水土保持中无人机遥感技术的应用研究

谭艳

（云南淩屹工程设计有限公司，云南 昆明 650233）

科学技术的快速发展，使得诸多行业都加强了对先进技术的应用。水土保持监测是水土流失预防和治理的基础，是生态环境保护和修复的重要工作，是国家生态文明建设决策和考核的依据。

一、概述

无人机遥感技术是在我国遥感技术、计算机技术以及电子技术等多学科技术不断创新和发展的过程中逐步形成的，同时其也包含了多项技术，如计算机技术、GPS 定位技术和无人机飞行技术等。这一技术的实物载体就是无人机，在结合了多项技术优势的基础上以智能化和自动化的方式快速获取到水土保持工程中所需要的各类信息，如自然灾害信息、自然环境信息和资源信息等，之后借助先进的计算机技术来处理和分析获取到的各类数据信息，并将处理和分析的结果整合成图像或模型，以方便人为的使用和进一步研究。由于无人机遥感技术具有适应性强、任务执行多样和操作简单等显著优点，因此，这项技术在我国的地质勘察、水土保持和水利建筑等多个领域中都得到了普遍应用。

二、无人机遥感技术在水土保持中的应用

（一）监测主要内容及成果应用分析

1.地质状况的动态监测。（1）监测内容:其中包括土地利用类型、土地扰动面积与地质演变情况等。（2）应用:依据DOM 成果和项目区平面布置图,勾画各片区的边界线。基于AcrGIS 技术,计算各片区的土地扰动面积,同时注明各区的土地利用类型。还可以利用时间差比对监测结果,了解土地的演变情况。2.水土保持工程的监测。（1）监测内容:主要包括取土场、堆放场以及弃土场的落实情况等。（2）应用:依据DOM 成果确定研究区内的取土场、堆放场以及弃土场,标识其具体位置,计算其具体数量。同时,还可以计算项目施工期间堆放场内弃渣量的变化,并从影像和三维模型中观察水土防治措施的落实情况。3.水土保护措施的监测。（1）监测内容:主要包括物理工程措施、生物措施和其他临时防治措施。（2）应用:依据DOM 成果获取研究区的水土保护措施情况。物理工程措施的成果可应用于确定土地整治面积、工程及植物护坡位置和面积等;生物措施的成果可应用于确定绿化面积和植被覆盖度等;其他临时防治措施的成果可应用于确定临时拦挡位置及长度等。4.土壤流失情况的监测。（1）监测内容:主要包括土壤流失面积、流失量及流失危害等。（2）应用:利用无人机遥感技术获取土壤流失面积,结合地面观测所获得的土壤侵蚀模数,计算各片区的土壤流失量,还可以只依靠无人机遥感技术,根据植被覆盖度、土地利用类型等数据,代入方程及分类标准,获得土壤流失量、强度等数据。5.水土流失防治效果监测。（1）监测内容:主要包括土壤流失控制比、林草植被恢复率及覆盖率等指标。（2）应用:获得数据信息后代入各指标的计算公式即可,同时需检验其是否达到标准。

（二）矢量化遥测数据的生成

通过矢量化处理无人机设备采集的遥测信息生成相应的数据，运用计算机完成三维点云数据、航拍影像拼接、地表模型和正射影像合成等运算处理。依据水利工程建设验收区间和可视化资料，提取正射影像及其所对应的范围；以水利工程建设的扰动范围为依据，通过航拍生成包括地形、坡度、坡向等信息的数字地表模型，在此基础上提取所需的数据，如堆土方量、堆土高度、弃土场占地面积等重点数据；三维点云处理区域内的航拍数据生成三维点云数据，以此为基准生成工程建设区域内的三维信息，从而反映建设项目的水土保持临时措施、植物措施、工程措施、水土流失总之力度、扰动土地证之旅、防治责任范围等实施情况。

（三）无人机遥感技术在监督执法中的应用

通常情况下，在具体的工作中借助于无人机遥感技术能够十分迅速地收集所需要的水土保持项目的工程数据信息，负责监管工作的相关人员能够以此作为数据支持，也能够保证工程项目的有序开展。另外，无人机遥感技术还能够拍摄出影像资料，工作人员能够实地的进行标志和确定影像资料，并在具体的实践工作中应用对象分类法，更加细化水土保持工程的责任范围，制定出整个工程水土保持防治工作的总体目标，大大的提升应用无人机遥感技术进行监管工作的科学性和严谨性。

（四）水土保持生态建设基本监测信息提取

首先，对于土地利用类型信息的提取，可通过人工识别航片和勾画范围的方法完成，或利用计算机中的相应软件对其进行分类。第一种提取方法，主要针对具有特定类型的地物，例如建设施工区域的土场、截排水沟以及植被等，通过人力对其进行判断，直接绘制矢量图即可；第二种方法，主要针对监测区域较大，利用人力会消耗大量时间的情况，先在前期建设的地面解释标识中，利用面向对象的方法，通过多尺度分割成像技术，计算出被监测对象的形状信息及纹理信息，然后通过特征参数的固定组合，建立规则集，完成对土地利用类型信息的分类。其次，对于监测对象位置信息的提取，可在GIS 系统中，利用数字高程模型和文档对象模型成果，直接获取被监测对象的特定位置信息，主要包括经纬度、坐标和高程信息。第三，对于监测对象长度和面积信息获取，可借鉴土地利用类型信息获取方法，通过人工勾画或计算机自动分类获取，并在GIS 系统中，对被监测对象的长度进行测量，进一步计算出相应的面积信息。

结语：无人机因其经济、便携、高效等特点，在很多行业都得到了广泛应用。在水土保持外业调查、监测和监管工作中也已得到了一定的推广应用，但在定量分析应用上还有很大潜力。