朱奕霖

摘要：過去的水土保護監(jiān)測很大程度受限于當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境，經(jīng)常會出現(xiàn)遺漏的問題。而無人機技術(shù)的應(yīng)用可以很大程度上解決這一問題。傳統(tǒng)的水土保持驗收的時候，往往存在人手不夠，驗收緩慢等一系列問題。通過將無人機技術(shù)應(yīng)應(yīng)用于水土保持驗收工作中，生成的矢量化遙測數(shù)據(jù)可以精確直觀快速準確的對水土保持成果進行驗收。近年來隨著國內(nèi)高分遙感衛(wèi)星的成熟，可以在無人機監(jiān)測的過程于高分遙感衛(wèi)星進行密切配合，建立水土保持的綜合信息庫，對重點工程和生產(chǎn)建設(shè)中的項目進行全方位監(jiān)測。無人機除了能對水土保持進行驗收之外，還可以對對水土流失量、土方量等重要參數(shù)進行收 集，并對水土保持情況和效果進行觀察。

關(guān)鍵詞：無人機遙感技術(shù)、防治土地沙漠化、監(jiān)測

1.傳統(tǒng)的防止土地沙漠化進程技術(shù)的不足

1.1監(jiān)測區(qū)域有限

我國幅員遼闊，東西部發(fā)展差異巨大，使得防治土地沙漠化的難易程度存在很大差異。而傳統(tǒng)的防治土地沙漠化的方法主要是靠人力進行實地監(jiān)測，受外界因素影響較大，精確度也不高，不能夠?qū)崟r動態(tài)的監(jiān)測土地沙漠化進程，監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)不具備連續(xù)性和系統(tǒng)性。土地沙漠化往往發(fā)生在西部地區(qū)，以甘肅、陜西、山西、內(nèi)蒙古尤為嚴重。這些地區(qū)共有的特點是地廣人稀，很難通過人力監(jiān)測做到監(jiān)測區(qū)域全覆蓋，甚至有些高海拔地區(qū)或者是無人區(qū)都不能夠通過人力進行采集數(shù)據(jù)。

1.2數(shù)據(jù)采集方法有待提高

由于很多地方在之前很長一段時間注重發(fā)展本地區(qū)的經(jīng)濟，故沒有太在意防治土地沙漠化這一方面，導(dǎo)致很多地區(qū)在防止土地沙漠化這一方面經(jīng)費緊張，直接導(dǎo)致在實時監(jiān)測的過程中出現(xiàn)監(jiān)測不全面、不系統(tǒng)的問題，不能夠為防治土地沙漠化提供針對性有效的數(shù)據(jù)。另外在傳統(tǒng)的監(jiān)測過程中，主要是靠人力，故在采集數(shù)據(jù)的過程中效率低，精度低，不能夠很好的監(jiān)測土地沙漠化進程以及為精準防治土地沙漠化提供數(shù)據(jù)支持。

1.3監(jiān)測自動化程度有待提高

傳統(tǒng)的防治土地沙漠化的工作主要是人工，并沒有將信息技術(shù)引入到監(jiān)測環(huán)節(jié)中來。人工采集數(shù)據(jù)時間周期長，效率低下;在數(shù)據(jù)處理過程中也存在同樣的問題，因此不能夠?qū)ν恋厣衬M程進行實時的、動態(tài)的監(jiān)測，不利于幫助人們及時了解到土地沙漠化的程度。無人機遙感技術(shù)從十幾年前的剛剛面試，逐漸發(fā)展到今天應(yīng)用到防治土地沙漠化進程當(dāng)中，雖然很大程度上提高了數(shù)據(jù)采集的效率，但是在數(shù)據(jù)采集的過程中還存在著一定的不足，在監(jiān)測體系完整性上面，還有待提高。但是，無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上改善了傳統(tǒng)防治土地沙漠化進程中自動化程度較低的情況。

2.無人機遙感技術(shù)

2.1無人機遙感技術(shù)的基本概念

無人機遙感（Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing ）， 即利用先進的無人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測遙控技術(shù)、通訊技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化、智能化、專用化快速獲取需要防治土地沙漠化空間的遙感信息，且完成遙感數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析的應(yīng)用技術(shù)。無人機遙感系統(tǒng)由于具有機動、快速、經(jīng)濟等優(yōu)勢，成為未來的主要航空遙感技術(shù)之一，在防治土地沙漠化的許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2無人機遙感技術(shù)的特點（主要是無人機、遙感技術(shù)、數(shù)據(jù)處理）

UAVRS主要采用了集成化技術(shù)，體積小，便于攜帶，更方便在野外進行作業(yè)。另外UAVRS所搭載的相機像素分辨率率非常的高，達到了5000萬像素，能夠滿足對于精度上面的要求。此外，UAVRS還借助了RS技術(shù)，在作業(yè)時不會受到地形因素的制約，能夠全方位，不留死角的對所監(jiān)測的區(qū)域數(shù)據(jù)進行一個精準反饋。

無人機的特點：其主要特點包括：機體重量輕，結(jié)構(gòu)強度高，使用和采購成本低，維護方便及硬件方面兼容性高。該測繪用無人機采用航空級木料制作，與其他材料相比減輕了飛機的自身重量，提升載荷能力與續(xù)航時間。木質(zhì)測繪用無人機的可維護性好，飛機的各部分構(gòu)件均為獨立加工，使用高強度的碳纖維復(fù)合材料作為受力連接，如果機體某一部分受損，可進行局部更換，便于維護。減少了企業(yè)對飛機整機采購的成本。

遙感技術(shù)的特點：遙感傳感器是根據(jù)不同類型的遙感任務(wù)，使用相應(yīng)的機載遙感設(shè)備，如高分辨率CCD數(shù)碼相機、輕型光學(xué)相機、多光譜成像儀、紅外掃描儀，激光掃描儀、磁測儀、合成孔徑雷達等。使用的遙感傳感器應(yīng)具備數(shù)字化、體積小、重量輕、精度高、存儲量大、性能優(yōu)異等特點。

遙感數(shù)據(jù)后期處理

無人機遙感系統(tǒng)多使用小型數(shù)字相機（或掃描儀）作為機載遙感設(shè)備，與傳統(tǒng)的航片相比，存在像幅較小、影像數(shù)量多等問題，針對其遙感影像的特點以及相機定標(biāo)參數(shù)、拍攝（或掃描）時的姿態(tài)數(shù)據(jù)和有關(guān)幾何模型對圖像進行幾何和輻射校正，開發(fā)出相應(yīng)的軟件進行交互式的處理。同時還有影像自動識別和快速拼接軟件，實現(xiàn)影像質(zhì)量、飛行質(zhì)量的快速檢查和數(shù)據(jù)的快速處理，以滿足整套系統(tǒng)實時、快速的技術(shù)要求。進一步的建摸、分析使用相應(yīng)的遙感圖像處理軟件。

無人機遙感技術(shù)的不足

無人機遙感技術(shù)并不是十全十美的。在相應(yīng)的遙感技術(shù)應(yīng)用上，多數(shù)為高空作業(yè)。而對于在高原上進行作業(yè)或者需要低空作業(yè)的時候則收到大氣環(huán)境、云層。氣流等多重環(huán)境因素影響，其所測數(shù)據(jù)的精度就會大大降低。

3.無人機遙感技術(shù)在防治土地沙漠化過程中的應(yīng)用

3.1制定方案

制定防治土地沙漠化的方案需要考慮多方面的因素。要根據(jù)防治土地沙漠化面積的大小來進行精準施策。對于沙化土地面積較大或者是沙漠來說，應(yīng)該重點監(jiān)測沙化土地或者沙漠的外圍，此時盡量不要去關(guān)注沙化土地的面積。無人機遙感技術(shù)能夠在短時間內(nèi)快速熟悉沙化土地或沙漠外圍的地形地貌，了解土地沙化的實際情況。而對于那些沙化土地面積較小，甚至剛剛開始土地沙化的區(qū)域，則要對正片區(qū)域進行監(jiān)測，要關(guān)注實時關(guān)注土地沙化面積的變化，及時調(diào)整治理方案。無人機遙感技術(shù)能夠根據(jù)制定的飛行區(qū)域，傳輸回來清晰地衛(wèi)星遙感影像圖，從而預(yù)測土地沙漠化未來的發(fā)展走勢。利用無人機遙感技術(shù)獲取數(shù)據(jù)，可以幫助檢測人員科學(xué)合理的進行監(jiān)測，精準的提出治理方案，減少了人力物力的浪費，做到最大程度的省時、高效。

3.2動態(tài)監(jiān)測

防治土地沙漠化過程中的動態(tài)監(jiān)測是無人機遙感技術(shù)的主要功能之一。動態(tài)監(jiān)測就是對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的土地沙化程度、土地沙化速度、沙化土地及其周圍的植被覆蓋情況等各類數(shù)據(jù)進行分析。無人機遙感技術(shù)具有精度高、效率高的特征，能夠及時得到監(jiān)測區(qū)域的數(shù)據(jù)信息和相應(yīng)的地形圖?，F(xiàn)階段無人機遙感技術(shù)主要用于外業(yè)的監(jiān)測上，通過事先為無人機制定好的航線，確定出土地沙化的具體范圍，然后對沙化土地區(qū)域進行信息的動態(tài)監(jiān)測 ，獲得所需地區(qū)的相關(guān)土地沙漠化的數(shù)據(jù)，再通過人工后臺對無人及反饋回來的數(shù)據(jù)加以分析，能夠及時準確地獲得土地沙漠化的進程、沙化土地周圍變化、沙化土地面積變化、沙化土地的厚度等。

3.3防治土地沙漠化的成果檢核驗收

無人機遙感技術(shù)能夠?qū)ν恋厣衬瘎討B(tài)變化進行監(jiān)測，結(jié)合相關(guān)的二維、三維的圖形，大致劃定土地沙漠化的面積，再根據(jù)DEM的數(shù)據(jù)分析，得出植被覆蓋程度，按照相關(guān)評估標(biāo)準，確定土地沙漠化得程度。無人機遙感技術(shù)還可以用于對防治土地沙漠化的結(jié)果的檢核和驗收。在治理一塊沙化的土地之前和治理之后，都要用無人機對所治理的土地進行實地測量。根據(jù)測量的原始數(shù)據(jù)和的測量治理后的數(shù)據(jù)，對防止土地沙漠化得成果進行評價，建立起完整的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，對防治土地沙漠化的成果進行檢核和驗收。對于人煙稀少或者地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的地區(qū)，無人機遙感技術(shù)能夠?qū)崟r對這些區(qū)域進行監(jiān)測，對防治土地沙漠化的相關(guān)情況進行驗收。

3.4監(jiān)督執(zhí)法

監(jiān)督執(zhí)法在防治土地沙漠化過程中是必不可少的一環(huán)。無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用，可幫助監(jiān)督執(zhí)法的工作人員及時發(fā)現(xiàn)并處理土地沙漠化過程中的問題，對于防治土地沙漠化所做的一些措施進行監(jiān)督檢查，比如通過無人機遙感技術(shù)可以通過高精度的遙感影像查看到植樹造林和退耕還林的情況，確保防治土地沙漠化符合國家相關(guān)的法律法規(guī)和從政策要求。無人機遙感技術(shù)能夠準時、高效地獲得防治土地沙漠化的相關(guān)資料，使得管理人員能夠全面、準確、及時的反饋防止土地沙漠化過程中所出現(xiàn)的一系列問題。

4.無人機遙感技術(shù)的數(shù)據(jù)處理與建模（本文不做詳細介紹）

4.1成像光譜數(shù)據(jù)處理與建模

成像光譜技術(shù)中使用可見光成像和多光譜數(shù)據(jù)通常選取特征波段或計算植被指數(shù)，將主成分提取后的光譜特征信息與作物的各項生理生化指標(biāo)建立反演模型。

4.2空間構(gòu)型數(shù)據(jù)處理與建模

空間構(gòu)型數(shù)據(jù)中，smf方法基于可見光攝影測量，結(jié)算后的數(shù)據(jù)是帶有色彩信息的三維空間坐標(biāo)，基于激光直接測量的LiDAR技術(shù)獲取的僅有空間位置信息。（LiDAR數(shù)據(jù)處理的首要工作是去除由和平滑由于系統(tǒng)誤差、目標(biāo)表面過亮或偶然因素導(dǎo)致的噪聲點。隨后修復(fù)點云漏洞及確實部分，在完整的點云基礎(chǔ)上完成精細建模）

5.結(jié)束語

伴隨著科技的發(fā)展，信息技術(shù)已經(jīng)深深融入到了人們的生活之中了。無人機遙感技術(shù)在防治土地沙漠化進程中所發(fā)揮的作用也是越來越大，無人機遙感技術(shù)就有傳統(tǒng)技術(shù)不具備的諸多優(yōu)點，其省時、高效、便捷;能夠全面、系統(tǒng)、連續(xù)的對土地沙漠化情況進行監(jiān)測。但是，無人機遙感技術(shù)自身也存在著一些不足，比如無人機續(xù)航里程問題在很長一段時期內(nèi)都是困擾防治土地沙漠化的一個關(guān)鍵問題。這就需要我們在現(xiàn)階段合理的安排人力和無人機，讓二者有機的結(jié)合在一起，各自發(fā)揮所長，不斷提高防治土地沙漠化的技術(shù)水平。

參考文獻：

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作者簡介：賀兆龍，男，1973年6月生，廣東珠海人，本科，工程師，研究方向：技術(shù)哲學(xué)。

石家莊鐵道大學(xué) 河北石家莊 050043