感技術還需要生成數據報告，審查和批準，審批過程中需要保持水土保持方案、水土保持監督的過程中，如何保持水土保持建設和水土保持監測的評價驗收以及各個階段如何進行嚴格審批。確保所有生產建設項目都有相關的動態信息，各級管理人員能夠隨時隨地開展水土監測工作，了解項目進展情況，發現施工過程中的問題，及時解決問題。技術創新的主要手段是土壤和水的深度集成監督業務和現代信息技術、空間技術等新興技術，和使用真正的好結果和遙感技術監測土壤侵蝕的問題在實時生產建設項目，干擾地球表面的面積，對預防和控制的范圍和責任。

（2）開展生產建設項目基本信息的入庫，對信息系統進行監督管理。信息系統得到升級，更好地應用高分辨率遙感和無人機技術。新制度可以在基層和市級進一步發展和應用，真正實現監管制度相關信息的交流和共享，確保上下級之間的協調。系統升級后，現有的矢量數據可以由系統存儲和輸入。這樣，高分辨率遙感與無人機遙感信息可以更好的交流。同時，系統的運行環境也發生了變化。

5 問題與思考

在生產和建設項目中，無人機遙感在土壤保護監測中的應用仍處于探索階段。

（1）垂直精度不足。精度測試表明，DEM高度誤差在2到5米之間，提取的體積數據不夠精確，不能直接使用。

（2）提取與土壤保護監測有關的數據。土壤和水保護的信息必須由熟悉工程條件的技術人員通過人工干預提取。

（3）對天氣有很強的依賴性。工程現場的天氣狀況對無人機測試結果的質量影響很大。在云、雨、雪等惡劣天氣情況下，無法達到精度要求的監測結果。

（4）投入成本很高。與目前在生產和建設項目中監測土壤保護的成本相比，無人機的低海拔遙感成本相對較高。大部分費用監測土壤養護不足以支持執行不斷監測長期和無人駕駛航空器，才可取得有計劃地根據情況和項目所需的程度。無人機遙感作為一個新的遙感平臺，具有空間自由、靈活性、空間分辨率和時間分辨率的獨特優勢。隨著多光譜傳感器的發展，無人機遙感在光譜分辨率方面也有可能被忽視。

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、水土保持監督執法、驗收評價等方面逐漸普及隨著硬件設備的更新和軟件技術的發展和完善，無人機遙感將在水土保持的各個方面發揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1] 張雅文，許文盛，沈盛彧，王志剛，張平倉.無人機遙感技術在生產建設項目水土保持監測中的應用——方法構建[J].中國水土保持科學，2017，15（01）：134-140.

[2] 李建.無人機遙測技術在水土保持監管中的應用[J].中國水土保持，2017（09）：73-76.