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無人機遙感技術在水土保持中的運用及案例分析

來源:科技創新與應用 作者:楊奇樹
發布于:2021-01-13 共5934字

  摘    要: 隨著我國國民經濟的飛速發展,各行各業也隨之得到了長足的進步,然而很多行業的快速發展卻是以犧牲生態環境為代價的,因此,現階段我國越來越重視對生態環境的保護工作,經濟發展的立足點和根本點都應是生態環境保護工作,對生態環境保護工作的投入力度應不斷提高,這樣才能營造一個更加良好的生態環境。水土流失對我國的經濟發展、自然發展和生態平衡都是有著決定性的影響的,在可持續發展的新形勢下,水土保持的綜合治理工作變得尤為重要并且也出現了更多的形式,其中,無人機遙感技術下的水土保持在我國的環保工程中也發揮出了更加重要的作用。文章從無人機遙感技術、無人機遙感技術在水土保持中的應用流程、無人機遙感技術在水土保持中的具體應用和水土保持中無人機遙感技術的應用案例分析四方面詳細的討論了無人機遙感技術在我國水土保持中的應用情況。

  關鍵詞: 無人機遙感技術; 水土保持; 應用研究;

  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 、無人機遙感技術

  1.1 、無人機遙感技術的基本概念

  作為一個融合了多項技術的綜合性先進技術,無人機遙感技術是在我國遙感技術、計算機技術以及電子技術等多學科技術不斷創新和發展的過程中逐步形成的,同時其也包含了多項技術,如計算機技術、GPS定位技術和無人機飛行技術等。這一技術的實物載體就是無人機,在結合了多項技術優勢的基礎上以智能化和自動化的方式快速獲取到水土保持工程中所需要的各類信息,如自然災害信息、自然環境信息和資源信息等,之后借助先進的計算機技術來處理和分析獲取到的各類數據信息,并將處理和分析的結果整合成圖像或模型,以方便人為的使用和進一步研究。由于無人機遙感技術具有適應性強、任務執行多樣和操作簡單等顯著優點,因此,這項技術在我國的地質勘察、水土保持和水利建筑等多個領域中都得到了普遍應用。
 

無人機遙感技術在水土保持中的運用及案例分析
 

  1.2 、無人機遙感技術的主要特點

  無人機遙感技術主要具備以下三大特點:首先,無人機遙感技術的精度很高。通常情況下,應用無人機遙感技術時,無人機的飛行高度大概在50-1000m的范圍內,而其拍攝的精度能夠達到0.1-0.5m;其次,無人機遙感技術的操作簡單,并且成本較低。應用這一技術來采集和處理數據時并不需要太高的成本,可操作性強,即使出現一些雨雪等惡劣天氣條件時,無人機也能保持自身的較高靈活性,天氣等因素不會對其產生明顯影響;然后,應用無人機遙感技術收集信息數據時安全性很高。在不同的溫度環境下,無人機都可能進行作業,其有自己的升降平臺,并且操作方便,安全性很高;最后,無人機遙感技術拍攝的分辨率高,角度廣。應用無人機遙感技術收集信息數據時,對于平面的數據信息能夠完整的收集,同時其還能進行斜向的拍攝和豎向的拍攝,即使是復雜結構的數據信息也能夠完整的收集,復雜結構易出現的相互影響和覆蓋的問題能夠有效避免,大大的提升了數據信息的準確性和真實性。

  2 、無人機遙感技術在水土保持中的應用流程

  將無人機遙感技術應用在水土保持工程的過程中,其系統主要是由六個部分組成的,分別為飛行器、通信線路、遙感監測設備、控制臺、保障系統以及后期處理系統,控制臺能夠實時的控制飛行器,及時的收集并處理水土保持的相關數據信息,而監測設備也能夠實時的收集地面的水土流失信息,并將所收集的各類信息及時的傳遞給監測決策系統進行后續的分析和匯總,這樣就得到了水土保持的相應信息,并且這些信息也具有很好的精度和準確性。應用無人機遙感技術時,其飛行器主要是由三個部分組成的,即電氣裝備、動力裝置和導航設備,作為無人機遙控工作中的核心設備,應由專業的人員在相關操作規程的指引下對無人機進行控制和安裝,確保在安全可控的情況下來操作無人機,同時也能夠很好的提升水土保持監控工作的精準性。

  無人機遙感技術具有眾多的應用優勢,如適應范圍廣、操作簡單以及精度高等,其控制系統同時也具有很強的安全性和靈活性,能夠拍出保真度和分辨率更高的圖片信息,在高精度的遙感系統中采用無人機能夠在50-1000m的范圍內飛行并實時的收集所需要的水土工程信息和數據,無人機雖然身形較小,但是卻行動靈活,無論是哪種自然環境都能夠完全適應,并且也不易受到雨雪等惡劣天氣條件的影響。應用無人機遙感技術在一年四季都能夠隨時對現場區域的數據信息進行勘測和考察。在無人機遙感技術中所需要的結構部件和設備的成本普遍都是很低的,收集和分析處理數據信息也較為節約成本的,在無人機運行的過程中即使不小心出現了安全事故,相應操作人員的安全也不會受到影響,具有十分理想的安全性?刂葡到y可以實現無人機的多種姿態的飛行,如斜飛、橫飛和豎飛,那么就能夠更加完整并且全面的收集和分析水土流失監測區域的數據信息,妥善的解決了水土保持工程數據信息結構復雜的問題。

  3 、無人機遙感技術在水土保持中的具體應用

  3.1、 無人機遙控技術在方案制定過程中的應用

  在我國的水土保持領域是有著種類繁多的預防和治理水土流失工作的執行辦法的,如生物治理辦法、工程預防措施和蓄水保土辦法等,而無論是哪一種辦法或是措施,對其方案我們都要進行嚴謹的編制工作。而所謂的工程預防措施就是指在工程項目的施工建設過程中針對水土資源利用和保護等內容所制定的相關預防措施,為了保證各項措施的有序進行,在工程的建設過程中往往就會分成線狀工程進行或是點狀工程進行。一般情況下,公路工程、鐵路工程以及天然氣管道工程的建設過程是常見的線狀工程,它們的建設規模較大,并且線路較長,那么對其水土保持方案的編制工作就提出了更高的要求。而如果能夠科學的應用無人機遙感技術,在短時間內只需要利用數量較少的工作人員就可以全面的收集到整個項目建設區域的水土流失數據信息,所收集到的地表的地形和地貌信息以及水土流失數據都能夠為水土流失方案的編制工作提供重要的內容支持。同時借助于無人機遙感技術還能夠繪制出相應的三維模擬圖,將區域的場景地形直觀具象的展現出來,這樣不但能夠幫助相關人員更加順利的完成項目的施工和建設工作,同時在施工的進程中遇到水土保持的相關問題時,也能夠更加針對性的制定出水土保持的預防和治理對策。因此,在項目建設方案的制定工作中應用無人機遙感技術是非常重要的,其能夠大大的提升檔案編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、 無人機遙感技術在監督執法中的應用

  在我國生態環境的水土保持工作中,我們所采取的相應措施普遍都具有工作量大、工作難度高和工作范圍廣等特點,那么在監督和管理水土保持工作的過程中,相關的監管人員就應保證各項水土保持措施能夠科學的落實在地面和空中,而為了真正的實現所需要的一體化監管流程,應用無人機遙感技術就顯得十分必要了。無人機遙感技術工作的精準性和靈活性能夠很好的與水土保持執法工作的相應要求相適應,同時也能夠最大化的保證水土保持監督工作的實際效果。通常情況下,在具體的工作中借助于無人機遙感技術能夠十分迅速的收集到所需要的水土保持項目的工程數據信息,負責監管工作的相關人員能夠以此作為數據支持,也能夠保證工程項目的有序開展。另外,無人機遙感技術還能夠拍攝出影像資料,工作人員能夠實地的進行標志和確定影像資料,并在具體的實踐工作中應用對象分類法,更加細化水土保持工程的責任范圍,制定出整個工程水土保持防治工作的總體目標,大大的提升應用無人機遙感技術進行監管工作的科學性和嚴謹性。

  3.3 、無人機遙感技術在動態監測中的應用

  無人機遙感技術的一項核心內容就是動態監測,而其在水土保持工作中也發揮著重要的作用,其能夠對項目的水土流失情況進行動態并且全面的監測工作,并能夠具體的展現出水土流失的分布情況和水土的流失量。應用無人機遙感技術能夠進一步的提高動態監測的整體質量和工作效率,對其進行動態監測工作的一個重要目的則是在提升監測資源利用率的同時適度的降低監測的整體成本。舉例來說,將無人機遙感技術應用在水土保持工作中,對水土保持項目工程的實時情況能夠進行跟蹤拍攝,那么就能夠完整的收集到有效的水土流失的圖像資料信息,并能夠準確的提取出項目不同階段的水土流失的強度信息、擾動面積以及工程量等內容,之后對分析并處理所收集的數據信息,制定出更具針對性的水土保持防治措施,如借助于無人機遙感技術的動態監測功能所制定的林草覆蓋方案和土地整治措施等。

  3.4 、無人機遙感技術在治理設計中的應用

  根據以往的技術經驗,要想有效的進行好水土保持中的綜合治理工作,那么就必須具備專業的工作人員來詳細的分析并研究工程項目的水土流失真實情況、林草的覆蓋情況、治理區域內的土地情況以及工程項目需遵守的具體規定等內容,同時還要以此為基礎來對各個區域進行綜合的設計和治理工作。如果在這一工作中僅僅是采取傳統的水土保持方法是很難取得理想的治理設計效果的,工程的擾動以及人為和環境等因素都很容易會影響到傳統方法的工作效果,整個水土保持工程的綜合防治進程都會進一步的延長,同時調研研究的難度也大大增加。而如果能夠科學的應用無人機遙感技術,就能夠全面并且快速的收集到水土保持工程需要的數據信息,進一步的完善治理設計工作中所需要的基礎資料,大大地提升了所制定的水土保持措施的針對性和科學性,同時也保證了工程項目的整體建設質量。

  3.5、 無人機遙感技術在評估驗收中的應用

  在水土保持工程的整體進程中,評估和驗收階段也是一項重要的內容,如果能在這一工作中應用無人機遙感技術對于保證項目的整體建設質量也是非常有利的,同時也能夠保證項目的實際建設質量與水土工程的防治要求和標準相適應。應用無人機遙感技術能夠在對項目進行檢查工作的過程中保證其目的性和針對性,同時無人機所具備的動態監測功能也有利于更加全面的了解項目建設的具體情況,工作人員進行驗收工作時也能夠根據對所收集到的數據信息進行客觀評估來進一步的提升驗收效果的有效性和準確性。

  4、 水土保持中無人機遙感技術的應用案例分析

  水土保持工作是一項復雜的系統工程,無論是公路工程項目還是鐵路工程項目,它們都會涉及到十分廣泛的水土流失范圍,因此,在此過程中也會導致出現很多的水土流失危害。在實際的工作中應認識到水土保持動態監測工作的重要性,實時的掌握工程項目建設過程中的水土流失情況,提前做好預防和治理對策。舉例來說,借助于無人機遙感技術來監測某一段水土保護動態監測中的重點路段,其就必須全面的監測工程的深度情況、地域的水文情況、區域的物種情況、水土的防護情況、斜坡的水土流失強度和范圍等多項內容,同時水土保持工程附近的植被生存情況和覆蓋范圍也都是需要我們重點監測的內容。

  工程項目的負責人員一定要全面的掌握整個工程地面區域和施工設計的具體情況,針對無人機的航拍監測工作應建立完善的工作體系,保證無人機的飛行過程具有科學的線路和高度。并借助于相應的計算機輔助軟件來及時的提取出重點區域的數據信息,通過真實并且全面的監測數據信息來準確的反映出水土流失的防治能力和水土保持工程的整體進度。借助于無人機遙感技術,相應的工作人員還能通過得到的影像資料來完成水土保持措施的制定和效益預測工作,舉例來說,在制定工程項目的水土保持措施時,相關人員首先可以依據最初的數據來明確項目建設范圍內的植被覆蓋率、存活率以及植被規模等信息。借助于無人機遙感技術也能夠完成效益的預測工作,其能夠實時的監測水土流失的擾動面積以及治愈率等內容。在水土保持效益預測的數據庫中將這些內容納入進來,也能夠為后續水土保持工作的開展提供重要支持。

  5、 結束語

  通過以上的論述,我們對無人機遙感技術、無人機遙感技術在水土保持中的應用流程、無人機遙感技術在水土保持中的具體應用和水土保持中無人機遙感技術的應用案例分析四個方面進行了詳細的分析和探討。在我國的生態環境保護領域中,水土保持工程是一項重要的內容,國土治理以及江河治理等工程能夠較好的促進經濟發展也都是要以此為根本內容的,而無人機遙感技術自身又具有分辨率高、精準度高、適應性強和靈活性強等諸多的優勢,其在水土保持工程中將發揮出更加積極的作用,隨著我國科學技術水平的不斷發展,無人機遙感技術將進一步的融合各類先進技術,在水土保持工作中發揮出更重要的作用,真正的滿足可持續發展背景下生態文明的建設要求。

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作者單位:科技創新與應用
原文出處:楊奇樹.水土保持中無人機遙感技術的應用研究[J].科技創新與應用,2021(03):179-181.
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