无人机技术在水土保持监测中的应用

杨志军 鱼海霞

摘要 随着科技的不断发展，无人机技术在很多领域都得到了广泛应用。水土保持监测工作应用无人机技术不仅能够提高监测效率，还能有效提高监测数据的准确性。通过对无人机技术在水土保持监测中的实际应用进行分析，希望为今后水土保持监测遥感技术的应用提供参考。

关键词 无人机技术;水土保持;无人机动态监测

中图分类号：V279+.2 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）01–0171–02

无人机技术具有强大的适应能力，可以完成多数监测任务，能在监测领域发挥重要作用。在水土保持监测工作中，同样可以利用无人机技术提高监测质量，并通过动态监测的方式实时传输数据信息。因此，对无人机技术在水土保持监测中的应用进行研究具有重要意义。

1 无人机技术与水土保持监测技术分析

随着国民经济的不断发展，城市生态环境受到影响，部分地区水土流失现象日益加剧，生态环境的恶化会给人类的正常生活带来严重影响。因此，需要对水土保持进行合理监测，获取监测数据，为水土保持工作提供科学的数据信息，增强水土保持的科学性。目前，我国水土保持监测技术依然存在效率低、精度低等问题，需要结合无人机监测技术，提高水土保持的监测质量，提高环境监测的效率。

无人机技术是结合无人飞行、计算机以及GPS等多种技术，在短时间内捕捉地形地貌等环境数据的一门监测技术[1]。在无人机飞行过程中，可以利用各种功能和种类不同的传感器高效采集不同的项目数据，无论是在地籍测绘还是在水利工程等领域，都能够发挥出良好的数据采集作用。无人机技术可通过低空航拍的方式完成地表数据采集，并结合计算机技术整理和共享数据信息。无人机技术的主要特点如下：第一，精度高。无人机在低空航拍时的拍摄精度能达到0.1 m，精度完全可以得到保障;第二，成本低、可操作性强。无人机空中作业十分灵活，不受航线的制约，即使面对各种恶劣天气，同样具有良好的表现，且无人机造价相对较低，不会大幅增加成本;第三，安全性高。无人机在实际使用中不需要特定的升降平台，整体操作方式较为简单，对天气的适应性强，即便处于寒冷的冬天或炎热的夏天，依然能够保证监测效果，且监测途中遇到突发情况，也不会导致人员出现严重损伤;第四，拍摄范围广。无人机在飞行期间可以竖向、斜向拍摄，拍摄角度广阔。通过无人机技术来完成水土保持的动态监测任务，可以有效提高拍摄分辨率，获取完善的监测数据信息[2]。

2 无人机技术在水土保持监测中的优势

传统的航空摄影受航拍平台及传感器的限制，在采集小面积或大比例的数据时，存在测量成本偏高、测量时间长等问题，而利用无人机进行航拍监测，可以保障测量成本及测量数据。因此，使用无人机技术进行小面积区域的数据监测将成为水土保持测量的主要方式，通过无人机开展低空航拍也是水土保持测量的一种发展趋势。无人机技术在水土保持测量工作中存在以下优势：第一，超低空航拍。无人机能够完成云下飞行航拍，不会因云层遮挡而影响拍摄测量效果，且通过低空接近拍摄目标，能获取更为精确的数据信息，完成多角度的数据采集。第二，测量数据质量高。利用无人机技术监测到的数据能够在软件中实现快速分析、整合，快速获取监测结果[3]。此外，无人机航拍还能有效弥补常规测量技术的不足，在应急工程以及工程局部实现数据信息的实时观测，大幅提升水土保持监测质量。

3 水土保持监测中无人机技术的运用分析

3.1 水土保持的监测内容

3.1.1 监测水土流失的影响因素 无人机技术能够完成针对水土流失影响因素的高效监管，找出水土流失的原因，控制水土流失。使用无人机航测可以高效、精准地测量出监测区域的水文、气候、地貌等地理信息，帮助相关人员及时掌握土体扰动情况及开挖深度等一系列数据。

3.1.2 监测水土流失的危害情况 水土流失会对周围的自然生态环境造成严重破坏，可以利用无人机技术加强水土流失监测，及时掌握其危害情况，避免水土流失造成的危害进一步扩大。在水土流失监测过程中，可利用无人机技术对高陡边坡、坝体斜坡等容易造成水土流失的区域进行全面监测，及时掌握水土流失情况，并采取相应的防护措施，有效降低水土流失带来的危害。

3.1.3 监测水土流失防治效果 通过加强边坡防护、栽种植被等方式可防护水土流失，降低水土流失带来的危害。无人机能够实時监测植被成活率、边坡结构稳定性等，及时准确地掌握水土保持工程的防治情况，提高水土流失的防治效果。

3.2 无人机监测技术的运用

在正式开展无人机监测工作之前，需要将测量区域的地貌情况作为基础来明确航拍监测体系。航拍监测体系中需要同时包括飞行路线、高度及航拍空域间隔等基础指标，以此保证无人机监测成像时的精确度。确定无人机监测方案之后，应结合水土保持的监测需求选择摄影处理软件，提高监测的准确性。例如，以ERDAS为基础的LPS，可以在数据处理中发挥出良好效果，因为LPS在使用过程中操作简单、精确度高，当监测数据输入软件之后可自行分析出最终结果，从而提高无人机监测的工作效率，保证监测数据的准确性。

3.3 应用结果分析

某地区利用无人机技术进行水土保持监测工作，得出了水土流失动态变化情况。在监测过程中利用平面图与三维模型统计出扰动区域的面积数据，然后通过计算机开展原始数据翻译，求出植被的覆盖程度，并对数字高层模型数据特征进行分析，结合评价标准明确土壤的侵蚀等级。通过插值法对土石方场地控制点进行处理后得出数字高层模型，将其与工程地貌相结合计算出场地堆放量。

分析原始数据可得出为降低水土流失而实施的绿化工程面积，掌握植被覆盖率。在无人机航拍期间，还可以适当结合传统监测方式完成水土流失治理率等指标的监测，优化数据监测质量。结合监测前后的治理效果数据，可以掌握水土保持项目的开展情况，对监测结果进行输出，便可以完成数据库的构建，并对水土保持项目进行验收。此外，可以适当结合数字高层模型对平面图进行完善，通过合理扩大比例尺，详细展示水土保持项目及监管期间存在的不足之处，进行针对性优化。水土保持作为水利工程中极为重要的一环，其项目监测结果将会带来非常重要的影响，而利用无人机技术开展监测工作则能够有效提高监测效率与质量，避免水土流失造成的影响进一步扩大。而且无人机技术能够有效降低监测成本，使水土保持监测的技术变得更加完善。

4 結语

传统监测方式受气候、地理等条件的制约，无论精确度还是监测效率都无法能满足需求。无人机技术因其特有的优势在水土保持监测工作中起着重要作用。随着科技的不断发展，无人机监测技术会变得更加完善，从而有效提高水土保持监测工作质量及信息化水平，对推动相关行业进步、建设良好生态环境具有重要作用。

参考文献：

[1] 孙洋.无人机遥感技术在水土保持监测中的应用[J].水利规划与设计， 2017（6）： 89-92.

[2] 丁宗银.无人机遥感技术在水土保持中的应用[J].清洗世界，2020，36（7）：58-59.

[3] 马利苹，程辉.水土保持监管中的高分遥感以及无人机技术应用[J].工程建设与设计，2019（7）：117-118.

责任编辑：黄艳飞

Application of UAV Tech-nology in Soil and Water Conservation Monitoring

YANG Zhi-jun （Dingxi Institute of Soil and Water Conservation Science， Dingxi， Gansu 743000）

Absrtact With the continuous development of science and technology， UAV technology has been widely used in many fields. In soil and water conservation monitoring， UAV monitoring can not only improve the monitoring efficiency， but also effectively improve the accuracy of monitoring data. This paper analyzes UAV technology and soil and water conservation monitoring， and puts forward personal views on the application of UAV in soil and water conservation monitoring， hoping to provide reference for the application of remote sensing technology for soil and water conservation monitoring in the future.

Key words UAV technology; Soil and water conservation; UAV dynamic monitoring