无人机低空遥测技术在水土保持监测中的应用研究

发表时间:2021/7/28   来源:《基层建设》2021年第13期   作者:张帆
[导读] 摘要:本文立足于当前无人机低空遥测技术在水土保持监测中的应用情况,对无人机低空遥测技术进行简单的探讨,以此分析和研究出其应用的价值体现还有应用的具体概况,掌握其应用的要点,为当前水土保持监测工作提供一些借鉴。
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        摘要:本文立足于当前无人机低空遥测技术在水土保持监测中的应用情况,对无人机低空遥测技术进行简单的探讨,以此分析和研究出其应用的价值体现还有应用的具体概况,掌握其应用的要点,为当前水土保持监测工作提供一些借鉴。
        关键词:无人机低空遥测;水土保持监测;应用实践
        引言
        我国面临着严峻着水土流失的形势,并因其自身所带有的水土流失量大、流失成因复杂、面积广、危害严重等性质,对我国环境保护工作和经济生产造成了极大的负担和威胁。因而在全国范围内开展综合性的生态治理工程已经刻不容缓,水土保持作为其中一个重点项目,需要结合现代化科技来推进工作的顺利开展,从而对工程项目区和侵蚀类型有所差别的水土流失进行实时的动态监测。
        一、无人机低空遥测技术概述
        无人机低空遥测技术,以当前先进的无人驾驶飞行器技术、遥测遥控技术、遥感传感器技术还有GPS 差分定位技术和无线电通信技术作为支撑,与卫星遥感、载人航空遥感相互结合,实现对目标地物信息的智能化、自动化的获取。其续航时间较长,能够实时对影像进行传输,对高危地区进行探测。
        无人机低空遥测技术突出的优点有:第一,机动灵活.主要是其携带比较容易,可以持续作业,能够某个区域和对象进行针对性的监管监测,不需要配备专门的起飞场地,随时就可进行操作起飞[1]。在数据模式上,将其与CCD相机和惯导系统集合成的光电仓相互作用,从而获得与POS相对应的信息以及可见光影像数据,在进行内业处理,只需要数个小时,就能呈现出正射影像成果;第二,成果丰富。通过无人机中安装的GPS系统、影像自动校正系统和传感器,能够将地表航拍的影像进行自动收集并且处理成地表数据信息,针对水土保持工程现场,获取高清图片视频、数字正射影响、数字化点云地图、数字线划模型等数据,从而全方位地提高了水土保持相关数据参数的精确度;第三,无缝集成。也就是将卫星遥感影像、无人机遥感数字测绘的成果还有各种其他的地理信息数据进行五分集成,生成自带有纹理信息的三维地表模型,提取相关的面积、体积、长度还有林草覆盖率等指标;第四,宏观实用,无人机能够自动调整监测高空大面积监测或是低空小范围监测,从而获取宏观信息,助力水土保持部门做好管理和决策工作;第五,成本较低,在数据采集上,无人机既能对卫星影像和航空影像进行快速采集生成,又具备高性能的自动处理技术,因此可以节省整体投入成本。
        二、无人机低空遥感技术应用优势
        无人机低空遥感技术,相比较于卫星遥感技术应用,在水土保持工程项目中有着比较明显的优势:
        第一,具有时效性强的优势,当前水土保持监测管理工作应用卫星数据更多是以存档数据为主,但这种方式具有一定的滞后性,很难为水土保持部门的管理决策提供时效性强的技术支撑。像是当前在开展的大型的水土保持工程建设项目,其涉及范围比较广,面积大,且施工进程也比较快,管理和监测难度系数高,并且目前的防汛工作也是针对现场视察,局部监管存在一定的局限,对当前水土保持,汛期防洪排涝工作的需求无法满足,但是通过利用无人机低空遥感技术,能够实现获取重要河段的遥感影像并实时传输,提高水土保持管理监测工作的效率。
        第二,具有分辨率高的优势。

水土保持监测中应用的传统卫星遥感影像技术,其施展的广度和深度难以满足当前水土保持工作的需要,随着科技进步,无人机低空遥测技术能够提高获取的遥感影像的分辨率,针对其中出现的问题,水土保持部门能够及时发现问题并采取有效的措施进行维护和解决。
        第三,具有高效性强的优势,水土保持工作量大,影响因素也比较发杂,但是通过发挥出无人机低空遥测技术的优势,可以对重点工程区域和河段进行定期航拍和监测,实现不同时段和不同尺度的科学监测,部分地形比较复杂、且具有一定危险性的区域,可使用无人机低空遥测技术深入其中,获取大量高清影像,提高水土保持监测调查的效率。
        三、无人机低空遥测技术应用探讨
        (一)数据获取
        无人机低空遥测技术数据获取方面可分为航线规划、地面控制点布设、获取航空遥感数据三个部分[2]。航线规划,需要提前查阅各方资料来判别所要进行航拍的区域是否属于国家划定的禁飞区域,之后再深入现场实地勘测,以区域遥感影像和数字高程模型作为辅助手段,实现对区域内的地势环境、地形幅度还有相对高差的整体掌握。此外,还要注重飞行的航向重叠度要大于70%,飞行的旁向重叠度要大于50%。地面控制点布设影像的精度需要通过对影像成果进行矫正,项目区于内的彩色标志要均匀布设5-8个,并将其作为地面控制点,这些控制点的经纬度和高程信息还要应用差分GPS来测得和获取。获取航空遥感数据,需要对已经规划好的飞行人物进行监测,保证无人机及地面站雄的各项数据参数还有指标信息没有出现失误,从而执行飞行任务,才能对水土保持监测重点关注的对象,获取达到厘米级的DOM和DSM空间分辨率。
        (二)数据处理
        多景原始数据要通过应用Pix4 Dmapper软件来获取DOM和DSM成果,其中涉及到了4个环节:第一个环节,保证数据获取的完整性,检查其中是否存在不合格的照片,查看POS数据文件和航带变化处的相片号,避免其相片号和影像数据相片号不符合。第二个环节,完善好数据处理的项目,将各种相关数据导入进去,设置好地理定位、方向还有图像坐标系统等有关参数。第三个环节,将控制点的文件导入进去。第四个环节,构建密集点云,之后再全自动空三加密中获取精确度高的DOM和DSM成果。
        (三)信息提取
        地理信息系统软件能够运用当前的DOM和DSM成果来获取水土流失建设工程中的填挖方数量、扰动面积范围还有其他水土保持措施的数量等,生成三维模型,判定其工程建设的范围是否符合水土保持方案所确定的责任界限,从而准确评价在项目开展区域中水土保持工作落实是否到位[3]。此外,通过无人机的DOM影像还能对措施图进行图斑解译,将其应用到当前国家水土保持重点工程的在建项目抽查和竣工验收抽查当中,核查所抽取的图斑现状和措施和措施变更图是否相符合,规模和数量是否符合实际、质量是否在标准范围内。
        结束语
        综上所述,将无人机低空遥测技术应用到水土保持工程项目当中,可以改善当前传统监测方式的缺陷和不足,在提高水土保持监测效率的同时,还能有效较少在监测过程中投入的人力物力成本。
        参考文献:
        [1]何艳丽.无人机遥感技术在水土保持监测中的应用[J].节能环保,2020,7(4):37-38.
        [2]曾宏琦,文承荣.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].广东水利水电,2019,2(8):91-95.
        [3]屈明明.无人机遥感技术在水土保持方案编制中的应用[J].长江技术经济,2019(S1):51-53.
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