张丹
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摘要:现阶段,我国的各行各业的发展有了很大的进步,经济的发展对自然环境产生了严重的破坏,我国水土流失现象越来越严重,传统的水土保持监测方法已经不能满足现阶段的需要。随着信息技术的发展,无人机遥感技术的引进使得水土保持监测更加灵活、更有针对性,系统性更强,能够实现实时数据的收集。
关键词:无人机遥感技术;线型工程水土保持;应用
引言
水土保持监测是水土流失预防和治理的基础,是生态环境保护和修复的重要工作,是国家生态文明建设决策和考核的依据。十九大以来,生态文明建设已经上升为新时代中国特色社会主义的重要组成部分,这对水土保持监测工作提出了更加严格的要求。传统监测手段以调查监测和地面观测为主,针对性强,但监测效率低、精度差,难以实现全域监测。卫星遥感影像一般适用于大尺度监测,影像质量易受云层、雾霾等影响,对生产建设项目水土保持监测,其影像分辨率不高,无法满足水土保持监测工作的精度要求。进入21世纪,随着无人机芯片等关键技术的成熟,无人机应用领域由军用向民用方向迅速扩展,基于无人机的水土保持监测技术也日渐成熟,并取得了显著成效。与传统监测手段和卫星遥感影像相比,无人机遥感技术可提供丰富的地物空间结构和细致的几何纹理,具有快速高效、机动灵活、成像分辨率高等优势,已经成为水土保持监测的新型技术手段。
1水土保持生态建设基本监测信息提取
研究选择的水土保持生态建设基本监测信息,包括土地利用类型信息、监测对象位置信息、监测对象长度和面积信息以及监测对象的体积信息,主要提取方法是在建立的正射影像信息中获得。首先,对于土地利用类型信息的提取,可通过人工识别航片和勾划范围的方法完成,或利用计算机中的相应软件对其进行分类。第一种提取方法,主要针对具有特定类型的地物,例如建设施工区域的土场、截排水沟以及植被等,通过人力对其进行判断,直接绘制矢量图即可;第二种方法,主要针对监测区域较大,利用人力会消耗大量时间的情况,先在前期建设的地面解释标识中,利用面向对象的方法,通过多尺度分割成像技术,计算出被监测对象的形状信息及纹理信息,然后通过特征参数的固定组合,建立规则集,完成对土地利用类型信息的分类。其次,对于监测对象位置信息的提取,可在GIS系统中,利用数字高程模型和文档对象模型成果,直接获取被监测对象的特定位置信息,主要包括经纬度、坐标和高程信息。第三,对于监测对象长度和面积信息获取,可借鉴土地利用类型信息获取方法,通过人工勾划或计算机自动分类获取,并在GIS系统中,对被监测对象的长度进行测量,进一步计算出相应的面积信息。第四,对于监测对象体积信息获取,可利用数字高程模型,基于微分思想,将地物高程乘以其栅格大小并累加,最终得到近似的监测对象体积信息。针对体积差的计算方法,需要利用两个时间点量获取,同理通过累加的方式得到在该时间段内无人机监测对象的体积变化情况。
2无人机遥感技术在水土保持领域中的运用
2.1?典型小流域综合整治设计
依据相关操作规程,在进行典型小流域综合整治之前,需要对其林草覆盖率、水土流失现状以及土地应用情况进行充分的调研,在此基础上对其进行综合整治方案设计。以上信息都可以利用无人机遥感技术获得,在缺少地形图的情况下,无人机遥感技术还能够获得该区域的坡度数据,能够避免由于基础资料匮乏,导致无法确定综合整治方案。无人机遥感技术能够克服在典型小流域综合整治过程中预防措施分布不科学的情况,因此,其在典型小流域综合整治设计中发挥着至关重要的作用。
2.2?方案编制
水土保持方案编制需要根据项目的特征编制不同的方案,工程项目主要可以分为点型工程和线型工程,对于一些线型工程,比如说公路、铁路、管道等项目,在编制水土保持方案的时候需要重点关注其跨度大的特点,跨度大容易导致数据获取不准确。无人机遥感技术能够在短时间内快速熟悉项目的地形地貌,识别项目的具体特征,了解水土保持的实际情况。利用无人机遥感技术获得的数据,可以帮助明确水土保持的责任和施工过程中应当采取的水土保持措施,降低由于工程施工带来的水土流失现象。无人机遥感技术可以根据已经确定的取土场、弃土场的位置,预测水土流失量,在制定水土保持措施时参考以上因素,能够使得措施制定得更精确合理。
2.3?动态监测
水土保持动态监测是无人机遥感技术的主要功能之一,动态监测就是对检测区域内的水土保持情况的各类数据进行分析,分析出水土流失的分布情况、水土流失量以及水土流失强度等相关信息,然后还可以监测水土保持措施的落实情况。无人机遥感技术具有高精度、高效率的特征,能够及时得到监测区域的数据信息和地形图。现阶段的应用主要集中在建设项目的检测方面,比如相关人员可以利用无人机遥感技术确定弃土场的位置,然后根据对弃土场数据信息进行动态监测,获得项目工程量等信息,通过对无人机提供的数据进行连续分析,能够获得取土及石料的变化情况,进一步确认水土流失的治理度、土壤流失控制比等指标。
2.4水土保持监测及验收
无人机遥感技术能够对水土流失动态变化进行检测,能够结合相关平面图和三维图形,大致划定水土受到扰动的面积,能够根据DEM数据分析,得出植被的覆盖程度,按照相关的评估标准,确定土壤受到侵蚀的等级。利用插值法,结合无人机遥感技术测算的数据和工程施工现场的特征,确定土壤的堆放量。除此以外,无人机遥感技术还可以用于水土保持项目的验收评估,根据其测量的原始数据,对水土保持结构进行评价,建立相关数据库,记录措施落实前后的数据信息,对项目进行验收评估。对于一些山区以及人员稀少的地区,无人机遥感技术能够实现对这些地区的监测,能够对其水土保持建设情况、水土保持纺织系效果、水土保持设施的运维情况进行验收。监督执法这项工作的工作量表较大,涉及的专业比较广,因此,需要高精度的遥感影像资料调研和现象监督审核相结合的方式进行管理。无人机遥感技术还可以帮助相关人员对水土保持状况和相关措施的落实执行情况进行监督检查,确保水土保持能够符合国家政策相关要求,水土保持措施能够被有效的落实。无人机遥感技术能够快速获取监督范围内的影响资料,能够帮助管理人员实现全面、精准、随时的监督管理。
结语
水土保持生态建设监测,是生产建设项目实施水土保持监督管理工作中一项不可缺少的环节,精确、快速、高效的监测,对预防人为水土流失具有十分重要的意义。本项研究提出的基于无人机遥感技术的水土保持生态建设监测方法,实用性强,大力推行有助于更加精准、及时地发现水土流失隐患,便于监督水土保持方案的实施,促进水土保持监测工作的信息化发展。
参考文献
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