探究無人機技術在生產建設項目水土保持監測中的應用

沈潮

摘要：作為一種新的技術，通過無人機的應用，使得生產建設項目中的水土保持監測工作方式得到了有效的改善，整體的工作效率和精確程度得到了提升。無人機拍攝的圖片通過分析后可直接了解到生產建設項目水土保持的相關數據資料，從而獲得生產建設項目對土地的擾動情況，以明確水土流失和水土保持措施的數量。因此本文對于生產建設項目水土保持監測中無人機技術的應用進行分析有著重要的意義。本文首先對于水土保持情況進行分析，同時對于水土保持監測工作進行探討，最后對于建設項目水土保持監測中無人機技術的應用進行研究。希望通過本文，能夠為生產建設項目的水土保持監測工作開展提供一些參考和幫助。

關鍵詞：無人機技術;生產建設項目;水土保持監測

引言：所謂水土保持監測，是指通過多種方式和措施來從保護生態環境、促進資源的可持續性發展以及保護水土資源的角度來出發，對于出現水土流失的數量、成因、范圍、強度、危害以及防治等各方面指標進行監測的過程。通過利用水土保持監測，能夠對水土流失治理的效果進行準確和全面的體現，為后續的水土流失防治工作提供重要的參考依據。與此同時，從國家層面來看，也非常重視對水土流失的治理，并在建設項目中可能存在的水流流失危害進行了防范，在這樣的情況下，水土保持監測工作就被更加廣泛的應用，對于建設項目而言，也有了更高的監測積極性。隨著項目數量的增加，水土保持監測作業量也逐步增加，那么相關的技術方法也就會變得更加成熟，從而獲得更好的監測效果。從目前的情況來看，所應用的水土保持監測方法，不但面臨著較大的作業量，同時也存在著周期長和精度不足的問題，所以已有的水土保持監測難以達到監測的要求，不能夠保持結果的準確和迅速，更加無法滿足當前水土保持監測向著智能化和自動化的方向發展的需求。所以必須在總結過往工作經驗的同時，積極的引入更多的技術，為項目水土保持監測工作提供支持，提升整體的監測效果和水平，從而更好的向著自動化監測的方向發展。通過分析近些年來的水土保持監測工作情況，能夠看到無人機技術在其中發揮著十分重要的作用，能夠有效的提升水土保持監測水平，滿足水土保持監測的高精度、自動化、高效率等方面的工作需求。

1.水土保持情況分析

隨著我國社會經濟的高速發展，無論是交通行業還是能源礦產等行業都得到了飛速的發展，從而對自然環境形成了一定程度的破壞，一些地區出現了較為嚴重的水土流失情況，甚至發生了較為嚴重的自然環境破壞情況，利用水土保持監測技術來得到的信息，能夠為項目建設的水土保持方案設計以及后續的監督管理工作帶來重要的信息支持，讓水土保持監管工作具備更強的說服力。從目前的情況來看，我國在進行水土保持監測的工作中已經積累了大量的經驗，但在實際的監測工作當中，仍然存在著數據信息不夠完善、獲取數據信息的實效性較低以及監測工作的周期較長等問題，因為這些問題的存在，難以達到快速監測和信息化監測的發展要求。而通過實踐過程能夠發現，通過無人機技術能夠有效的提高水土保持監測工作的速度和精度，并降低整體的工作強度，為后續的水土保持監測工作的發展帶來重要的支持和幫助。

2.水土保持監測工作分析

2.1水土保持監測內容

首先需要對造成生產建設項目地區的土壤侵蝕有關的因子進行監測，具體包括了生產建設項目地區的植被因子、氣象因子土壤因子以及地貌因子等等，與此同時也會受到生產建設項目所應用的施工方法及施工進度的影響，例如生產建設項目的擾動范圍和分布狀況等等。

其次需要對生產建設項目整個施工過程的水土流失情況進行監測，例如生產建設項目地區的土壤侵蝕情況、水土流失量以及對下游和周邊地區所造成的影響等等。

第三需要對生產建設項目責任范圍內所應用的水土保持措施進行監測，具體包括了生產建設項目區域的水土保持措施的分布情況和類型等等。

最后需要對生產建設項目區域的水土流失防治所獲得的成效進行監測，例如水土穩定程度和完好程度以及植被恢復措施、覆蓋率和生長情況等等，另外也包括了水土保持防治措施。通過了解這些監測數據，能夠為生產建設項目的驗收工作提供直接的參考依據，那么具體的指標內容具體包括了土壤流失控制率、植被恢復系數、林草植被覆蓋率、擾動土地治理率等等。

2.2水土保持監測方法

根據水土保持監測技術規程的要求，在項目水土保持過程中所應用的監測方法主要包括了調查監測和地面觀測這兩種方法，需要結合具體的情況以及監測的要求來選擇合理的監測方法，一般所采用的是定期巡查和調查的方法，這種監測方式的優勢在于容易操作且速度較快，無需花費過多的成本，比較適合應用于絕大部分指標的監測，具體包括這樣幾方面指標：首先是生產建設項目地區的地貌、植被、氣候、水文和土壤等因子，這些因子會對水土流失造成影響。其次是生產建設項目的填方量、工程取棄土量的分布等等。第三是生產建設項目對水土保持設施造成損壞的數量，同時也包括建設中有關的植物種類、覆蓋率和水土保持工程措施的質量、運行情況和穩定性。最后是生產建設項目施工所造成的環境破壞和水土流失情況。所采用的監測方法主要由水土流失量來決定，在地面進行觀測設施的設置，通過定期的觀測來獲取目標的數據信息。從目前的情況來看，水土保持監測的巡查方法和調查方法已經得到了較為廣泛的應用，但這些方法所適合的目標區域較小，雖然操作起來較為簡單，但是所獲得的監測精確度卻并不高，在監測的過程中容易受到人為的干擾，一旦需要監測較大面積的目標區域時，需要面臨著非常大的作業量，甚至于一些區域是監測工作者無法到達的，那么就無法獲取相關的數據。在獲取水土流失量時，所應用的方法包括了樁釘法、沉砂池法等等，但對于布設的密度和位置直接決定了水土流失監測的準確性，且因為生產建設項目存在的擾動情況，對監測的實施和精度都帶來了不利的影響。除此之外，如果采用衛星監測的方法，因為軌道限制難以滿足監測實時性的需求，再加上云層覆蓋等因素的影響，嚴重影響了衛星監測的準確程度。

3.無人機技術在生產建設項目水土保持監測中的應用研究

隨著近些年來我國的無人機技術得到了迅速的發展，已經逐步應用到了林業、水利、影視、廣告、氣象和城市規劃等多個工作領域當中，無人機可以實現低空飛行，且無需專門的機場進行起降，不但應用起來十分靈活，總體的成本也并不高，能夠非常輕松的獲得目標影像。所以采用無人機更加符合各個行業的安全要求，并且能夠獲得非常好的效果，能夠更好的完成分布式任務，滿足大比例尺的監測要求。那么具體來看，無人機技術對生產建設項目區域的水土保持情況進行監測時，具體的流程包括以下幾個方面：

3.1無人機的選擇

從目前的情況來看，較為適合應用在建設項目水土保持監測工作中的無人機類型主要包括了垂直起降固定翼類型、固定翼類型和多旋翼類型等等。在這當中，固定翼類型的無人機有著飛行穩定、規劃航線技術較為成熟以及飛行速度快等優勢，但對于起降環境有著較高的要求，需要一段開闊平坦的跑道，而對于生產建設項目而言，想找到這樣一個跑道是非常困難的，所以這種類型的無人機應用受到的限制。多旋翼無人機具備了起降方便、控制靈活等優勢，但其所具備的電池容量是較為有限的，所以工作范圍較小，不適合應用在較大面積項目的水土保持監測工作中。垂直起降固定翼無人機具備了上述兩種無人機的優勢特點，且沒有上述兩種無人機的缺點，但這種類型的無人機正處于發展初始階段，因此體積較大攜帶起來并不方便。

3.2無人機的作業條件選擇

水土保持監測工作中對于無人機技術的應用，必須考慮到工作效果受到的時間因素影響，一般來說無人機在晴天條件下工作時 最好選擇在上午十點到下午兩點這個區間，如果獲取植物影響可在夏季進行，而獲取工程影響則應選擇冬天。除了時間因素之外，也要考慮到場地因素，無人機進行水土保持監測工作時除了要考慮到限飛區域之外，也要避開信號塔、高壓線以及高層建筑等等，確保無人機的飛行安全。

3.3無人機航線規劃

因為不同的生產建設項目有著不同的特點，所以在采用無人機進行水土保持監測的過程中，會對點型項目進行區域航拍，而對線型項目進行重點位置航拍，例如一些存在較大水土流失隱患的區域。無人機在航拍過程中應結合區域面積來進行適當的外擴，確保能夠覆蓋整個區域。通常情況下航向所超出的作業范圍應該高于一條基線。不同的無人機所搭載的相機也各有不同，相機不同那么成像地面分辨率也會有所不同，在開展監測工作前應該根據呈現地面分辨率要求來對無人機飛行高度進行明確，在同一個范圍內，航線的高差應該低于三十米，通過后期處理但因為受到地形影響會造成分辨率變化，所以在無人機飛行過程中應該盡量的保持高度一致，如果航拍的范圍較大會出現地形變化，應分區域進行航拍，然后利用軟件進行處理。在設置完高度后，應該對重疊度進行設置，無人機來執行水土保持監測工作時，應該保持航向的重疊度為百分之六十到百分之六十五，具體可通過軟件來進行設置，或者可以采用手動的方式來進行飛行，如果飛行高度較低，應減慢飛行速度，確保具備足夠的曝光時間。為了得到最佳的效果，在飛行過程中要控制好航線彎曲度，避免彎曲度過大而造成漏洞現象，為了更好的獲取地物信息，可采用傾斜攝影的方式來進行航拍。最后是控制點位的選擇，具體可以結合水土保持監測作業的范圍來布置控制點，通常一平方公里內應該設置三到五個控制點，如果控制范圍更大則應按照比例來進行增加控制點位，并將其布設在地物上。無人機在開展監測工作的過程中，應確保航向以及旁向的沒六張照片包含一個控制點，如果成像精度沒有較高的要求，也可以不進行控制點的布設。

3.4數據處理

完成航拍工作后，通過相應的軟件來對照片進行處理，生成三維模型，以此為基礎利用人機交互的方式來獲取項目的進度、位置和現狀以及擾動面積，同時也包括水土保持措施的數量以及水土流失的具體情況等等。具體包括這樣幾個方面：首先是面積和位置，通過空間信息提取軟件來獲取項目的位置信息和面積信息等等，通過和批復文件中所涉及到的相關內容進行對比來分析出該生產建設項目是否符合規定。其次是水土保持措施，通過DOM能夠對項目水土保持措施進行觀察，并測量其具體的數量和面積，從而對水土保持措施是否存在水土流失隱患問題進行判斷。最后是取棄土量，在取棄土場中可以結合測量面積和取土深度來對取棄土方量進行計算，在實際的工作當中大量的棄土場為坡地和溝道類型。

結束語：總而言之，在生產建設項目進行水土保持的監測工作當中，通過無人機技術的應用，為水土保持監測信息的獲取帶來了更多新的方式方法，從而對該地區的水土保持情況進行準確、客觀的體現，進一步提升水土保持監測的精確程度和工作效率，同時在面對大面積的監測工作時，通過應用無人機技術能夠大幅度的減少工作量，為后續的水土保持監測工作帶來重要的信息依據，對過去水土保持監測工作中存在的低效率、低精度問題進行了有效的解決。相信隨著我國無人機技術的持續發展，能夠為建設項目的水土保持監測工作帶來更好的服務和支持。

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