無人機(jī)遙感在水土保持監(jiān)測的應(yīng)用

李增　岳奎

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸成熟發(fā)展，很多的新興技術(shù)都被使用在各個行業(yè)中，為行業(yè)的工作和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了提升。而無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持工作中也得到了普遍性的運(yùn)用，其技術(shù)能夠提高監(jiān)測工作的質(zhì)量和效率。本文就常用的固定翼與多軸無人機(jī)在水土保持監(jiān)測中的使用進(jìn)行闡述，同時分析了兩者的優(yōu)劣和適用范圍。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī)遙感；水土保持監(jiān)測；相關(guān)應(yīng)用

一、水土保持監(jiān)測的相關(guān)內(nèi)容

（一）影響因子與危害監(jiān)測

在將無人機(jī)遙感技術(shù)使用在水土保持監(jiān)測中時，其具體工作內(nèi)容包含下面幾個方面：其一是在水土流失影響因子的監(jiān)測方面，具體是對相關(guān)區(qū)域的水文和氣象因子進(jìn)行監(jiān)測。其中還包含了占地面積、擾動地面積和填方數(shù)量。棄渣場棄渣堆置只對微地形產(chǎn)生很小的影響，還有則是植被類型和其覆蓋程度，最后就是水土保持設(shè)施與措施質(zhì)量。其二主要是使用在水土流失情況與危害監(jiān)測方面，其中具體包含了路基邊坡以等相關(guān)的責(zé)任范圍中的水土流失面積，同時還包含其中的流失量和程度變化等相關(guān)情況。除此之外還有滑坡、崩坍?dāng)?shù)量和周邊與下游地區(qū)形成危害的情況。

（二）水土流失防治和效果監(jiān)測

在將無人遙感使用在水土保持監(jiān)測中的工作內(nèi)容還包含了防治與最終成效監(jiān)測，在這方面包含了各種水土保持防治措施，其中具體包含了工程措施、林草措施進(jìn)行土地復(fù)墾等方面的數(shù)量與質(zhì)量。還有則是林草生長情況，其中包含了樹木高度、喬木的直徑等等，這些植物的成活率以及植被覆蓋率也是監(jiān)測的內(nèi)容之一。除此之外，還要對已經(jīng)實(shí)施過的水土保持措施效果進(jìn)行監(jiān)測，具體包含了土壤流失控制比例以及攔渣率。還有就是一些項(xiàng)目建設(shè)區(qū)中的水土流失整理度、植被恢復(fù)系數(shù)等相關(guān)方面。

二、無人機(jī)遙感在水土保持監(jiān)測的應(yīng)用

將無人機(jī)遙感技術(shù)使用在水土監(jiān)測中，最為常見的是使用固定翼無人機(jī)。而在經(jīng)過實(shí)踐之后發(fā)現(xiàn)，多旋翼無人機(jī)具備更多的優(yōu)勢，這是一種多軸以及多螺旋槳的無人駕駛飛行器，其能夠進(jìn)行垂直起降以及空中懸停等相關(guān)的操作。在飛行的時候比較靈活，抵御風(fēng)力的能力較強(qiáng)，同時還能夠攜帶拍攝裝備。將其使用在水土保持監(jiān)測中的具體應(yīng)用如下。

（一）作業(yè)區(qū)域規(guī)劃

在進(jìn)行水土保持監(jiān)測工作的時候，根據(jù)監(jiān)測對象的不同，能夠把其工作區(qū)分為3種類型，不同區(qū)域類型可以使用不同無人機(jī)作業(yè)方式進(jìn)行。其一是點(diǎn)狀監(jiān)測作業(yè)。在對具體區(qū)域的固定位置水土保持進(jìn)行調(diào)查的時候，能夠靈活的控制無人機(jī)進(jìn)行單駕次拍攝。在通常情況下，能夠手動控制飛行器高度，依據(jù)拍攝點(diǎn)類型對無人機(jī)懸空高度進(jìn)行控制，以此進(jìn)行拍攝任務(wù)。其二則是塊狀監(jiān)測作業(yè)。就一些小范圍或者是具體項(xiàng)目的監(jiān)測，需要使用地面控制站，在飛行高度與航線上進(jìn)行設(shè)置。經(jīng)過手動操作起飛到達(dá)一定高度，依據(jù)設(shè)定航線進(jìn)行自動巡航，可以依據(jù)拍攝項(xiàng)目大小進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。在進(jìn)行航線規(guī)劃的時候，依據(jù)飛行速度確定無人機(jī)航拍覆蓋面積，通常飛行范圍要在拍攝項(xiàng)目范圍之上，以此保障項(xiàng)目區(qū)被完全覆蓋。其三則是線狀監(jiān)測作業(yè)，對一些路線比較長的項(xiàng)目，就能夠使用多旋翼無人機(jī)續(xù)航能力，用此來控制飛行距離。在飛行的時候，盡可能的控制飛行高度，讓無人機(jī)只進(jìn)行單次折返就能夠完成任務(wù)，以此減少作業(yè)成本，保障飛行器安全。

（二）作業(yè)流程實(shí)施

多旋翼無人機(jī)系統(tǒng)是經(jīng)由遙感設(shè)備、控制系統(tǒng)、飛行平臺以及遙感數(shù)據(jù)處理軟件等相關(guān)部分構(gòu)成的。作業(yè)流程是把遙感設(shè)備和控制系統(tǒng)傳感器裝置在飛行平臺上，以此進(jìn)行巡航拍攝工作，獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。將多旋翼無人機(jī)使用在水土保持監(jiān)測中時，其具體實(shí)施流程是飛行場地選用，航線制定、手動起飛以及自動巡航與降落。在航線設(shè)置的時候，綜合實(shí)際情況航高需要控制在200m，300m以及400m。就多旋翼無人機(jī)煙感檢測系統(tǒng)而言，航高和地面分辨率成正比關(guān)系。相機(jī)要設(shè)置成自動拍攝模式，相機(jī)鏡頭一般是定焦的，規(guī)范像素在1600萬以上，同時需要鏡頭具備防抖功能。

（三）影像資料的獲取與處理

水土保持監(jiān)測工作中的圖象后期處理包含了圖象拼接的工作，還有就是對影像的判斷、水土流失因子的獲取以及土壤侵蝕模數(shù)計算等相關(guān)的階段。無人機(jī)遙感影像的拼接使用處于尺度不變特點(diǎn)變化的匹配，在影像拼接之后就能夠?qū)D像的反差與層次進(jìn)行調(diào)整，以此提升圖像判斷效果。在通常的項(xiàng)目建設(shè)過程中，土壤侵蝕相關(guān)的類型和地形地貌變化比較小，這樣就能夠監(jiān)測土壤類型，對土壤中的可蝕性因子進(jìn)行獲取。使用GIS軟件對坡度進(jìn)行分析，以此獲得項(xiàng)目區(qū)中的相關(guān)信息，并且計算出坡長因子。還有則是植被覆蓋度以及水土保持措施，都能在拼接之后的影像中直接獲取。在擾動土地面與水土流失面積方面也可經(jīng)過圖象融合和項(xiàng)目區(qū)量測進(jìn)行獲取。經(jīng)過對監(jiān)測對象所處地的土壤侵蝕情況選用不同土壤侵蝕模型，綜合土壤侵蝕分類等級，把提取出的水土流失因子實(shí)施刪格處理。使用CIS軟件圖層疊加的方式進(jìn)行分析，以此獲取監(jiān)測對象土壤侵蝕模數(shù)，進(jìn)而生成項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度圖。經(jīng)過不同時期對項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行無人機(jī)遙感監(jiān)測，這樣就能夠?qū)?shí)際區(qū)域的水土保持情況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。

和這種多旋翼無人機(jī)相較，固定翼無人機(jī)有著巡航半徑大以及續(xù)航時間長的優(yōu)點(diǎn)，不過其缺點(diǎn)也十分明顯。在進(jìn)行遙感監(jiān)測的時候，固定翼無人機(jī)一般使用的是手拋式的起飛和機(jī)腹著陸的形式起降。而這種操作在場地要求方面比較高，需要較為空曠的道路當(dāng)做起降場，其著陸的方式也會增加機(jī)身損壞率。但是多旋翼無人機(jī)的相關(guān)優(yōu)點(diǎn)能夠使其在建筑物比較密集的地區(qū)中進(jìn)行監(jiān)測，空中懸停的特點(diǎn)能夠?qū)χ攸c(diǎn)區(qū)域進(jìn)行多方面的拍攝，以此盡量獲得監(jiān)測對象的影像資料。

結(jié)束語：

水土保持監(jiān)測工作離不開對無人機(jī)遙感技術(shù)的使用，在進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)，和固定翼無人機(jī)相較，文中的多旋翼多軸無人機(jī)更加適用于監(jiān)測工作。其具有著空中懸停和靈活操作等相關(guān)的優(yōu)勢，在此技術(shù)的支持下就能夠提升監(jiān)測工作的效率，在獲取可靠信息的基礎(chǔ)上制定出有效防治措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊愷.無人機(jī)遙感技術(shù)在開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測中的應(yīng)用[J].陜西水利， 2013（4）：145-146.

[2]王森，王森，張瑞俠，等.多旋翼無人機(jī)在水土保持調(diào)查中的應(yīng)用[J].全國第六屆水土保持監(jiān)測學(xué)術(shù)研討會，2014

第一作者簡介：李增（1985年01月-），男，漢族，四川省廣元市人，大學(xué)本科 ，工程師，從事水土保持規(guī)劃、設(shè)計、監(jiān)測工作。