对无人机遥感在水土保持中的应用探讨

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　　摘要：水土流失是影响生态平衡与稳定，引发生态灾难，制约国民经济增长的重要因素。在当前高度重视生态环境保护，提倡全面实施可持续发展战略的背景下，加强水土保持已经成为水土流失综合治理的必然诉求。本文以无人机遥感为研究对象，从无人机遥感技术的相关概述出发，通过概括其在水土保持方案编制、水土保持监督执法以及动态监测等方面的应用，对无人机遥感在水土保持中的应用作用与重要性进行了分析，以供参考。
　　关键词：无人机遥感;水土保持;动态监测
　　中图分类号：X87 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）04-00-02
　　Abstract：Soil erosion is an important factor affecting ecological balance and stability， causing ecological disasters and restricting national economic growth. Under the background of attaching great importance to ecological environmental protection and promoting the full implementation of sustainable development strategies， strengthening soil and water conservation has become an inevitable demand for comprehensive management of soil erosion. This paper takes UAV remote sensing as the research object， and starts from the related overview of UAV remote sensing technology. By summarizing its application in soil and water conservation program preparation， soil and water conservation supervision and enforcement， and dynamic monitoring， the remote sensing of UAV is in soil and water conservation. The role and importance of the application are analyzed for reference.
　　Key words：UAV remote sensing;Soil and water conservation;Dynamic monitoring
　　水土保持（Soil and water conservation）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
　　无人机遥感（Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing）是在计算机技术、电子技术、遥感技术等科学技术创新发展与应用下，形成的综合性技术。无人机遥感能够以无人机（不载人飞行器）为载体，利用无人机驾驶技术、遥测遥控技术、电子通信技术、遥感传感器技术、遥感应用技术、GPS定位技术等，实现自然环境信息、国土资源信息、地震灾害区域空间信息等的自动化、智能化獲取，并基于数据处理与分析，形成高精度三维图像，进行信息显示与应用[1]。
　　相对于传统水土保持所应用的巡查法、野外实验法而言，无人机遥感技术的优势更加显著，其不仅成本低廉，水土保持研究调查工作效率更高，而且应用无人机遥感技术所获取的数据精度相对较高，空间分辨能力强。此外，无人机遥感技术应用的灵活性更强，安全性更高，并能够在恶劣环境下，实现数据采集与处理，为水土保持提供根据时效性、真实性、全面性的信息。
　　2 无人机遥感在水土保持中的应用
　　2.1 无人机遥感应用之“方案编制”
　　在水土保持领域中，工程措施、蓄水保土措施以及生物措施是应用较为广泛的水土流失预防与治理办法。通常情况下，在工程措施（工程设施建设实现水土资源科学保护与利用）实施过程中，为保证措施作用的充分发挥，多以点状工程与线状工程建设为主。而在线状工程中，多涉及公路建设、铁路建设、天然气管道开发建设等内容，存在线路长、格局大等特征。在一定程度上为水土保持方案编制工作的组织开展提供了难度。而应用无人机遥感技术，则可由少量的工作人员，在短时间内完成项目所在区域水土流失情况、地表地形与地表地貌信息的获取，为水土保持方案编制工作提供充足信息支持[2]。与此同时，无人机遥感能够根据获取的数据绘制地形图、场景图，便于项目实践过程中水土流失量的预测，探寻水土保持影响因素，做好水土保持预防与质量规划。
　　2.2 无人机遥感应用之“监督执法”
　　在水土保持过程中，无论是工程措施、生物措施还是蓄水保土措施，皆具有工作面广、工作量大、工作要求高等特征。因此，需要加强水土保持工作监督与管控力度，以保证水土保持措施落实的合理性、合法性、准确性、科学性。而应用无人机遥感能够实现“地空一体化”监管，以满足水土保持监督执法工作需求，提升水土保持监督执法质量与效果。通常情况下，在实践过程中，应用无人机能够高效、高质获取项目建设范围水土保持情况，为工作人员监管工作提供信息支持。与此同时，工作人员能够依据无人机获取的影像资料，进行实地与影像解释标志确定，并基于分析方法的科学应用，如面向对象分类法，得到水土保持工作中的防治责任范围图，明确水土保持工作防治指标，提升监督执法规范性、科学性、准确性、时效性。 　　2.3 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。
　　2.4 无人机遥感应用之“治理设计”
　　在水土保持工作中，针对水土流失问题进行综合治理时，相关工作人员需根据有关规定，对治理区域土地利用情况、林草覆盖率、林草被破坏率、水土流失强度、水土流失量等情况进行调研分析，并在此基础上，进行综合治理设计。在此过程中，传统水土保持调研分析法，易受空间环境、人员操作行为、工程扰动等多种因素影响，增加调查研究难度，影响综合防治设计质量与防治进程。而应用无人机遥感，则可快速、准确获取所需信息，丰富设计基础资料，保证所应用措施与方法的准确性、科学性，提升综合质量效果[3]。
　　2.5 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 应用案例分析
　　在水土保持工作中，就公路、铁路等线型工程建设项目而言，涉及到的水土流失范围相对较大，引发的水土流失危害复杂。对此，应加强水土保持动态监测，以及实时了解水土流失情况，做好相关预测与防治工作。某区段铁路水土保护动态监测过程中，有关部门利用无人机遥感技术对重点区段进行了监测。其监测内容主要包括：水文与气候变化情况、工程开发深度、土体扰动情况、水土防护结构数量、区域物种丰富度、土石方堆放场、斜坡水土流失范围与强度、植被覆盖度、植被生存情况、边坡防护规模等。
　　与此同时，工作人员以区域地面情况与工程建设施工设计图为基准，进行无人机航拍监测体系构建，实现飞行路线与高度的确定。并应用Pix4UAV软件、Global mapper 15软件，实现重点监测信息的提取，获取监测结果，实现对工程进程、水土流失情况、水土流失防治情况等的全面、及时、准确反映。
　　此外，基于检测结果，工作人员将利用无人机获取的影像信息应用到水土保持措施监测、效益监测、验收评估等工作中。例如，在措施监测过程中，通过分析原始数据，了解工程项目建设区域内栽种植被的规模与程度，实现植被成活率与覆盖率的评价;在效益监测过程中，通过“无人机遥感监测+传统监测”了解工程拦渣率、扰动面积、水土流失治理率等指标，并形成水土保持效益监测数据库，为其他工作的组织开展提供信息依据。
　　4 结论
　　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[J].中国公路，2018（11）：142-143.
　　[2]赵俊喜.无人机遥感监测在水土保持监测中的应用[J].中国新技术新产品，2018（10）：9-10.
　　[3]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（06）：89-92.
　　[4]于克蛟.无人机遥感技术在农业上的应用[J].现代化农业，2018（09）：55-56.
　　收稿日期：2019-01-09
　　作者简介：刘国杨（1986-），女，汉族，碩士，水土保持工程师，研究方向为环境保护方向。
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