无人机遥感在水土保持监测的应用

李增　岳奎

【摘要】随着科学技术的逐渐成熟发展，很多的新兴技术都被使用在各个行业中，为行业的工作和经济效益进行了提升。而无人机遥感技术在水土保持工作中也得到了普遍性的运用，其技术能够提高监测工作的质量和效率。本文就常用的固定翼与多轴无人机在水土保持监测中的使用进行阐述，同时分析了两者的优劣和适用范围。

【关键词】无人机遥感；水土保持监测；相关应用

一、水土保持监测的相关内容

（一）影响因子与危害监测

在将无人机遥感技术使用在水土保持监测中时，其具体工作内容包含下面几个方面：其一是在水土流失影响因子的监测方面，具体是对相关区域的水文和气象因子进行监测。其中还包含了占地面积、扰动地面积和填方数量。弃渣场弃渣堆置只对微地形产生很小的影响，还有则是植被类型和其覆盖程度，最后就是水土保持设施与措施质量。其二主要是使用在水土流失情况与危害监测方面，其中具体包含了路基边坡以等相关的责任范围中的水土流失面积，同时还包含其中的流失量和程度变化等相关情况。除此之外还有滑坡、崩坍数量和周边与下游地区形成危害的情况。

（二）水土流失防治和效果监测

在将无人遥感使用在水土保持监测中的工作内容还包含了防治与最终成效监测，在这方面包含了各种水土保持防治措施，其中具体包含了工程措施、林草措施进行土地复垦等方面的数量与质量。还有则是林草生长情况，其中包含了树木高度、乔木的直径等等，这些植物的成活率以及植被覆盖率也是监测的内容之一。除此之外，还要对已经实施过的水土保持措施效果进行监测，具体包含了土壤流失控制比例以及拦渣率。还有就是一些项目建设区中的水土流失整理度、植被恢复系数等相关方面。

二、无人机遥感在水土保持监测的应用

将无人机遥感技术使用在水土监测中，最为常见的是使用固定翼无人机。而在经过实践之后发现，多旋翼无人机具备更多的优势，这是一种多轴以及多螺旋桨的无人驾驶飞行器，其能够进行垂直起降以及空中悬停等相关的操作。在飞行的时候比较灵活，抵御风力的能力较强，同时还能够携带拍摄装备。将其使用在水土保持监测中的具体应用如下。

（一）作业区域规划

在进行水土保持监测工作的时候，根据监测对象的不同，能够把其工作区分为3种类型，不同区域类型可以使用不同无人机作业方式进行。其一是点状监测作业。在对具体区域的固定位置水土保持进行调查的时候，能够灵活的控制无人机进行单驾次拍摄。在通常情况下，能够手动控制飞行器高度，依据拍摄点类型对无人机悬空高度进行控制，以此进行拍摄任务。其二则是块状监测作业。就一些小范围或者是具体项目的监测，需要使用地面控制站，在飞行高度与航线上进行设置。经过手动操作起飞到达一定高度，依据设定航线进行自动巡航，可以依据拍摄项目大小进行相应的调整。在进行航线规划的时候，依据飞行速度确定无人机航拍覆盖面积，通常飞行范围要在拍摄项目范围之上，以此保障项目区被完全覆盖。其三则是线状监测作业，对一些路线比较长的项目，就能够使用多旋翼无人机续航能力，用此来控制飞行距离。在飞行的时候，尽可能的控制飞行高度，让无人机只进行单次折返就能够完成任务，以此减少作业成本，保障飞行器安全。

（二）作业流程实施

多旋翼无人机系统是经由遥感设备、控制系统、飞行平台以及遥感数据处理软件等相关部分构成的。作业流程是把遥感设备和控制系统传感器装置在飞行平台上，以此进行巡航拍摄工作，获取相关的数据信息。将多旋翼无人机使用在水土保持监测中时，其具体实施流程是飞行场地选用，航线制定、手动起飞以及自动巡航与降落。在航线设置的时候，综合实际情况航高需要控制在200m，300m以及400m。就多旋翼无人机烟感检测系统而言，航高和地面分辨率成正比关系。相机要设置成自动拍摄模式，相机镜头一般是定焦的，规范像素在1600万以上，同时需要镜头具备防抖功能。

（三）影像資料的获取与处理

水土保持监测工作中的图象后期处理包含了图象拼接的工作，还有就是对影像的判断、水土流失因子的获取以及土壤侵蚀模数计算等相关的阶段。无人机遥感影像的拼接使用处于尺度不变特点变化的匹配，在影像拼接之后就能够将图像的反差与层次进行调整，以此提升图像判断效果。在通常的项目建设过程中，土壤侵蚀相关的类型和地形地貌变化比较小，这样就能够监测土壤类型，对土壤中的可蚀性因子进行获取。使用GIS软件对坡度进行分析，以此获得项目区中的相关信息，并且计算出坡长因子。还有则是植被覆盖度以及水土保持措施，都能在拼接之后的影像中直接获取。在扰动土地面与水土流失面积方面也可经过图象融合和项目区量测进行获取。经过对监测对象所处地的土壤侵蚀情况选用不同土壤侵蚀模型，综合土壤侵蚀分类等级，把提取出的水土流失因子实施删格处理。使用CIS软件图层叠加的方式进行分析，以此获取监测对象土壤侵蚀模数，进而生成项目区土壤侵蚀强度图。经过不同时期对项目区进行无人机遥感监测，这样就能够对实际区域的水土保持情况进行动态监测。

和这种多旋翼无人机相较，固定翼无人机有着巡航半径大以及续航时间长的优点，不过其缺点也十分明显。在进行遥感监测的时候，固定翼无人机一般使用的是手抛式的起飞和机腹着陆的形式起降。而这种操作在场地要求方面比较高，需要较为空旷的道路当做起降场，其着陆的方式也会增加机身损坏率。但是多旋翼无人机的相关优点能够使其在建筑物比较密集的地区中进行监测，空中悬停的特点能够对重点区域进行多方面的拍摄，以此尽量获得监测对象的影像资料。

结束语：

水土保持监测工作离不开对无人机遥感技术的使用，在进行研究实验之后发现，和固定翼无人机相较，文中的多旋翼多轴无人机更加适用于监测工作。其具有着空中悬停和灵活操作等相关的优势，在此技术的支持下就能够提升监测工作的效率，在获取可靠信息的基础上制定出有效防治措施。

参考文献：

[1]杨恺.无人机遥感技术在开发建设项目水土保持监测中的应用[J].陕西水利， 2013（4）：145-146.

[2]王森，王森，张瑞侠，等.多旋翼无人机在水土保持调查中的应用[J].全国第六届水土保持监测学术研讨会，2014

第一作者简介：李增（1985年01月-），男，汉族，四川省广元市人，大学本科 ，工程师，从事水土保持规划、设计、监测工作。