中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222
摘要：我国水土流失面积大并分布广泛，传统水土保持研究调查方法已不能满足目前水土流失数据的获取需求。无人机遥感技术作为一种新型遥感数据获取手段，非常适合小范围内高分辨率遥感数据的即时获取，在水土保持领域的应用越加广泛。
关键词：无人机遥感技术；水土保持监测；应用
引言
近年来，无人机遥感技术的应用，为生产建设项目水土保持监测工作提供了一种全新的技术手段。不同于传统的地面观测和卫星遥感观测，无人机遥感技术可为用户提供定制化的服务，即围绕具体目标，通过设置飞行规划，获取特定时间和空间分辨率的数据]，进而为后续分析提供支撑；然而，如何将这一技术切实应用于实际的水土保持监测工作中，并符合相关规程规范的要求，目前还没有一套成熟的技术方案。对此，本文展开了相关讨论。
1无人机遥感技术基本概念
无人机遥感（UnmannedAerialVehicleRemoteSensing）是结合无人飞行技术、GPS及计算机技术等一系列先进技术，准确迅速的收集地形地貌、生态环境等原始数据信息，完成信息整理及分析的技术。采用不同功能的传感器，利用无人机来搜集对应项目的原始数据。现阶段，无人机遥感技术已经渗透到水利工程的各个方面。图1为无人机及其遥感设备。
图1无人机及其遥感设备
无人机遥感技术借助低速无人驾驶飞机，运用先进的航拍技术收集地表数据信息，经计算机处理形成三维图形。整体结构集飞行器、遥感技术、计算机技术于一体，在系统优化层面表现出显著的优点，其显著性特点为：
1.1成本低廉，快捷高效
无人机只需提前规划飞行路线，凭借自带摄影和无线传输设备，辅以操作人员在外业控制点的操作控制，即可获取高精度的航拍数据和点云数据。无人机还具备自检功能，如出现故障，则自动返航至起点上空，等待操作人员排除故障。目前，1名操作人员携带1台无人机在12h内，便可精确获取近300km线状工程的航空影像，显著提高了水土保持调查研究的效率。
1.2操作简单，机动灵活
无人机在15～30min内即可完成组装、调试和起飞，对起降场地要求低。无人机携带的雷达设备，可穿透森林植被获取地表信息，并抵达有人驾驶飞机无法达到的空域、高度或危险地区，实时传输图像数据，从而满足水土保持数据的实时性和全面性要求。
1.3空间分辨率高，数据精度高
由于无人机属于低空飞行，搭载的高精度数码成像设备具备面积覆盖、垂直或倾斜成像的能力，遥感影像分辨率可达到分米级或厘米级，能够在较小空间尺度上观察到水土保持防治措施的实施效果。通过计算机数据处理软件对点云数据分类处理，辅以遥感影像数据，可自动化获得测定范围内的地形图、数字高程模型（DEM）数据、数字正射影像（DOM）数据以及三维场景影像等，大大提高了水土保持数据的精度。
2传统监测技术存在的不足之处
2.1数据采集方法需进一步改进
其一，缺少项目研究经费，监测内容不够系统、全面，不能与小康社会生态文明、自然环境健康可持续发展相一致。其二，基本仪器由人工操作，数据收集效率低、精度低且对于动态化监测不能有效记录。整体来看，监测技术落后仍然是最为根本的问题，水土保持监测数据采集技术亟待更新。
2.2监测区域有限
采用人工调查的方式进行监测已经不能适应时代的发展，此方式受区域性影响大，只适用于小区域的监测，人为因素占有重要部分，且其监测精度达不到规范要求，不能准确实施动态监测。用于大区域监测作业时，由于人手短缺而不能合理分配，对于监测区内高危地带的监测，无法通过人力来采集数据。
2.3监测自动化需进一步加强
结合信息技术的发展将传统监测技术进行改进，有目标、有规划地研发自动化监测工具，将监测自动化进一步加强。
3无人机遥感技术在水土保持监测中的应用
3.1水土保持动态监测
水土保持动态监测是利用多种方式，对生产项目建设期间的水土流失数量、水土流失强度及水土流失分布进行动态监测，检验项目建设区水土保持防治措施实施效果。无人机遥感技术，作为“空基”的代表手段，将成为“天地一体化”监测系统中的中坚力量。无人机遥感借助其高空间分辨率、高精度、高效率的优势，对项目建设区和直接影响区进行拍摄，获取测定范围内的地形图、DEM等数据。借助野外作业与对无人机遥感影像的处理，建立影像解译标志，进而提取扰动面积、水土流失面积、水土保持设施等信息。目前无人机遥感在国内水土保持领域的应用主要是生产建设项目监测。如王志良、付贵增等在新建重庆至万州铁路水土保持监测中成功应用无人机低空遥感重点监测了弃渣场，提取不同施工进度中的扰动面积，水土保持工程量和弃渣量等数据。利用无人机获取的多期影像数据，对比项目建设前后各项数据，从而掌握监测重点区域取土石料、弃土弃渣的动态变化，以及临时措施、工程措施和植物措施等的实施数量及防治效果，确定防治责任范围、扰动土地整治率、水土流失总治理度、林草植被恢复率、林草覆盖率等监测指标，实现生产建设项目水土保持情况的动态监测。
3.2水土保持监督执法
生产建设项目水土保持监督工作涉及方面多、工作量大，因此采用高精度遥感影像调查与现场监督检查相结合的“天地一体化”监管形式应运而生，全面对建设项目水土保持防治措施和扰动情况进行监督管理，确保扰动合法合规及水土保持防范措施合理达标。无人机凭借全方位视角、覆盖范围广、时效性强等优势，通过遥感控制迅速获取项目建设范围内的影像资料，实现对生产建设项目水土保持状况全方位、实时、高精度的监管。确定实地与影像的解译标志后，采用人机交互解译法或面向对象分类法，获取防治责任范围图，进行对比分析。借助无人机遥感，能够及时对建设项目区各项水土保持防治措施指标进行监督管理，实现准确执法、及时执法。
3.3水土保持设施验收评估
水土保持设施验收评估指的是对点型建设项目、线型建设项目的重点评估范围，可采取无人机遥感抽查防治措施的数量以及质量、保存情况；确定防治责任范围以及扰动土地整治率、水土流失总治理度、林草植被恢复率、林草覆盖率等防治指标。点型建设项目的重点评估范围有火电厂的贮灰场、水利枢纽的取土场和弃土弃渣场、矿山的矸石山（场）等，对于穿越无人区、山区的线性建设项目，无人机能够快速穿越无人区、山区核查水土保持设施实施情况，评估弃土（石、渣）场、取土（石料）场、临时道路、穿跨越河（沟）道、中长隧道、管理站所等沿线关键控制点，实现核查评估结果及时反馈。利用无人机遥感获取水土保持措施实施后项目区影像，可以大大缩短验收时间，避免人为因素的干扰，提高验收评估的标准与可靠性。
结语
无人机遥感具有可灵活选择传感器、时效性好、数据精度高及可获取三维模型等优点，构建的方法可为无人机遥感在生产建设项目水土保持监测工作中的应用，提供新的技术依据；但由于无人机遥感因垂直精度误差较大，存在影响监测对象体积量精度的缺点，且在水土保持监测工作的应用处于起步阶段；因此，还需要通过不断的实践，对研究方法做进一步的探讨与完善。
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