摘要：如今，传统的水土保持监测技术手段已经无法很好地满足生产建设项目水土保持监测准确性、及时性和完整性的要求。无人机遥感技术的出现，为水土保持监测提供了新的技术支撑手段。本文将会对无人机遥感监测技术及其在生产建设项目中的应用进行一个简单的探讨。
关键词：水土保持；无人机；遥感监测
1概述
1.1无人机遥感技术
无人机遥感（Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing）是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS 差分定位技术和遥感应用技术，快速获取国土、资源、环境等空间遥感信息，完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术。该技术具有自动化、智能化、专用化等特点。通过设置航迹、飞行高度等参数，无人机遥感可以获取满足精度要求的高分辨率影像。同时，根据实际需求，设定飞行频次，实现动态监测。目前无人机遥感技术呈现出多用途、多机型、多种载荷能力和多种续航能力的发展态势，涉及土地利用监测、水利、电力、突发事件调查等多领域的应用。
1.2水土保持监测
水土保持监测，是从保持水土资源和维护良好的生态环境出发，运用地面监测、遥感、全球定位系统、地理信息系统等多种信息获取和处理手段，对水土流失的成因、数量、强度、影响范围、危害及其防治效果进行动态监测和评估，此项工作是水土流失预防监督和综合治理的基础，在水土保持工作中发挥着重要的作用。
1.2.1生产建设项目水土保持监测内容
1.2.1.1影响项目区土壤侵蚀的主要自然因子监测
包括项目区的地形地貌、土壤、植被、水文气象等自然因子，还包括项目建设进度、施工工艺和方法，工程建设扰动范围，挖、填方量，弃土（石、渣）量及分布情况等。
1.2.1.2项目施工全过程水土流失动态
主要包括项目区土壤侵蚀类型、形式、分布、面积、水土流失量，以及对周边及下游影响和造成的危害。
1.2.1.3 项目区水土流失防治效果监测
主要包括已实施的水土保持防治措施的完好程度、稳定性和运行情况；植被恢复措施种植植被的成活率、保存率、覆盖度和生长情况；各项水土保持防治措施保持水土的效益等。水土保持监测得出（项目区水土流失总治理度、扰动土地整治率、拦渣率、土壤流失控制比、林草植被恢复率和林草植被覆盖度）六项指标为项目验收提供直接验收依据。
2无人机遥感监测技术的特点与优点
2.1自动化处理
无人机遥感监测技术实现了影像获取、数据处理全过程自动化，并且精度更高。该技术的自动化功能可读取航拍影像 EXIF 信息参数，如相机型号、焦距、像主点等，同时识别相机镜头的径向畸变差系数和切向畸变差系数，对航拍影像的畸变进行自动校正，为输出高精度成果打下基础。该系统无需任何飞行姿态信息，只需要机操控员能够直接处理和查看结果，把原始航拍影像变成任何专业的GIS和RS软件都能读取的 DOM和 DEM 数据。通过提供 ArcGIS、ERDAS、SocetSet 等可读的输出文件，能够与摄影测量软件进行无缝集成。
2.2成果全面
2.2.1无人机遥感监测技术能自动生成 Google 瓦片
自动将 DOM 进行切片，生成 PNG 瓦片文件和 KML 文件，直接用 Google Earth 即可浏览成果。
2.2.2自动生成带有纹理信息的三维模型，方便进行三维景观制作
与传统三维建模方式相比，无人机遥感监测技术的介入无论在成果输出速度，还是数据准确性方面都具备了相当大的优势。
2.2.3生成正射校正及镶嵌结果
生成所有影像的正射校正结果，并自动镶嵌及匀色，将测区内所有数据拼接成一个大的影像，纠正了所有视角的扭曲，与卫星遥感影像无差别。
2.2.4 生成数字表面模型 DSM
DSM 影像的每个像素都有坐标和高度值，可以用标准的 GIS 软件精确地测量体积、坡度和距离，也可以生成等高线。
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2.3厘米级高空间分辨率
无人机遥感监测技术采用高级自动空三算法计算原始影像的真实位置和参数，完全基于影像的内容，利用系统的独特优化技术和区域网平差技术自动校准影像，标准格式的输出使得摄影、测量工作流程完美地整合起来。系统在处理过程中不需要任何 GCP，因为它可以根据无人机自带的 GPS 估算地理位置，如果需要更高的绝对定位精度，利用其直观便携的界面即可快速添加控制点，参与空三计算，使结果达到厘米级精度，等高线比例尺可达1：200。
2.4快速反应
无人机遥感监测技术具有快速处理模式，数分钟内即可预览到正射镶嵌结果和 DEM 结果。同时快速处理模式仅需要较低的硬件配置，在大部分的笔记本电脑上可以运行。
3无人机遥感监测系统在生产建设项目中的应用
3.1水土流失动态变化监测
通过影像成果，结合项目区平面布置图，绘制项目各分区边界线，精确计算分区扰动土地面积；利用无人机监测获取的影像成果，
通过解译标志，提取项目区各划分单元植被覆盖度以及土地利用信息，并分析DEM 数据，获取坡度信息，结合土壤侵蚀分类分级标准，判别各划分单元的土壤侵蚀强度；通过对弃渣场控制点进行空间插值，可以获得弃渣场的 DEM，通过与原地形的对比分析，计算该项目施工期间弃渣量。
3.2水土保持措施监测
监测内容：包括工程措施、植物措施和临时防治措施。针对植物措施，监测林草的生长发育情况（树高、乔木胸径和乔灌冠幅）、成活率、保存率及植被覆盖率。
通过 DOM 成果，勾画矢量及测量计算，获取各分区水土保持措施的实施情况。比如，工程措施方面，取土场和弃土场的土地整治面积、截排沟水位置和长度、路基工程护坡位置和面积等；植物措施方面，植被分布及占地面积、绿化面积等；临时防治措施方面，临时排水沟位置和长度、临时拦挡位置和长度、临时覆盖位置和面积等。数量信息可统计得到，除了位置、长度和面积等信息，还可直接从三维模型上观察到一些情况，如工程防护措施的完好程度、树木的成活率等。针对项目区林草的生长发育情况，一方面，可利用计算机分类结果计算植被覆盖率等指标，另一方面，还可通过提取树木的位置和冠径，计算不同树木的三维绿量，反映其生长发育情况。
3.3水土保持效益监测
结合传统监测手段，分析上述监测结果，得出该项目扰动土地整治率、水土流失总治理度、土壤流失控制比、林草植被恢复率、林草植被覆盖度、拦渣率等综合评价指标。
如，扰动土地状况监测。 监测内容包括扰动范围、面积、土地利用类型及其变化情况等。通过 DOM 成果，结合项目区平面布置图，勾画各分区的边界线；基于 AcrGIS，计算各分区扰动面积，并标注其土地利用类型。扰动土地的变化情况，可通过对比不同时间的监测成果得到。
3.4取土（石、料）弃土（石、渣）监测
监测内容：包括取土（石、料）场、弃土（石、渣）场及临时堆放场的数量、位置、方量、表土剥离和防治措施的落实情况等。
通过 DOM 成果，勾画出项目区内的取土场、弃土场及临时堆土场，标识出详细位置，并计算其数量。利用 DEM 成果依据体积的计算方式计算方量；同时，通过与前一时间监测的方量对比，计算项目施工期间方量的变化量，如弃渣量的变化。表土剥离和防治措施的落实情况，反映在影像细节上，如是否采取苫盖等措施，可从三维模型上直接观察得到。
3.5其他
利用 DEM 成果更新项目区大比例尺地形图。根据 DEM 及影像成果，利用ArcGis 软件完成项目区三维模型建立，并导入水电站、水保措施等 3DS 模型，通过虚拟漫游，客观真实的展现出该项目及项目所在区的全貌，在增加观察者沉浸感的同时，直观的反映出该项目水土保持治理现状以及水土流失问题与隐患。
4结语
目前，无人机遥感监测技术在生产建设项目水土保持监测中的应用处在探索阶段，还存在一些不足。因此，还需要通过不断的实践，
对研究方法做进一步的探讨与完善。
参考文献：
[1]郭索彦．生产建设项目水土保持监测实务［M］.北京：中国水利水电出版社，2014：10.
[2] 杨恺.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］．陕西水利，2013（4）：145-146.
[3]张雅文，许文盛，沈盛彧，王志刚，张平仓.无人机遥感技术在生产建设项目水土保持监测中的应用——方法构建，2017（01）：135—138.
论文作者:韦聪谋1,李乐2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/26
标签：遥感论文; 无人机论文; 水土保持论文; 技术论文; 植被论文; 影像论文; 项目论文; 《基层建设》2017年第32期论文;