探究无人机技术在生产建设项目水土保持监测中的应用

沈潮

摘要：作为一种新的技术，通过无人机的应用，使得生产建设项目中的水土保持监测工作方式得到了有效的改善，整体的工作效率和精确程度得到了提升。无人机拍摄的图片通过分析后可直接了解到生产建设项目水土保持的相关数据资料，从而获得生产建设项目对土地的扰动情况，以明确水土流失和水土保持措施的数量。因此本文对于生产建设项目水土保持监测中无人机技术的应用进行分析有着重要的意义。本文首先对于水土保持情况进行分析，同时对于水土保持监测工作进行探讨，最后对于建设项目水土保持监测中无人机技术的应用进行研究。希望通过本文，能够为生产建设项目的水土保持监测工作开展提供一些参考和帮助。

关键词：无人机技术;生产建设项目;水土保持监测

引言：所谓水土保持监测，是指通过多种方式和措施来从保护生态环境、促进资源的可持续性发展以及保护水土资源的角度来出发，对于出现水土流失的数量、成因、范围、强度、危害以及防治等各方面指标进行监测的过程。通过利用水土保持监测，能够对水土流失治理的效果进行准确和全面的体现，为后续的水土流失防治工作提供重要的参考依据。与此同时，从国家层面来看，也非常重视对水土流失的治理，并在建设项目中可能存在的水流流失危害进行了防范，在这样的情况下，水土保持监测工作就被更加广泛的应用，对于建设项目而言，也有了更高的监测积极性。随着项目数量的增加，水土保持监测作业量也逐步增加，那么相关的技术方法也就会变得更加成熟，从而获得更好的监测效果。从目前的情况来看，所应用的水土保持监测方法，不但面临着较大的作业量，同时也存在着周期长和精度不足的问题，所以已有的水土保持监测难以达到监测的要求，不能够保持结果的准确和迅速，更加无法满足当前水土保持监测向着智能化和自动化的方向发展的需求。所以必须在总结过往工作经验的同时，积极的引入更多的技术，为项目水土保持监测工作提供支持，提升整体的监测效果和水平，从而更好的向著自动化监测的方向发展。通过分析近些年来的水土保持监测工作情况，能够看到无人机技术在其中发挥着十分重要的作用，能够有效的提升水土保持监测水平，满足水土保持监测的高精度、自动化、高效率等方面的工作需求。

1.水土保持情况分析

随着我国社会经济的高速发展，无论是交通行业还是能源矿产等行业都得到了飞速的发展，从而对自然环境形成了一定程度的破坏，一些地区出现了较为严重的水土流失情况，甚至发生了较为严重的自然环境破坏情况，利用水土保持监测技术来得到的信息，能够为项目建设的水土保持方案设计以及后续的监督管理工作带来重要的信息支持，让水土保持监管工作具备更强的说服力。从目前的情况来看，我国在进行水土保持监测的工作中已经积累了大量的经验，但在实际的监测工作当中，仍然存在着数据信息不够完善、获取数据信息的实效性较低以及监测工作的周期较长等问题，因为这些问题的存在，难以达到快速监测和信息化监测的发展要求。而通过实践过程能够发现，通过无人机技术能够有效的提高水土保持监测工作的速度和精度，并降低整体的工作强度，为后续的水土保持监测工作的发展带来重要的支持和帮助。

2.水土保持监测工作分析

2.1水土保持监测内容

首先需要对造成生产建设项目地区的土壤侵蚀有关的因子进行监测，具体包括了生产建设项目地区的植被因子、气象因子土壤因子以及地貌因子等等，与此同时也会受到生产建设项目所应用的施工方法及施工进度的影响，例如生产建设项目的扰动范围和分布状况等等。

其次需要对生产建设项目整个施工过程的水土流失情况进行监测，例如生产建设项目地区的土壤侵蚀情况、水土流失量以及对下游和周边地区所造成的影响等等。

第三需要对生产建设项目责任范围内所应用的水土保持措施进行监测，具体包括了生产建设项目区域的水土保持措施的分布情况和类型等等。

最后需要对生产建设项目区域的水土流失防治所获得的成效进行监测，例如水土稳定程度和完好程度以及植被恢复措施、覆盖率和生长情况等等，另外也包括了水土保持防治措施。通过了解这些监测数据，能够为生产建设项目的验收工作提供直接的参考依据，那么具体的指标内容具体包括了土壤流失控制率、植被恢复系数、林草植被覆盖率、扰动土地治理率等等。

2.2水土保持监测方法

根据水土保持监测技术规程的要求，在项目水土保持过程中所应用的监测方法主要包括了调查监测和地面观测这两种方法，需要结合具体的情况以及监测的要求来选择合理的监测方法，一般所采用的是定期巡查和调查的方法，这种监测方式的优势在于容易操作且速度较快，无需花费过多的成本，比较适合应用于绝大部分指标的监测，具体包括这样几方面指标：首先是生产建设项目地区的地貌、植被、气候、水文和土壤等因子，这些因子会对水土流失造成影响。其次是生产建设项目的填方量、工程取弃土量的分布等等。第三是生产建设项目对水土保持设施造成损坏的数量，同时也包括建设中有关的植物种类、覆盖率和水土保持工程措施的质量、运行情况和稳定性。最后是生产建设项目施工所造成的环境破坏和水土流失情况。所采用的监测方法主要由水土流失量来决定，在地面进行观测设施的设置，通过定期的观测来获取目标的数据信息。从目前的情况来看，水土保持监测的巡查方法和调查方法已经得到了较为广泛的应用，但这些方法所适合的目标区域较小，虽然操作起来较为简单，但是所获得的监测精确度却并不高，在监测的过程中容易受到人为的干扰，一旦需要监测较大面积的目标区域时，需要面临着非常大的作业量，甚至于一些区域是监测工作者无法到达的，那么就无法获取相关的数据。在获取水土流失量时，所应用的方法包括了桩钉法、沉砂池法等等，但对于布设的密度和位置直接决定了水土流失监测的准确性，且因为生产建设项目存在的扰动情况，对监测的实施和精度都带来了不利的影响。除此之外，如果采用卫星监测的方法，因为轨道限制难以满足监测实时性的需求，再加上云层覆盖等因素的影响，严重影响了卫星监测的准确程度。

3.无人机技术在生产建设项目水土保持监测中的应用研究

随着近些年来我国的无人机技术得到了迅速的发展，已经逐步应用到了林业、水利、影视、广告、气象和城市规划等多个工作领域当中，无人机可以实现低空飞行，且无需专门的机场进行起降，不但应用起来十分灵活，总体的成本也并不高，能够非常轻松的获得目标影像。所以采用无人机更加符合各个行业的安全要求，并且能够获得非常好的效果，能够更好的完成分布式任务，满足大比例尺的监测要求。那么具体来看，无人机技术对生产建设项目区域的水土保持情况进行监测时，具体的流程包括以下几个方面：

3.1无人机的选择

从目前的情况来看，较为适合应用在建设项目水土保持监测工作中的无人机类型主要包括了垂直起降固定翼类型、固定翼类型和多旋翼类型等等。在这当中，固定翼类型的无人机有着飞行稳定、规划航线技术较为成熟以及飞行速度快等优势，但对于起降环境有着较高的要求，需要一段开阔平坦的跑道，而对于生产建设项目而言，想找到这样一个跑道是非常困难的，所以这种类型的无人机应用受到的限制。多旋翼无人机具备了起降方便、控制灵活等优势，但其所具备的电池容量是较为有限的，所以工作范围较小，不适合应用在较大面积项目的水土保持监测工作中。垂直起降固定翼无人机具备了上述两种无人机的优势特点，且没有上述两种无人机的缺点，但这种类型的无人机正处于发展初始阶段，因此体积较大携带起来并不方便。

3.2无人机的作业条件选择

水土保持监测工作中对于无人机技术的应用，必须考虑到工作效果受到的时间因素影响，一般来说无人机在晴天条件下工作时 最好选择在上午十点到下午两点这个区间，如果获取植物影响可在夏季进行，而获取工程影响则应选择冬天。除了时间因素之外，也要考虑到场地因素，无人机进行水土保持监测工作时除了要考虑到限飞区域之外，也要避开信号塔、高压线以及高层建筑等等，确保无人机的飞行安全。

3.3无人机航线规划

因为不同的生产建设项目有着不同的特点，所以在采用无人机进行水土保持监测的过程中，会对点型项目进行区域航拍，而对线型项目进行重点位置航拍，例如一些存在较大水土流失隐患的区域。无人机在航拍过程中应结合区域面积来进行适当的外扩，确保能够覆盖整个区域。通常情况下航向所超出的作业范围应该高于一条基线。不同的无人机所搭载的相机也各有不同，相机不同那么成像地面分辨率也会有所不同，在开展监测工作前应该根据呈现地面分辨率要求来对无人机飞行高度进行明确，在同一个范围内，航线的高差应该低于三十米，通过后期处理但因为受到地形影响会造成分辨率变化，所以在无人机飞行过程中应该尽量的保持高度一致，如果航拍的范围较大会出现地形变化，应分区域进行航拍，然后利用软件进行处理。在设置完高度后，应该对重叠度进行设置，无人机来执行水土保持监测工作时，应该保持航向的重叠度为百分之六十到百分之六十五，具体可通过软件来进行设置，或者可以采用手动的方式来进行飞行，如果飞行高度较低，应减慢飞行速度，确保具备足够的曝光时间。为了得到最佳的效果，在飞行过程中要控制好航线弯曲度，避免弯曲度过大而造成漏洞现象，为了更好的获取地物信息，可采用倾斜摄影的方式来进行航拍。最后是控制点位的选择，具体可以结合水土保持监测作业的范围来布置控制点，通常一平方公里内应该设置三到五个控制点，如果控制范围更大则应按照比例来进行增加控制点位，并将其布设在地物上。无人机在开展监测工作的过程中，应确保航向以及旁向的没六张照片包含一个控制点，如果成像精度没有较高的要求，也可以不进行控制点的布设。

3.4数据处理

完成航拍工作后，通过相应的软件来对照片进行处理，生成三维模型，以此为基础利用人机交互的方式来获取项目的进度、位置和现状以及扰动面积，同时也包括水土保持措施的数量以及水土流失的具体情况等等。具体包括这样几个方面：首先是面积和位置，通过空间信息提取软件来获取项目的位置信息和面积信息等等，通过和批复文件中所涉及到的相关内容进行对比来分析出该生产建设项目是否符合规定。其次是水土保持措施，通过DOM能够对项目水土保持措施进行观察，并测量其具体的数量和面积，从而对水土保持措施是否存在水土流失隐患问题进行判断。最后是取弃土量，在取弃土场中可以结合测量面积和取土深度来对取弃土方量进行计算，在实际的工作当中大量的弃土场为坡地和沟道类型。

结束语：总而言之，在生产建设项目进行水土保持的监测工作当中，通过无人机技术的应用，为水土保持监测信息的获取带来了更多新的方式方法，从而对该地區的水土保持情况进行准确、客观的体现，进一步提升水土保持监测的精确程度和工作效率，同时在面对大面积的监测工作时，通过应用无人机技术能够大幅度的减少工作量，为后续的水土保持监测工作带来重要的信息依据，对过去水土保持监测工作中存在的低效率、低精度问题进行了有效的解决。相信随着我国无人机技术的持续发展，能够为建设项目的水土保持监测工作带来更好的服务和支持。

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