楊志軍 魚海霞

摘要 隨著科技的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)技術(shù)在很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。水土保持監(jiān)測(cè)工作應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)不僅能夠提高監(jiān)測(cè)效率，還能有效提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)在水土保持監(jiān)測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析，希望為今后水土保持監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 無(wú)人機(jī)技術(shù);水土保持;無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：V279+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）01–0171–02

無(wú)人機(jī)技術(shù)具有強(qiáng)大的適應(yīng)能力，可以完成多數(shù)監(jiān)測(cè)任務(wù)，能在監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。在水土保持監(jiān)測(cè)工作中，同樣可以利用無(wú)人機(jī)技術(shù)提高監(jiān)測(cè)質(zhì)量，并通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的方式實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)信息。因此，對(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)在水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究具有重要意義。

1 無(wú)人機(jī)技術(shù)與水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市生態(tài)環(huán)境受到影響，部分地區(qū)水土流失現(xiàn)象日益加劇，生態(tài)環(huán)境的惡化會(huì)給人類的正常生活帶來(lái)嚴(yán)重影響。因此，需要對(duì)水土保持進(jìn)行合理監(jiān)測(cè)，獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為水土保持工作提供科學(xué)的數(shù)據(jù)信息，增強(qiáng)水土保持的科學(xué)性。目前，我國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)依然存在效率低、精度低等問(wèn)題，需要結(jié)合無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)，提高水土保持的監(jiān)測(cè)質(zhì)量，提高環(huán)境監(jiān)測(cè)的效率。

無(wú)人機(jī)技術(shù)是結(jié)合無(wú)人飛行、計(jì)算機(jī)以及GPS等多種技術(shù)，在短時(shí)間內(nèi)捕捉地形地貌等環(huán)境數(shù)據(jù)的一門監(jiān)測(cè)技術(shù)[1]。在無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中，可以利用各種功能和種類不同的傳感器高效采集不同的項(xiàng)目數(shù)據(jù)，無(wú)論是在地籍測(cè)繪還是在水利工程等領(lǐng)域，都能夠發(fā)揮出良好的數(shù)據(jù)采集作用。無(wú)人機(jī)技術(shù)可通過(guò)低空航拍的方式完成地表數(shù)據(jù)采集，并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)整理和共享數(shù)據(jù)信息。無(wú)人機(jī)技術(shù)的主要特點(diǎn)如下：第一，精度高。無(wú)人機(jī)在低空航拍時(shí)的拍攝精度能達(dá)到0.1 m，精度完全可以得到保障;第二，成本低、可操作性強(qiáng)。無(wú)人機(jī)空中作業(yè)十分靈活，不受航線的制約，即使面對(duì)各種惡劣天氣，同樣具有良好的表現(xiàn)，且無(wú)人機(jī)造價(jià)相對(duì)較低，不會(huì)大幅增加成本;第三，安全性高。無(wú)人機(jī)在實(shí)際使用中不需要特定的升降平臺(tái)，整體操作方式較為簡(jiǎn)單，對(duì)天氣的適應(yīng)性強(qiáng)，即便處于寒冷的冬天或炎熱的夏天，依然能夠保證監(jiān)測(cè)效果，且監(jiān)測(cè)途中遇到突發(fā)情況，也不會(huì)導(dǎo)致人員出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷;第四，拍攝范圍廣。無(wú)人機(jī)在飛行期間可以豎向、斜向拍攝，拍攝角度廣闊。通過(guò)無(wú)人機(jī)技術(shù)來(lái)完成水土保持的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)任務(wù)，可以有效提高拍攝分辨率，獲取完善的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息[2]。

2 無(wú)人機(jī)技術(shù)在水土保持監(jiān)測(cè)中的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的航空攝影受航拍平臺(tái)及傳感器的限制，在采集小面積或大比例的數(shù)據(jù)時(shí)，存在測(cè)量成本偏高、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，而利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行航拍監(jiān)測(cè)，可以保障測(cè)量成本及測(cè)量數(shù)據(jù)。因此，使用無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行小面積區(qū)域的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)將成為水土保持測(cè)量的主要方式，通過(guò)無(wú)人機(jī)開(kāi)展低空航拍也是水土保持測(cè)量的一種發(fā)展趨勢(shì)。無(wú)人機(jī)技術(shù)在水土保持測(cè)量工作中存在以下優(yōu)勢(shì)：第一，超低空航拍。無(wú)人機(jī)能夠完成云下飛行航拍，不會(huì)因云層遮擋而影響拍攝測(cè)量效果，且通過(guò)低空接近拍攝目標(biāo)，能獲取更為精確的數(shù)據(jù)信息，完成多角度的數(shù)據(jù)采集。第二，測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量高。利用無(wú)人機(jī)技術(shù)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)能夠在軟件中實(shí)現(xiàn)快速分析、整合，快速獲取監(jiān)測(cè)結(jié)果[3]。此外，無(wú)人機(jī)航拍還能有效彌補(bǔ)常規(guī)測(cè)量技術(shù)的不足，在應(yīng)急工程以及工程局部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)觀測(cè)，大幅提升水土保持監(jiān)測(cè)質(zhì)量。

3 水土保持監(jiān)測(cè)中無(wú)人機(jī)技術(shù)的運(yùn)用分析

3.1 水土保持的監(jiān)測(cè)內(nèi)容

3.1.1 監(jiān)測(cè)水土流失的影響因素 無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠完成針對(duì)水土流失影響因素的高效監(jiān)管，找出水土流失的原因，控制水土流失。使用無(wú)人機(jī)航測(cè)可以高效、精準(zhǔn)地測(cè)量出監(jiān)測(cè)區(qū)域的水文、氣候、地貌等地理信息，幫助相關(guān)人員及時(shí)掌握土體擾動(dòng)情況及開(kāi)挖深度等一系列數(shù)據(jù)。

3.1.2 監(jiān)測(cè)水土流失的危害情況 水土流失會(huì)對(duì)周圍的自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，可以利用無(wú)人機(jī)技術(shù)加強(qiáng)水土流失監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握其危害情況，避免水土流失造成的危害進(jìn)一步擴(kuò)大。在水土流失監(jiān)測(cè)過(guò)程中，可利用無(wú)人機(jī)技術(shù)對(duì)高陡邊坡、壩體斜坡等容易造成水土流失的區(qū)域進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握水土流失情況，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施，有效降低水土流失帶來(lái)的危害。

3.1.3 監(jiān)測(cè)水土流失防治效果 通過(guò)加強(qiáng)邊坡防護(hù)、栽種植被等方式可防護(hù)水土流失，降低水土流失帶來(lái)的危害。無(wú)人機(jī)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)植被成活率、邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握水土保持工程的防治情況，提高水土流失的防治效果。

3.2 無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用

在正式開(kāi)展無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)工作之前，需要將測(cè)量區(qū)域的地貌情況作為基礎(chǔ)來(lái)明確航拍監(jiān)測(cè)體系。航拍監(jiān)測(cè)體系中需要同時(shí)包括飛行路線、高度及航拍空域間隔等基礎(chǔ)指標(biāo)，以此保證無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)成像時(shí)的精確度。確定無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)方案之后，應(yīng)結(jié)合水土保持的監(jiān)測(cè)需求選擇攝影處理軟件，提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。例如，以ERDAS為基礎(chǔ)的LPS，可以在數(shù)據(jù)處理中發(fā)揮出良好效果，因?yàn)長(zhǎng)PS在使用過(guò)程中操作簡(jiǎn)單、精確度高，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入軟件之后可自行分析出最終結(jié)果，從而提高無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)的工作效率，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.3 應(yīng)用結(jié)果分析

某地區(qū)利用無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行水土保持監(jiān)測(cè)工作，得出了水土流失動(dòng)態(tài)變化情況。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中利用平面圖與三維模型統(tǒng)計(jì)出擾動(dòng)區(qū)域的面積數(shù)據(jù)，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)開(kāi)展原始數(shù)據(jù)翻譯，求出植被的覆蓋程度，并對(duì)數(shù)字高層模型數(shù)據(jù)特征進(jìn)行分析，結(jié)合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)明確土壤的侵蝕等級(jí)。通過(guò)插值法對(duì)土石方場(chǎng)地控制點(diǎn)進(jìn)行處理后得出數(shù)字高層模型，將其與工程地貌相結(jié)合計(jì)算出場(chǎng)地堆放量。

分析原始數(shù)據(jù)可得出為降低水土流失而實(shí)施的綠化工程面積，掌握植被覆蓋率。在無(wú)人機(jī)航拍期間，還可以適當(dāng)結(jié)合傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式完成水土流失治理率等指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，優(yōu)化數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)質(zhì)量。結(jié)合監(jiān)測(cè)前后的治理效果數(shù)據(jù)，可以掌握水土保持項(xiàng)目的開(kāi)展情況，對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行輸出，便可以完成數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建，并對(duì)水土保持項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)收。此外，可以適當(dāng)結(jié)合數(shù)字高層模型對(duì)平面圖進(jìn)行完善，通過(guò)合理擴(kuò)大比例尺，詳細(xì)展示水土保持項(xiàng)目及監(jiān)管期間存在的不足之處，進(jìn)行針對(duì)性優(yōu)化。水土保持作為水利工程中極為重要的一環(huán)，其項(xiàng)目監(jiān)測(cè)結(jié)果將會(huì)帶來(lái)非常重要的影響，而利用無(wú)人機(jī)技術(shù)開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作則能夠有效提高監(jiān)測(cè)效率與質(zhì)量，避免水土流失造成的影響進(jìn)一步擴(kuò)大。而且無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠有效降低監(jiān)測(cè)成本，使水土保持監(jiān)測(cè)的技術(shù)變得更加完善。

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式受氣候、地理等條件的制約，無(wú)論精確度還是監(jiān)測(cè)效率都無(wú)法能滿足需求。無(wú)人機(jī)技術(shù)因其特有的優(yōu)勢(shì)在水土保持監(jiān)測(cè)工作中起著重要作用。隨著科技的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)會(huì)變得更加完善，從而有效提高水土保持監(jiān)測(cè)工作質(zhì)量及信息化水平，對(duì)推動(dòng)相關(guān)行業(yè)進(jìn)步、建設(shè)良好生態(tài)環(huán)境具有重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫洋.無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)， 2017（6）： 89-92.

[2] 丁宗銀.無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持中的應(yīng)用[J].清洗世界，2020，36（7）：58-59.

[3] 馬利蘋，程輝.水土保持監(jiān)管中的高分遙感以及無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019（7）：117-118.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Application of UAV Tech-nology in Soil and Water Conservation Monitoring

YANG Zhi-jun （Dingxi Institute of Soil and Water Conservation Science， Dingxi， Gansu 743000）

Absrtact With the continuous development of science and technology， UAV technology has been widely used in many fields. In soil and water conservation monitoring， UAV monitoring can not only improve the monitoring efficiency， but also effectively improve the accuracy of monitoring data. This paper analyzes UAV technology and soil and water conservation monitoring， and puts forward personal views on the application of UAV in soil and water conservation monitoring， hoping to provide reference for the application of remote sensing technology for soil and water conservation monitoring in the future.

Key words UAV technology; Soil and water conservation; UAV dynamic monitoring