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无人机遥感技术在水土保持中的运用及案例分析

来源:科技创新与应用 作者:杨奇树
发布于:2021-01-13 共5934字

  摘    要: 随着我国国民经济的飞速发展,各行各业也随之得到了长足的进步,然而很多行业的快速发展却是以牺牲生态环境为代价的,因此,现阶段我国越来越重视对生态环境的保护工作,经济发展的立足点和根本点都应是生态环境保护工作,对生态环境保护工作的投入力度应不断提高,这样才能营造一个更加良好的生态环境。水土流失对我国的经济发展、自然发展和生态平衡都是有着决定性的影响的,在可持续发展的新形势下,水土保持的综合治理工作变得尤为重要并且也出现了更多的形式,其中,无人机遥感技术下的水土保持在我国的环保工程中也发挥出了更加重要的作用。文章从无人机遥感技术、无人机遥感技术在水土保持中的应用流程、无人机遥感技术在水土保持中的具体应用和水土保持中无人机遥感技术的应用案例分析四方面详细的讨论了无人机遥感技术在我国水土保持中的应用情况。

  关键词: 无人机遥感技术; 水土保持; 应用研究;

  Abstract: With the rapid development of our national economy, various industries have made great progress, but the rapid development of many industries is at the expense of the ecological environment. Therefore, at the present stage, China pays more and more attention to the protection of the ecological environment. The foothold and fundamental point of economic development should be the work of ecological environment protection, and the investment in the work of ecological environment protection should be continuously increased. Only in this way can we create a better ecological environment. Soil and water loss has a decisive impact on China's economic development, natural development and ecological balance. Under the new situation of sustainable development, the comprehensive management of soil and water conservation has become particularly important and there are more forms. Among them, soil and water conservation under UAV remote sensing technology has also played a more important role in China's environmental protection projects. From the aspects of UAV remote sensing technology,the application flow of UAV remote sensing technology in soil and water conservation, the specific application of UAV remote sensing technology in soil and water conservation and the case analysis of UAV remote sensing technology in soil and water conservation, the application of UAV remote sensing technology in soil and water conservation in China is discussed in detail.

  Keyword: UAV remote sensing technology; soil and water conservation; application research;

  1 、无人机遥感技术

  1.1 、无人机遥感技术的基本概念

  作为一个融合了多项技术的综合性先进技术,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着优点,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。
 

无人机遥感技术在水土保持中的运用及案例分析
 

  1.2 、无人机遥感技术的主要特点

  无人机遥感技术主要具备以下三大特点:首先,无人机遥感技术的精度很高。通常情况下,应用无人机遥感技术时,无人机的飞行高度大概在50-1000m的范围内,而其拍摄的精度能够达到0.1-0.5m;其次,无人机遥感技术的操作简单,并且成本较低。应用这一技术来采集和处理数据时并不需要太高的成本,可操作性强,即使出现一些雨雪等恶劣天气条件时,无人机也能保持自身的较高灵活性,天气等因素不会对其产生明显影响;然后,应用无人机遥感技术收集信息数据时安全性很高。在不同的温度环境下,无人机都可能进行作业,其有自己的升降平台,并且操作方便,安全性很高;最后,无人机遥感技术拍摄的分辨率高,角度广。应用无人机遥感技术收集信息数据时,对于平面的数据信息能够完整的收集,同时其还能进行斜向的拍摄和竖向的拍摄,即使是复杂结构的数据信息也能够完整的收集,复杂结构易出现的相互影响和覆盖的问题能够有效避免,大大的提升了数据信息的准确性和真实性。

  2 、无人机遥感技术在水土保持中的应用流程

  将无人机遥感技术应用在水土保持工程的过程中,其系统主要是由六个部分组成的,分别为飞行器、通信线路、遥感监测设备、控制台、保障系统以及后期处理系统,控制台能够实时的控制飞行器,及时的收集并处理水土保持的相关数据信息,而监测设备也能够实时的收集地面的水土流失信息,并将所收集的各类信息及时的传递给监测决策系统进行后续的分析和汇总,这样就得到了水土保持的相应信息,并且这些信息也具有很好的精度和准确性。应用无人机遥感技术时,其飞行器主要是由三个部分组成的,即电气装备、动力装置和导航设备,作为无人机遥控工作中的核心设备,应由专业的人员在相关操作规程的指引下对无人机进行控制和安装,确保在安全可控的情况下来操作无人机,同时也能够很好的提升水土保持监控工作的精准性。

  无人机遥感技术具有众多的应用优势,如适应范围广、操作简单以及精度高等,其控制系统同时也具有很强的安全性和灵活性,能够拍出保真度和分辨率更高的图片信息,在高精度的遥感系统中采用无人机能够在50-1000m的范围内飞行并实时的收集所需要的水土工程信息和数据,无人机虽然身形较小,但是却行动灵活,无论是哪种自然环境都能够完全适应,并且也不易受到雨雪等恶劣天气条件的影响。应用无人机遥感技术在一年四季都能够随时对现场区域的数据信息进行勘测和考察。在无人机遥感技术中所需要的结构部件和设备的成本普遍都是很低的,收集和分析处理数据信息也较为节约成本的,在无人机运行的过程中即使不小心出现了安全事故,相应操作人员的安全也不会受到影响,具有十分理想的安全性。控制系统可以实现无人机的多种姿态的飞行,如斜飞、横飞和竖飞,那么就能够更加完整并且全面的收集和分析水土流失监测区域的数据信息,妥善的解决了水土保持工程数据信息结构复杂的问题。

  3 、无人机遥感技术在水土保持中的具体应用

  3.1、 无人机遥控技术在方案制定过程中的应用

  在我国的水土保持领域是有着种类繁多的预防和治理水土流失工作的执行办法的,如生物治理办法、工程预防措施和蓄水保土办法等,而无论是哪一种办法或是措施,对其方案我们都要进行严谨的编制工作。而所谓的工程预防措施就是指在工程项目的施工建设过程中针对水土资源利用和保护等内容所制定的相关预防措施,为了保证各项措施的有序进行,在工程的建设过程中往往就会分成线状工程进行或是点状工程进行。一般情况下,公路工程、铁路工程以及天然气管道工程的建设过程是常见的线状工程,它们的建设规模较大,并且线路较长,那么对其水土保持方案的编制工作就提出了更高的要求。而如果能够科学的应用无人机遥感技术,在短时间内只需要利用数量较少的工作人员就可以全面的收集到整个项目建设区域的水土流失数据信息,所收集到的地表的地形和地貌信息以及水土流失数据都能够为水土流失方案的编制工作提供重要的内容支持。同时借助于无人机遥感技术还能够绘制出相应的三维模拟图,将区域的场景地形直观具象的展现出来,这样不但能够帮助相关人员更加顺利的完成项目的施工和建设工作,同时在施工的进程中遇到水土保持的相关问题时,也能够更加针对性的制定出水土保持的预防和治理对策。因此,在项目建设方案的制定工作中应用无人机遥感技术是非常重要的,其能够大大的提升档案编制工作的智能化和信息化程度,大大的提升水土保持工作的科技水平。

  3.2、 无人机遥感技术在监督执法中的应用

  在我国生态环境的水土保持工作中,我们所采取的相应措施普遍都具有工作量大、工作难度高和工作范围广等特点,那么在监督和管理水土保持工作的过程中,相关的监管人员就应保证各项水土保持措施能够科学的落实在地面和空中,而为了真正的实现所需要的一体化监管流程,应用无人机遥感技术就显得十分必要了。无人机遥感技术工作的精准性和灵活性能够很好的与水土保持执法工作的相应要求相适应,同时也能够最大化的保证水土保持监督工作的实际效果。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的收集到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。

  3.3 、无人机遥感技术在动态监测中的应用

  无人机遥感技术的一项核心内容就是动态监测,而其在水土保持工作中也发挥着重要的作用,其能够对项目的水土流失情况进行动态并且全面的监测工作,并能够具体的展现出水土流失的分布情况和水土的流失量。应用无人机遥感技术能够进一步的提高动态监测的整体质量和工作效率,对其进行动态监测工作的一个重要目的则是在提升监测资源利用率的同时适度的降低监测的整体成本。举例来说,将无人机遥感技术应用在水土保持工作中,对水土保持项目工程的实时情况能够进行跟踪拍摄,那么就能够完整的收集到有效的水土流失的图像资料信息,并能够准确的提取出项目不同阶段的水土流失的强度信息、扰动面积以及工程量等内容,之后对分析并处理所收集的数据信息,制定出更具针对性的水土保持防治措施,如借助于无人机遥感技术的动态监测功能所制定的林草覆盖方案和土地整治措施等。

  3.4 、无人机遥感技术在治理设计中的应用

  根据以往的技术经验,要想有效的进行好水土保持中的综合治理工作,那么就必须具备专业的工作人员来详细的分析并研究工程项目的水土流失真实情况、林草的覆盖情况、治理区域内的土地情况以及工程项目需遵守的具体规定等内容,同时还要以此为基础来对各个区域进行综合的设计和治理工作。如果在这一工作中仅仅是采取传统的水土保持方法是很难取得理想的治理设计效果的,工程的扰动以及人为和环境等因素都很容易会影响到传统方法的工作效果,整个水土保持工程的综合防治进程都会进一步的延长,同时调研研究的难度也大大增加。而如果能够科学的应用无人机遥感技术,就能够全面并且快速的收集到水土保持工程需要的数据信息,进一步的完善治理设计工作中所需要的基础资料,大大地提升了所制定的水土保持措施的针对性和科学性,同时也保证了工程项目的整体建设质量。

  3.5、 无人机遥感技术在评估验收中的应用

  在水土保持工程的整体进程中,评估和验收阶段也是一项重要的内容,如果能在这一工作中应用无人机遥感技术对于保证项目的整体建设质量也是非常有利的,同时也能够保证项目的实际建设质量与水土工程的防治要求和标准相适应。应用无人机遥感技术能够在对项目进行检查工作的过程中保证其目的性和针对性,同时无人机所具备的动态监测功能也有利于更加全面的了解项目建设的具体情况,工作人员进行验收工作时也能够根据对所收集到的数据信息进行客观评估来进一步的提升验收效果的有效性和准确性。

  4、 水土保持中无人机遥感技术的应用案例分析

  水土保持工作是一项复杂的系统工程,无论是公路工程项目还是铁路工程项目,它们都会涉及到十分广泛的水土流失范围,因此,在此过程中也会导致出现很多的水土流失危害。在实际的工作中应认识到水土保持动态监测工作的重要性,实时的掌握工程项目建设过程中的水土流失情况,提前做好预防和治理对策。举例来说,借助于无人机遥感技术来监测某一段水土保护动态监测中的重点路段,其就必须全面的监测工程的深度情况、地域的水文情况、区域的物种情况、水土的防护情况、斜坡的水土流失强度和范围等多项内容,同时水土保持工程附近的植被生存情况和覆盖范围也都是需要我们重点监测的内容。

  工程项目的负责人员一定要全面的掌握整个工程地面区域和施工设计的具体情况,针对无人机的航拍监测工作应建立完善的工作体系,保证无人机的飞行过程具有科学的线路和高度。并借助于相应的计算机辅助软件来及时的提取出重点区域的数据信息,通过真实并且全面的监测数据信息来准确的反映出水土流失的防治能力和水土保持工程的整体进度。借助于无人机遥感技术,相应的工作人员还能通过得到的影像资料来完成水土保持措施的制定和效益预测工作,举例来说,在制定工程项目的水土保持措施时,相关人员首先可以依据最初的数据来明确项目建设范围内的植被覆盖率、存活率以及植被规模等信息。借助于无人机遥感技术也能够完成效益的预测工作,其能够实时的监测水土流失的扰动面积以及治愈率等内容。在水土保持效益预测的数据库中将这些内容纳入进来,也能够为后续水土保持工作的开展提供重要支持。

  5、 结束语

  通过以上的论述,我们对无人机遥感技术、无人机遥感技术在水土保持中的应用流程、无人机遥感技术在水土保持中的具体应用和水土保持中无人机遥感技术的应用案例分析四个方面进行了详细的分析和探讨。在我国的生态环境保护领域中,水土保持工程是一项重要的内容,国土治理以及江河治理等工程能够较好的促进经济发展也都是要以此为根本内容的,而无人机遥感技术自身又具有分辨率高、精准度高、适应性强和灵活性强等诸多的优势,其在水土保持工程中将发挥出更加积极的作用,随着我国科学技术水平的不断发展,无人机遥感技术将进一步的融合各类先进技术,在水土保持工作中发挥出更重要的作用,真正的满足可持续发展背景下生态文明的建设要求。

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作者单位:科技创新与应用
原文出处:杨奇树.水土保持中无人机遥感技术的应用研究[J].科技创新与应用,2021(03):179-181.
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