无人机遥感在水土保持监督管理中的应用

 　　摘 要：由于我国水土流失面积大、分布广，传统的水土保持研究和调查方法已不能满足目前水土流失数据采集的需要。无人机遥感作为一种新型的遥感平台，为水土保持监测、监管等相关工作提供了一种可以及时、准确、高效地获取数据的技术手段。

　　关键词：无人机;遥感;水土保持;监管;监测

　　中图分类号：S127;S157 文献标识码：

　　A 文章编号：1671-2064(2019)14-0206-02 0

　　《水土保持学报》主要是有关水土保持、土壤侵蚀方面的基础研究和应用研究——水土流失和荒漠化防治，土壤侵蚀(水蚀、风蚀等)过程及模型，水土流失预防监督与管理，流域植被修复与生态环境建设，区域水土保持与农业可持续发展，土地利用、退化(荒漠化、沙化、石化)与评价，土壤水分与养分的变化特征，水土保持生物、工程措施及其综合治理效益与评价，自然灾害的防治与监测，以及与之相关的交叉、边缘学科和高新技术(RS，GIS，GPS等)在水土保持方面的最新研究成果。

　　引言

　　随着我们科学和技术的不断进步，科学和技术在许多领域得到了更好的利用。特別是在土壤保护监测、高水平遥感和越来越多的使用和控制无人机技术方面，在水土保持监管的过程中，工作人员可以通过高水平的遥感和无人机技术来最大限度地提高效率和工作能力。

　　1 关于无人机

　　1.1 无人机简介 无人机技术是一种无人机飞行平台技术，它可以通过飞机上搭载的计算机或无线遥控进行控制。安装了小型高清晰度数码相机，利用惯性导航技术和卫星无线电通信技术进行低空飞行，并迅速获得地面影像数据。它由两部分组成：硬件部分主要是航空载载系统和地面监控系统。软件主要包括飞行控制，航道设计，摄影检查，数据预处理等系统。无人机(UAV)是一种能够独立执行计划飞行任务的综合程序控制。早在第二次世界大战之前，无人机原型机就出现了，应用于军事训练。在20世纪90年代，随着通信和信号处理技术的进步，特别是自动驾驶仪的进步，无人机得到了相当大的发展。到目前为止，无人机几乎已经形成了航空摄影领域的综合技术。无人机(UAV)已经成为遥感设备的信息平台，如使用激光传感器，微型单反相机和高分辨率航空摄影机来获取信息，然后由计算机处理图像信息，并能根据需求做出相应的维度，这是航空摄影测量、远程控制、遥感、视频图像传输结合3D数字图像处理技术的新应用技术。

　　1.2 无人机的优势 低空无人机可以获得高分辨率的图像。这项技术解决了大型飞机和卫星在云层覆盖下偏离目标区域的航空摄影问题，并填补了遥感航空摄影的不足，耗时等问题。传统的航空遥感技术受到更高的经济成本，因为许多因素，如传感器、目标空域、航空平台等。小型无人机有便宜、无人驾驶、结构简单等优点。它们不仅可以在海拔较低的小范围内很快获得高清晰度遥感的结果，而且有利于补充传统的大型航空遥感的细节。一般来说，无人机技术的优势主要包括以下几个方面：高空作业不受云层的影响，而是在云层下面飞行。其结果是多种多样，不仅是大型飞机和卫星的量私营商等传统模型，还可以从多种角度综合收集地形和地形数据，支援三维景观模型、数码曲面模型等。着陆场要求少，着陆方便，灵活，准备程序简单，不受地形限制。它可以对人体无害，实现对危险区域或交通不便区域的监测和检测。旋翼可以对特定的地物进行静止航向测定，也可以对固定区域进行重点航向测定。工作效率高，应急能力强，时间短。生产成本低，维修简单，维修成本低，操作人员培训相对简单。

　　2 无人机遥感技术特点

　　2.1 低廉成本，高效快捷 无人机有事先计划好自己的拍摄，无线电输送设备和外部控制点的操作控制，才能获得更准确的航空拍摄和云数据。无人机也有自我检测能力。出现故障时，自动返回原点，等待操作员修理故障。目前，无人机可以在12小时内获得一条约300千米的直线工作的空中图像，大大提高了土壤保护研究的效率。

　　2.2 操作简单灵活 无人机可以在15到30分钟内安装、调整、装载和降落。需要低着陆和起飞地点。无人机携带的雷达设备可以穿过森林植被获得地表信息，达到载人飞机无法到达的空域和高度。高空间分辨率和数据精度。由于无人机在低空飞行，在高精度的数字成像设备中，能力覆盖或垂直倾斜。遥感图像的分辨率可以达到毫米/厘米。土壤保护控制措施可以得到实施。在三维测量范围内，NG图像处理软件、数据和地形图、数据、DEM数据、数码束数据和图像(DOM)自动生成，大大提高了水土保持数据的精度。

　　3 无人机遥感水土保持应用实践

　　3.1 生产建设项目水土保持监测 开展水土保持监测是《中华人民共和国水土保持法》的刚性要求，这是一项法律义务，必须由生产单位承担，由生产单位本身执行，或者委托给第三个机构，以及主要建设同步开展。生产建设活动通常具有占地面积大、扰动范围广的特点，尤其是线状项目，生产活动和建设特点通常面积大的和范围广，特别是在线性项目，监测单位很难通过传统的巡查和踏勘的方式完成全部监测工作。无人机的低海拔遥感已经成为监测生产和建设项目土壤和水保护的新技术手段，因为它们的准确性、及时性和全球性质。

　　3.2 控制生产和建设项目的水土保持监管

　　对生产和建设项目的水土保持监督性监测。控制建筑项目的和水土保持监测。

　　(1)建设项目的生产控制和土壤保护控制是生产单位在生产控制和土壤保护控制方面的单独的建设性工作。这是政府权威和公众利益的行为。监测土地保护和产品建设项目的执行情况，由政府和环境部授权的专门控制机构实施的两种控制形式。管理处服务水利侦破并停止违反养护土壤、监督、管理和控制的执行提出了建议，有效监督管理水和土壤及提供技术支持。监测单位也可使用遥感监测系统来控制范围、面积、强度和数量的措施防止水土流失的生产和建筑项目，以确保执行水和土壤养护。预防，土壤保护。在比较控制单元确定的土壤保护措施的责任标准时发现的侵权行为可能集中在防止土壤侵蚀方面。分析建筑项目与生产中断项目的符合性，为生产建设项目提供监测数据和土壤和水保护依据。

　　(2)水土保持与生产建设项目相结合，是防治水土流失和破坏地表条件的责任范围。废物控制、数量和位置控制、水土保持措施实施、遥感影像高分辨率制作、采集、技术信息等终端移动建设项目全面实施。现场采集可归纳为四个方面：建设项目用地扰动、用地(石料)、(石材、矿渣、废渣现场、施工引起的水土流失及水土保持措施的实施)。

　　3.3 国家水土保持重点工程“图斑精细化”管理

　　按照《全国水土保持信息化工作2017—2018年实施计划》，各流域组织和省级水行政主管部门负责分工，以美丽的图章为单位，对重点工程进行管理，对施工项目和地面控制项目的控制和验收是否按现行办法进行检查。或抽检应符合设计，并采取措施改变图的描述和竣工验收carte.si比例真实，动作质量合格等。无人机遥感系统的实时性、灵活性、综合性等特点，为在建重点工程的验证和工程验收试验提供了强有力的技术支持。

　　3.4 除了上述水土保持监督和监测工作之外，无人机还可以用于以下工作

　　(1)小型流域综合土壤保护管理的初步设计。初步设计应在国家综合流域管理项目实施前完成。首先，获得基本资料，土地使用河流流域、森林覆盖、斜坡、类型和强度土壤侵蚀。传统方法是获得实质性数据基础上流域的地形图、实地调查和统计图表，并拟订各种措施养护土壤的软件。然而，一些河流流域没有大规模的地形图，也无法为不同的测量提供精确的空间布局。获得的计划通常缺乏地理信息，如经度和纬度，无法定位和管理测绘点，给后续测量地图点的存储和“图斑精细化”管理带来诸多不便。根据这些条件，可以在设计卫星遥感图像，无人机遥感影像、地形图的基础上的项目区域土地利用、水土保持措施，边坡和植被覆盖状况等解释和计算，使用GIS及相关软件，采用人机互动地图的方法的水土保持措施，完成水土保持措施的布局，它能保证流域地貌措施的种类和范围，使流域综合治理更加科学合理。

　　(2)水土保持设施验收。建设项目生产的接收和检查设施的土壤和水资源保护、技术评估无人机遥感系统的养护措施着重于水和土壤数量、面积、质量和保存情况分析和防治范围内水土流失扰动的土地复垦率和程度、水土流失总量和植被恢复率等六个采取预防措施并抽查相符;跨越无人区和山区的直线工程，可以利用无人机进行远程检测，实现所有必要的防控措施，并及时反馈检测结果，确保水利设施的检测。无人机遥感技术可以大大缩短验收评估时间，提高工作效率，避免人为因素的干扰，提高验收评估的标准和可靠性。

　　(3)土壤侵蚀危害研究。典型的水土流失破坏形式有滑坡、泥石流、沙尘暴、洪水等。通过无人机遥感系统和GIS空间分析，可以快速、准确地评估位置，灾难的影响范围和程度的灾难事件，预测和警告灾害的发展和演化，并提供决策支持，人员疏散和转移受灾地区的防灾和救灾。

　　4 无人机遥感技术在实际水土保持监管中的具體应用

　　(1)具体目标和技术创新。水土保持的规定，它的主要目标是全面、生产建设项目的全过程监督，所以当高分数的无人机遥感技术还需要生成数据报告，审查和批准，审批过程中需要保持水土保持方案、水土保持监督的过程中，如何保持水土保持建设和水土保持监测的评价验收以及各个阶段如何进行严格审批。确保所有生产建设项目都有相关的动态信息，各级管理人员能够随时随地开展水土监测工作，了解项目进展情况，发现施工过程中的问题，及时解决问题。技术创新的主要手段是土壤和水的深度集成监督业务和现代信息技术、空间技术等新兴技术，和使用真正的好结果和遥感技术监测土壤侵蚀的问题在实时生产建设项目，干扰地球表面的面积，对预防和控制的范围和责任。

　　(2)开展生产建设项目基本信息的入库，对信息系统进行监督管理。信息系统得到升级，更好地应用高分辨率遥感和无人机技术。新制度可以在基层和市级进一步发展和应用，真正实现监管制度相关信息的交流和共享，确保上下级之间的协调。系统升级后，现有的矢量数据可以由系统存储和输入。这样，高分辨率遥感与无人机遥感信息可以更好的交流。同时，系统的运行环境也发生了变化。

　　5 问题与思考

　　在生产和建设项目中，无人机遥感在土壤保护监测中的应用仍处于探索阶段。

　　(1)垂直精度不足。精度测试表明，DEM高度误差在2到5米之间，提取的体积数据不够精确，不能直接使用。

　　(2)提取与土壤保护监测有关的数据。土壤和水保护的信息必须由熟悉工程条件的技术人员通过人工干预提取。

　　(3)对天气有很强的依赖性。工程现场的天气状况对无人机测试结果的质量影响很大。在云、雨、雪等恶劣天气情况下，无法达到精度要求的监测结果。

　　(4)投入成本很高。与目前在生产和建设项目中监测土壤保护的成本相比，无人机的低海拔遥感成本相对较高。大部分费用监测土壤养护不足以支持执行不断监测长期和无人驾驶航空器，才可取得有计划地根据情况和项目所需的程度。无人机遥感作为一个新的遥感平台，具有空间自由、灵活性、空间分辨率和时间分辨率的独特优势。随着多光谱传感器的发展，无人机遥感在光谱分辨率方面也有可能被忽视。 目前，无人机遥感技术在水土保持方案编制、水土保持动态监测、水土保持监督执法、验收评价等方面逐渐普及随着硬件设备的更新和软件技术的发展和完善，无人机遥感将在水土保持的各个方面发挥越来越重要的作用。

　　参考文献

　　[1] 张雅文，许文盛，沈盛彧，王志刚，张平仓.无人机遥感技术在生产建设项目水土保持监测中的应用——方法构建[J].中国水土保持科学，2017，15(01)：134-140.

　　[2] 李建.无人机遥测技术在水土保持监管中的应用[J].中国水土保持，2017(09)：73-76.

《无人机遥感在水土保持监督管理中的应用》

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文章名称： 无人机遥感在水土保持监督管理中的应用

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