无人机遥感技术在水土保持方案编制工作中的应用

发表时间:2020/6/16   来源:《城镇建设》2020年第8期   作者:张冲1 郑立华2
[导读] 伴随着时代的进步与科技技术提升,推动各个行业迅猛发展。
         摘要:伴随着时代的进步与科技技术提升,推动各个行业迅猛发展。利用无人机遥感操作简单、携带方便、成果多样等优势,可为水土保持分区、弃渣场选址及水土流失防治措施制定等提供了更加精确和科学的方法,从而通过有效合理的水土保持措施,将工程建设造成的水土流失减少到最低程度,实现资源的开发利用与生态环境保护协调发展。
         关键词:无人机遥感;水土保持方案
         引言
         水土保持(Soilandwaterconservation)是针对自然与人为因素引发的水土流失问题,所进行的预防与治理,是一项长期、复杂、综合的系统工程。水土保持在改善生态环境,降低生态灾害产生与影响,推动区域经济优化发展与维护社会和谐稳定上,发挥着至关重要的作用。而无人机遥感技术的产生与应用,为水土保持创新提供了新动力,实现水土保持经济与质量的协调发展。
         1无人机遥感技术概念
         无人机遥感技术是将无人飞行技术、GPS定位系统以及计算机技术结合在一起的先进技术,具有方便控制、可携带多种设备、执行多种任务、适应多种条件的特点。通过无人机技术与遥感技术相结合,可以迅速准确地收集地形地貌信息以及生态环境信息,能够在实际工作中完成对遥感数据的处理、建模以及应用,充分体现该技术的自动化、智能化以及专用化,针对不同的项目可以搭载不同的传感器获取相应的数据,目前无人机遥感技术在水土保持、水利、电力、建筑、地质勘察等领域得到广泛的应用。
         2无人机遥感系统特点
         无人机遥感是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、无线电通信技术和GPS差分定位技术等实现自动化、智能化获取目标地物信息的应用技术,具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、高分辨率、高性价比、机动灵活等优点。其作为传统卫星遥感与载人航空遥感的强有力补充,随着应用的不断深入,优势特点渐趋明晰。
         2.1机动灵活
         无人机遥感系统操作灵活、携带方便、连续作业能力强,对监测和监管区域、对象具有很强的针对性;无需专用起飞场地,可以随地起飞作业;具有系统化和自动化的数据处理模式,通过搭载集成了CCD相机和惯导系统的光电仓来获取可见光影像数据和对应的POS(经纬度)信息,经过内业处理,在数小时内便可以得到正射影像成果,真正实现“所见即所得”。
         2.2成果丰富
         基于无人机搭载的传感器、影像自动校正系统和GPS系统,自动获取地表航拍影像,最终生成地表数据信息。围绕水土保持应用,可得到现场各角度的高清照片、高清视频、数字正射影像(DOM)、数字表面模型(DSM)、数字线划模型(DLG)、数字化点云地图、数字三维模型和Google瓦片等数据成果,对应成果可达到厘米级,提高了水土保持相关数据的精度。
         2.3无缝集成
         在CAD和GIS软件中,可以将无人机遥感数字测绘成果与卫星遥感影像及其他地理信息数据实现无缝集成,并可以生产自带纹理信息的三维地表模型,实现面积、长度、体积、林草覆盖率、林草覆盖度等指标的提取。
         2.4宏观易用
         无人机通过调整航高来选择高空大面积监测或是低空小范围监测,也可以通过多架次对上万平方公里区域进行监测,提升监测信息的宏观性,为水土保持部门管理和决策提供帮助。
         2.5成本较低
         无人机遥感兼具卫星影像的价格和航空影像的快速采集优势,采用高性能自动处理技术,整体数据采集及处理费用不高,使用成本相对较低。


         3无人机遥感在水土保持领域中的运用
         3.1水土保持方案编制
         随着社会的快速发展,对于水土保持方案提出更高的要求。尤其是在大型项目建设时,对于项目概况介绍、使用设施、取土地点、弃土地点的合理性提出更新要求,所以在水土保持方案编制之前,进行现场勘查工作具有重要的意义。传统的现场勘查方法往往是将现状地形图和工程平面图打印出来,并根据地形图以及平面图利用数码相机、计算机和测量工具进行现场勘查,不仅工作量巨大,而且获得数据比较困难,主观性较强。而在水土保持方案编制现场勘查中利用无人机遥感技术可以通过遥感影像和数据分析,在短时间内对所勘测区域的水土情况做到精准掌握,确定建设区水土保持责任,科学的进项分区管理、合理设置水土保持防治工程和植被工程等等。在项目建设中,主要是利用无人机遥感技术编制三维地图,根据方案编制中的原则,合理选择取土场、弃土场的位置,在工程完成后设计水土保持防治措施,以促使该区域恢复水土保持功能。
         3.2无人机遥感应用之“动态监测”
         动态监测是水土保持中的核心内容,侧重于水土保持项目建设过程中水土流失情况的全方位动态监测,包括水土流失量、水土流失分布情况等。在此过程中应用无人机遥感能够进一步提升动态监测质量与效率,节约动态监测成本,提高动态监测资源利用率。例如,在水利工程项目建设过程中,应用无人遥感,能够有针对性对建设项目区域进行拍摄,获取建设项目区域内水土流失情况,实现不同施工阶段水土保持工程量、扰动面积、水土流失强度等信息的提取。与此同时,通过对比分析无人机获取的多阶段影像数据,能够掌握水土保持防治效果,包括扰动土地整治效果、林草覆盖率与被恢复率,满足水土保持动态监测需求。
         3.3监督执法
         由于此项工作的工作量较多、涉及面比较广,所以使用高精度的遥感影像调研和现场监督审查相融合的天地一体化管理方式就此诞生,全方位对项目水土保持影响状况与防范措施的落实情况展开监督,保证影响满足我国法律规定要求以及防范措施科学有效。无人机依靠其覆盖范畴广、全视角以及实效性强的特点,辅以遥感控制快速获得项目所在区域内的所有影像资料,对水土保持情况实施全面的、随时的、精准的监督管理。决定实地和影像技术标识后,利用面向对象分类方法或者人机交互解释方法,得到防范责任范围图,并展开比较剖析。依靠无人机遥感,不但能实时监管项目地区内所有水土保持防范指标,还能做到实时执法、精准执法。
         3.4无人机遥感应用之“验收评估”
         建设项目验收评估是水土保持工作中的重要内容之一,通过验收评估能够及时了解建设项目质量,确保建设项目满足水土保持防治标准。在此过程中应用无人机遥感能够对建设项目进行有针对性、目的性检查。例如,水利枢纽弃土弃渣场、公路与铁路的临时道路、中长隧道、取土场、贮灰场等。此外,基于动态监测结果,可了解建设项目实际情况,实现项目在水体保持中防治效果的客观性评估,以提升验收评估准确性与可靠性。
         3.5水土流失危害调查
         典型的水土流失危害表现形式有滑坡、泥石流、沙尘暴、洪灾等,通常会造成重大经济损失和水土保持设施破坏等。通过无人机遥感系统和GIS空间分析等,可以快速准确地对灾害事件发生的地点、影响范围和受灾程度进行评估,同时对灾害的发展和演变进行预测和预警,为受灾区域人员疏散转移、防灾救灾等提供决策支持。
         结语
         水土保持是生态环境保护领域中的重要组成部分,是江河治理、国土治理、推动区域经济发展的根本所在。在当前提倡可持续发展,注重生态文明建设的背景下,基于无人机遥感存在的灵活性、高分辨率等优势,将其应用与水土保持中,包括水土保持方案编制、动态监测、验收评估等,有利于提升水土保持质量。随着科学技术的创新发展,无人机遥感在水体保持中的应用将得到进一步发展,并将发挥至关重要的作用。
         参考文献
         [1]苗中在.无人机遥感技术在生产建设项目水土保持监测中的应用.中国公路,2019(11).
         [2]赵俊喜.无人机遥感监测在水土保持监测中的应用.中国新技术新产品,2019(10).
         [3]陈宇,付贵增,凌峰,等.无人机技术在水土保持中的应用现状与展
望.海河水利,2019(13).
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