水土保持中無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用研究

楊奇樹

（江蘇 淮安 223001）

1 無人機(jī)遙感技術(shù)

1.1 無人機(jī)遙感技術(shù)的基本概念

作為一個(gè)融合了多項(xiàng)技術(shù)的綜合性先進(jìn)技術(shù)，無人機(jī)遙感技術(shù)是在我國遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電子技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)不斷創(chuàng)新和發(fā)展的過程中逐步形成的，同時(shí)其也包含了多項(xiàng)技術(shù)，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、GPS定位技術(shù)和無人機(jī)飛行技術(shù)等。這一技術(shù)的實(shí)物載體就是無人機(jī)，在結(jié)合了多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上以智能化和自動(dòng)化的方式快速獲取到水土保持工程中所需要的各類信息，如自然災(zāi)害信息、自然環(huán)境信息和資源信息等，之后借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來處理和分析獲取到的各類數(shù)據(jù)信息，并將處理和分析的結(jié)果整合成圖像或模型，以方便人為的使用和進(jìn)一步研究。由于無人機(jī)遙感技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng)、任務(wù)執(zhí)行多樣和操作簡(jiǎn)單等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此，這項(xiàng)技術(shù)在我國的地質(zhì)勘察、水土保持和水利建筑等多個(gè)領(lǐng)域中都得到了普遍應(yīng)用。

1.2 無人機(jī)遙感技術(shù)的主要特點(diǎn)

無人機(jī)遙感技術(shù)主要具備以下三大特點(diǎn)：首先，無人機(jī)遙感技術(shù)的精度很高。通常情況下，應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)時(shí)，無人機(jī)的飛行高度大概在50-1000m的范圍內(nèi)，而其拍攝的精度能夠達(dá)到0.1-0.5m；其次，無人機(jī)遙感技術(shù)的操作簡(jiǎn)單，并且成本較低。應(yīng)用這一技術(shù)來采集和處理數(shù)據(jù)時(shí)并不需要太高的成本，可操作性強(qiáng)，即使出現(xiàn)一些雨雪等惡劣天氣條件時(shí)，無人機(jī)也能保持自身的較高靈活性，天氣等因素不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生明顯影響；然后，應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)收集信息數(shù)據(jù)時(shí)安全性很高。在不同的溫度環(huán)境下，無人機(jī)都可能進(jìn)行作業(yè)，其有自己的升降平臺(tái)，并且操作方便，安全性很高；最后，無人機(jī)遙感技術(shù)拍攝的分辨率高，角度廣。應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)收集信息數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)于平面的數(shù)據(jù)信息能夠完整的收集，同時(shí)其還能進(jìn)行斜向的拍攝和豎向的拍攝，即使是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息也能夠完整的收集，復(fù)雜結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)的相互影響和覆蓋的問題能夠有效避免，大大的提升了數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

2 無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持中的應(yīng)用流程

將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用在水土保持工程的過程中，其系統(tǒng)主要是由六個(gè)部分組成的，分別為飛行器、通信線路、遙感監(jiān)測(cè)設(shè)備、控制臺(tái)、保障系統(tǒng)以及后期處理系統(tǒng)，控制臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)的控制飛行器，及時(shí)的收集并處理水土保持的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，而監(jiān)測(cè)設(shè)備也能夠?qū)崟r(shí)的收集地面的水土流失信息，并將所收集的各類信息及時(shí)的傳遞給監(jiān)測(cè)決策系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)的分析和匯總，這樣就得到了水土保持的相應(yīng)信息，并且這些信息也具有很好的精度和準(zhǔn)確性。應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)時(shí)，其飛行器主要是由三個(gè)部分組成的，即電氣裝備、動(dòng)力裝置和導(dǎo)航設(shè)備，作為無人機(jī)遙控工作中的核心設(shè)備，應(yīng)由專業(yè)的人員在相關(guān)操作規(guī)程的指引下對(duì)無人機(jī)進(jìn)行控制和安裝，確保在安全可控的情況下來操作無人機(jī)，同時(shí)也能夠很好的提升水土保持監(jiān)控工作的精準(zhǔn)性。

無人機(jī)遙感技術(shù)具有眾多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，如適應(yīng)范圍廣、操作簡(jiǎn)單以及精度高等，其控制系統(tǒng)同時(shí)也具有很強(qiáng)的安全性和靈活性，能夠拍出保真度和分辨率更高的圖片信息，在高精度的遙感系統(tǒng)中采用無人機(jī)能夠在50-1000m的范圍內(nèi)飛行并實(shí)時(shí)的收集所需要的水土工程信息和數(shù)據(jù)，無人機(jī)雖然身形較小，但是卻行動(dòng)靈活，無論是哪種自然環(huán)境都能夠完全適應(yīng)，并且也不易受到雨雪等惡劣天氣條件的影響。應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)在一年四季都能夠隨時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行勘測(cè)和考察。在無人機(jī)遙感技術(shù)中所需要的結(jié)構(gòu)部件和設(shè)備的成本普遍都是很低的，收集和分析處理數(shù)據(jù)信息也較為節(jié)約成本的，在無人機(jī)運(yùn)行的過程中即使不小心出現(xiàn)了安全事故，相應(yīng)操作人員的安全也不會(huì)受到影響，具有十分理想的安全性。控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的多種姿態(tài)的飛行，如斜飛、橫飛和豎飛，那么就能夠更加完整并且全面的收集和分析水土流失監(jiān)測(cè)區(qū)域的數(shù)據(jù)信息，妥善的解決了水土保持工程數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。

3 無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持中的具體應(yīng)用

3.1 無人機(jī)遙控技術(shù)在方案制定過程中的應(yīng)用

在我國的水土保持領(lǐng)域是有著種類繁多的預(yù)防和治理水土流失工作的執(zhí)行辦法的，如生物治理辦法、工程預(yù)防措施和蓄水保土辦法等，而無論是哪一種辦法或是措施，對(duì)其方案我們都要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木幹乒ぷ鳌６^的工程預(yù)防措施就是指在工程項(xiàng)目的施工建設(shè)過程中針對(duì)水土資源利用和保護(hù)等內(nèi)容所制定的相關(guān)預(yù)防措施，為了保證各項(xiàng)措施的有序進(jìn)行，在工程的建設(shè)過程中往往就會(huì)分成線狀工程進(jìn)行或是點(diǎn)狀工程進(jìn)行。一般情況下，公路工程、鐵路工程以及天然氣管道工程的建設(shè)過程是常見的線狀工程，它們的建設(shè)規(guī)模較大，并且線路較長(zhǎng)，那么對(duì)其水土保持方案的編制工作就提出了更高的要求。而如果能夠科學(xué)的應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)，在短時(shí)間內(nèi)只需要利用數(shù)量較少的工作人員就可以全面的收集到整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域的水土流失數(shù)據(jù)信息，所收集到的地表的地形和地貌信息以及水土流失數(shù)據(jù)都能夠?yàn)樗亮魇Х桨傅木幹乒ぷ魈峁┲匾膬?nèi)容支持。同時(shí)借助于無人機(jī)遙感技術(shù)還能夠繪制出相應(yīng)的三維模擬圖，將區(qū)域的場(chǎng)景地形直觀具象的展現(xiàn)出來，這樣不但能夠幫助相關(guān)人員更加順利的完成項(xiàng)目的施工和建設(shè)工作，同時(shí)在施工的進(jìn)程中遇到水土保持的相關(guān)問題時(shí)，也能夠更加針對(duì)性的制定出水土保持的預(yù)防和治理對(duì)策。因此，在項(xiàng)目建設(shè)方案的制定工作中應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)是非常重要的，其能夠大大的提升檔案編制工作的智能化和信息化程度，大大的提升水土保持工作的科技水平。

3.2 無人機(jī)遙感技術(shù)在監(jiān)督執(zhí)法中的應(yīng)用

在我國生態(tài)環(huán)境的水土保持工作中，我們所采取的相應(yīng)措施普遍都具有工作量大、工作難度高和工作范圍廣等特點(diǎn)，那么在監(jiān)督和管理水土保持工作的過程中，相關(guān)的監(jiān)管人員就應(yīng)保證各項(xiàng)水土保持措施能夠科學(xué)的落實(shí)在地面和空中，而為了真正的實(shí)現(xiàn)所需要的一體化監(jiān)管流程，應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)就顯得十分必要了。無人機(jī)遙感技術(shù)工作的精準(zhǔn)性和靈活性能夠很好的與水土保持執(zhí)法工作的相應(yīng)要求相適應(yīng)，同時(shí)也能夠最大化的保證水土保持監(jiān)督工作的實(shí)際效果。通常情況下，在具體的工作中借助于無人機(jī)遙感技術(shù)能夠十分迅速的收集到所需要的水土保持項(xiàng)目的工程數(shù)據(jù)信息，負(fù)責(zé)監(jiān)管工作的相關(guān)人員能夠以此作為數(shù)據(jù)支持，也能夠保證工程項(xiàng)目的有序開展。另外，無人機(jī)遙感技術(shù)還能夠拍攝出影像資料，工作人員能夠?qū)嵉氐倪M(jìn)行標(biāo)志和確定影像資料，并在具體的實(shí)踐工作中應(yīng)用對(duì)象分類法，更加細(xì)化水土保持工程的責(zé)任范圍，制定出整個(gè)工程水土保持防治工作的總體目標(biāo)，大大的提升應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)管工作的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。

3.3 無人機(jī)遙感技術(shù)在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

無人機(jī)遙感技術(shù)的一項(xiàng)核心內(nèi)容就是動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，而其在水土保持工作中也發(fā)揮著重要的作用，其能夠?qū)?xiàng)目的水土流失情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)并且全面的監(jiān)測(cè)工作，并能夠具體的展現(xiàn)出水土流失的分布情況和水土的流失量。應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)能夠進(jìn)一步的提高動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的整體質(zhì)量和工作效率，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作的一個(gè)重要目的則是在提升監(jiān)測(cè)資源利用率的同時(shí)適度的降低監(jiān)測(cè)的整體成本。舉例來說，將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用在水土保持工作中，對(duì)水土保持項(xiàng)目工程的實(shí)時(shí)情況能夠進(jìn)行跟蹤拍攝，那么就能夠完整的收集到有效的水土流失的圖像資料信息，并能夠準(zhǔn)確的提取出項(xiàng)目不同階段的水土流失的強(qiáng)度信息、擾動(dòng)面積以及工程量等內(nèi)容，之后對(duì)分析并處理所收集的數(shù)據(jù)信息，制定出更具針對(duì)性的水土保持防治措施，如借助于無人機(jī)遙感技術(shù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)功能所制定的林草覆蓋方案和土地整治措施等。

3.4 無人機(jī)遙感技術(shù)在治理設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

根據(jù)以往的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，要想有效的進(jìn)行好水土保持中的綜合治理工作，那么就必須具備專業(yè)的工作人員來詳細(xì)的分析并研究工程項(xiàng)目的水土流失真實(shí)情況、林草的覆蓋情況、治理區(qū)域內(nèi)的土地情況以及工程項(xiàng)目需遵守的具體規(guī)定等內(nèi)容，同時(shí)還要以此為基礎(chǔ)來對(duì)各個(gè)區(qū)域進(jìn)行綜合的設(shè)計(jì)和治理工作。如果在這一工作中僅僅是采取傳統(tǒng)的水土保持方法是很難取得理想的治理設(shè)計(jì)效果的，工程的擾動(dòng)以及人為和環(huán)境等因素都很容易會(huì)影響到傳統(tǒng)方法的工作效果，整個(gè)水土保持工程的綜合防治進(jìn)程都會(huì)進(jìn)一步的延長(zhǎng)，同時(shí)調(diào)研研究的難度也大大增加。而如果能夠科學(xué)的應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)，就能夠全面并且快速的收集到水土保持工程需要的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步的完善治理設(shè)計(jì)工作中所需要的基礎(chǔ)資料，大大地提升了所制定的水土保持措施的針對(duì)性和科學(xué)性，同時(shí)也保證了工程項(xiàng)目的整體建設(shè)質(zhì)量。

3.5 無人機(jī)遙感技術(shù)在評(píng)估驗(yàn)收中的應(yīng)用

在水土保持工程的整體進(jìn)程中，評(píng)估和驗(yàn)收階段也是一項(xiàng)重要的內(nèi)容，如果能在這一工作中應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)于保證項(xiàng)目的整體建設(shè)質(zhì)量也是非常有利的，同時(shí)也能夠保證項(xiàng)目的實(shí)際建設(shè)質(zhì)量與水土工程的防治要求和標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)。應(yīng)用無人機(jī)遙感技術(shù)能夠在對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行檢查工作的過程中保證其目的性和針對(duì)性，同時(shí)無人機(jī)所具備的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)功能也有利于更加全面的了解項(xiàng)目建設(shè)的具體情況，工作人員進(jìn)行驗(yàn)收工作時(shí)也能夠根據(jù)對(duì)所收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行客觀評(píng)估來進(jìn)一步的提升驗(yàn)收效果的有效性和準(zhǔn)確性。

4 水土保持中無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用案例分析

水土保持工作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，無論是公路工程項(xiàng)目還是鐵路工程項(xiàng)目，它們都會(huì)涉及到十分廣泛的水土流失范圍，因此，在此過程中也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)很多的水土流失危害。在實(shí)際的工作中應(yīng)認(rèn)識(shí)到水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作的重要性，實(shí)時(shí)的掌握工程項(xiàng)目建設(shè)過程中的水土流失情況，提前做好預(yù)防和治理對(duì)策。舉例來說，借助于無人機(jī)遙感技術(shù)來監(jiān)測(cè)某一段水土保護(hù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的重點(diǎn)路段，其就必須全面的監(jiān)測(cè)工程的深度情況、地域的水文情況、區(qū)域的物種情況、水土的防護(hù)情況、斜坡的水土流失強(qiáng)度和范圍等多項(xiàng)內(nèi)容，同時(shí)水土保持工程附近的植被生存情況和覆蓋范圍也都是需要我們重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容。

工程項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人員一定要全面的掌握整個(gè)工程地面區(qū)域和施工設(shè)計(jì)的具體情況，針對(duì)無人機(jī)的航拍監(jiān)測(cè)工作應(yīng)建立完善的工作體系，保證無人機(jī)的飛行過程具有科學(xué)的線路和高度。并借助于相應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助軟件來及時(shí)的提取出重點(diǎn)區(qū)域的數(shù)據(jù)信息，通過真實(shí)并且全面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息來準(zhǔn)確的反映出水土流失的防治能力和水土保持工程的整體進(jìn)度。借助于無人機(jī)遙感技術(shù)，相應(yīng)的工作人員還能通過得到的影像資料來完成水土保持措施的制定和效益預(yù)測(cè)工作，舉例來說，在制定工程項(xiàng)目的水土保持措施時(shí)，相關(guān)人員首先可以依據(jù)最初的數(shù)據(jù)來明確項(xiàng)目建設(shè)范圍內(nèi)的植被覆蓋率、存活率以及植被規(guī)模等信息。借助于無人機(jī)遙感技術(shù)也能夠完成效益的預(yù)測(cè)工作，其能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)水土流失的擾動(dòng)面積以及治愈率等內(nèi)容。在水土保持效益預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)庫中將這些內(nèi)容納入進(jìn)來，也能夠?yàn)楹罄m(xù)水土保持工作的開展提供重要支持。

5 結(jié)束語

通過以上的論述，我們對(duì)無人機(jī)遙感技術(shù)、無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持中的應(yīng)用流程、無人機(jī)遙感技術(shù)在水土保持中的具體應(yīng)用和水土保持中無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用案例分析四個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。在我國的生態(tài)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中，水土保持工程是一項(xiàng)重要的內(nèi)容，國土治理以及江河治理等工程能夠較好的促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也都是要以此為根本內(nèi)容的，而無人機(jī)遙感技術(shù)自身又具有分辨率高、精準(zhǔn)度高、適應(yīng)性強(qiáng)和靈活性強(qiáng)等諸多的優(yōu)勢(shì)，其在水土保持工程中將發(fā)揮出更加積極的作用，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，無人機(jī)遙感技術(shù)將進(jìn)一步的融合各類先進(jìn)技術(shù)，在水土保持工作中發(fā)揮出更重要的作用，真正的滿足可持續(xù)發(fā)展背景下生態(tài)文明的建設(shè)要求。