【摘要】我國(guó)水土流失面積大并分布廣泛，傳統(tǒng)水土保持研究調(diào)查方法已不能滿足目前水土流失數(shù)據(jù)的獲取需求。無人機(jī)遙感技術(shù)作為一種新型遙感數(shù)據(jù)獲取手段，非常適合小范圍內(nèi)高分辨率遙感數(shù)據(jù)的即時(shí)獲取，在水土保持領(lǐng)域的應(yīng)用越加廣泛。本文著重討論了無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持領(lǐng)域的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī)遙感；水土保持；應(yīng)用介紹

我國(guó)水土流失量大面廣、成因復(fù)雜、危害嚴(yán)重，掌握不同類型區(qū)水土流失規(guī)律、提出相應(yīng)防治措施體系的任務(wù)十分艱巨。傳統(tǒng)水土保持研究以野外試驗(yàn)、手工計(jì)算為主。雖然通過大量徑流小區(qū)的建立和觀測(cè)發(fā)展了一些定量、半定量的水土保持模型，但模型運(yùn)行所需數(shù)據(jù)獲取、模型計(jì)算、結(jié)果表達(dá)完全依賴手工進(jìn)行。在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展以后，雖然情況有所改觀，但仍然難以擺脫數(shù)據(jù)獲取和結(jié)果表達(dá)的限制。但無人機(jī)遙感技術(shù)能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)研究方法的諸多不足，在水土保持領(lǐng)域的應(yīng)用前景將十分廣闊。

1無人機(jī)遙感技術(shù)特點(diǎn)

1.1成本低廉，快捷高效

無人機(jī)只需提前規(guī)劃飛行路線，憑借自帶攝影和無線傳輸設(shè)備，輔以操作人員在外業(yè)控制點(diǎn)的操作控制，即可獲取高精度的航拍數(shù)據(jù)和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。無人機(jī)還具備自檢功能，如出現(xiàn)故障，則自動(dòng)返航至起點(diǎn)上空，等待操作人員排除故障。目前，1名操作人員攜帶1臺(tái)無人機(jī)在12h內(nèi)，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(diào)查研究的效率。

1.2操作簡(jiǎn)單，機(jī)動(dòng)靈活

無人機(jī)在15～30min內(nèi)即可完成組裝、調(diào)試和起飛，對(duì)起降場(chǎng)地要求低。無

人機(jī)攜帶的雷達(dá)設(shè)備，可穿透森林植被獲取地表信息，并抵達(dá)有人駕駛飛機(jī)無法達(dá)到的空域、高度或危險(xiǎn)地區(qū)，實(shí)時(shí)傳輸圖像數(shù)據(jù)，從而滿足水土保持?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和全面性要求。

1.3空間分辨率高，數(shù)據(jù)精度高

由于無人機(jī)屬于低空飛行，搭載的高精度數(shù)碼成像設(shè)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(dá)到分米級(jí)或厘米級(jí)，能夠在較小空間尺度上觀察到水土保持防治措施的實(shí)施效果。通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分類處理，輔以遙感影像數(shù)據(jù)，可自動(dòng)化獲得測(cè)定范圍內(nèi)的地形圖、數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像（DOM）數(shù)據(jù)以及三維場(chǎng)景影像等，大大提高了水土保持?jǐn)?shù)據(jù)的精度。

2無人機(jī)遙感系統(tǒng)工作流程

無人機(jī)遙感系統(tǒng)由空中部分、地面部分和數(shù)據(jù)后處理部分組成。其中空中部分包括遙感傳感器子系統(tǒng)、遙感空中控制子系統(tǒng)、無人機(jī)平臺(tái)。地面部分包括航跡規(guī)劃子系統(tǒng)、無人機(jī)地面控制子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)接收顯示子系統(tǒng)。遙感空中子系統(tǒng)的主要功能：規(guī)劃航線并上傳到飛機(jī)上的控制器；飛行中監(jiān)控飛機(jī)狀態(tài)，在能可靠傳遞數(shù)據(jù)的時(shí)候可以改變部分控制參數(shù)。地面部分主要功能為設(shè)計(jì)和規(guī)劃航道軌跡，無人機(jī)的實(shí)時(shí)控制與飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收和遙感影像的顯示。

3無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用

3.1水土保持方案編制

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目主要分為點(diǎn)狀工程和線狀工程，長(zhǎng)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(fā)建設(shè)項(xiàng)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(zhǎng)、數(shù)據(jù)獲取不足的困難。借助無人機(jī)遙感技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確掌握建設(shè)項(xiàng)目所在區(qū)域的地形地貌和水土流失情況，確定建設(shè)項(xiàng)目的防治責(zé)任范圍，進(jìn)行水土保持分區(qū)設(shè)置和水土保持防治措施布局。通過無人機(jī)遙感傳輸?shù)狞c(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)，繪制項(xiàng)目的大比例尺地形圖和三維影像地圖，進(jìn)而確定項(xiàng)目取土場(chǎng)、棄土場(chǎng)和棄渣場(chǎng)的位置，預(yù)測(cè)水土流失量，完成水土保持防治措施的設(shè)計(jì)。

3.2水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是利用多種方式，對(duì)生產(chǎn)項(xiàng)目建設(shè)期間的水土流失數(shù)量、水土流失強(qiáng)度及水土流失分布進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，檢驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)區(qū)水土保持防治措施實(shí)施效果。無人機(jī)遙感技術(shù)，作為“空基”的代表手段，將成為“天地一體化”監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的中堅(jiān)力量。無人機(jī)遙感借助其高空間分辨率、高效率的優(yōu)勢(shì)，對(duì)項(xiàng)目建設(shè)區(qū)和直接影響區(qū)進(jìn)行拍攝，獲取測(cè)定范圍內(nèi)的地形圖、DEM等數(shù)據(jù)。借助野外作業(yè)與對(duì)無人機(jī)遙感影像的處理，建立影像解譯標(biāo)志，進(jìn)而提取擾動(dòng)面積、水土流失面積、水土保持設(shè)施等信息。

3.3水土保持監(jiān)督執(zhí)法

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)督工作涉及方面多、工作量大，因此采用高精度遙感影像調(diào)查與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查相結(jié)合的“天地一體化”監(jiān)管形式應(yīng)運(yùn)而生，全面對(duì)建設(shè)項(xiàng)目水土保持防治措施和擾動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)督管理，確保擾動(dòng)合法合規(guī)及水土保持防范措施合理達(dá)標(biāo)。無人機(jī)憑借全方位視角、覆蓋范圍廣、時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，通過遙感控制迅速獲取項(xiàng)目建設(shè)范圍內(nèi)的影像資料，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持狀況全方位、實(shí)時(shí)、高精度的監(jiān)管。借助無人機(jī)遙感，能夠及時(shí)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)各項(xiàng)水土保持防治措施指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)督管理。

3.4水土保持設(shè)施驗(yàn)收評(píng)估

水土保持設(shè)施驗(yàn)收評(píng)估指的是對(duì)點(diǎn)型建設(shè)項(xiàng)目、線型建設(shè)項(xiàng)目的重點(diǎn)評(píng)估范圍，可采取無人機(jī)遙感抽查防治措施的數(shù)量以及質(zhì)量、保存情況；確定防治責(zé)任范圍以及擾動(dòng)土地整治率、水土流失總治理度、林草植被恢復(fù)率、林草覆蓋率等防治指標(biāo)。點(diǎn)型建設(shè)項(xiàng)目的重點(diǎn)評(píng)估范圍有火電廠的貯灰場(chǎng)、水利樞紐的取土場(chǎng)和棄土棄渣場(chǎng)、礦山的矸石山（場(chǎng)）等，對(duì)于穿越無人區(qū)、山區(qū)的線性建設(shè)項(xiàng)目，無人機(jī)能夠快速穿越無人區(qū)、山區(qū)核查水土保持設(shè)施實(shí)施情況，評(píng)估棄土（石、渣）場(chǎng)、取土（石料）場(chǎng)、臨時(shí)道路、穿跨越河（溝）道、中長(zhǎng)隧道、管理站所等沿線關(guān)鍵控制點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)核查評(píng)估結(jié)果及時(shí)反饋。利用無人機(jī)遙感獲取水土保持措施實(shí)施后項(xiàng)目區(qū)影像，可以大大縮短驗(yàn)收時(shí)間，提高驗(yàn)收評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)與可靠性。

結(jié)語

無人機(jī)遙感作為一種新型的遙感平臺(tái)，目前，無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持方案編制、水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及驗(yàn)收評(píng)估等方面逐漸得到廣泛應(yīng)用，隨著軟件技術(shù)的發(fā)展與完善，無人機(jī)遙感在水土保持領(lǐng)域的各個(gè)方面必將發(fā)揮越來越重要的作用。

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