摘要：所谓的无人机技术是将无人机作为空中平台，借助遥感技术来获取相应的信息，并且借助计算机来实现图像的信息采集，同时，在一定的精度控制之下形成图像的一种综合性较强的技术，该项技术的空间分辨率比较高，并且具有反应速度快、能够自动化开展工作以及携带方便等方面的特点。特别是在生产建设项目水土保持监督管理、国家重点工程治理管理和水土保持规划、方案编制、监测、设施验收等工作中得到了较好应用。鉴于此，本文就无人机技术在水土保持中的应用现状与展望展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：水土保持；无人机技术；应用
1.无人机类型选择
目前应用于水土保持监测工作的无人机类型主要有固定翼、多旋翼和垂直起降固定翼无人机等。其中，固定翼无人机具有飞行速度快、航时长、飞机高度高、飞行稳定、航线规划技术成熟等优点，但其起降对环境和场地的要求比较苛刻，需要一定长度、开阔且平坦的跑道，处于山区丘陵区的生产建设项目由于场地狭窄、高度落差大，很难找到合适的起降点，因此固定翼飞机工作区域受到限制；多旋翼无人机具有控制灵活、可悬停、起降方便等优点，基本不受场地限制，但因其电池容量有限、控制距离短，直接影响了无人机的飞行时间和工作范围，不适于大面积、长航时作业；垂直起降固定翼无人机结合了固定翼和多旋翼无人机的优点，有效避免了场地和飞行时间的短板，但其技术仍处于行业发展初期，机型体积较大，笨重且不便携带，对操作人员要求较高。以上3种无人机类型，在不同的工作条件下均具有较为显著的优点和局限性。因此，开展无人机作业时要根据实际监测工作需要，选择适宜的无人机，或采用组合使用的方式，充分利用不同机型的优点，利用2种甚至3种机型开展作业，保证数据采集的时效性和安全性。为了获取更高精度的正射影像和三维模型，可选择用带有RTK模块的无人机设备连接RTK基站或CORS系统。
2.应用现状
随着国家对水土保持工作要求的不断提高，尤其是水利部启动了生产建设项目水土保持“天地一体化”监管示范、国家水土保持重点治理工程“图斑精细化”管理示范以来，无人机技术在水土保持工作中得到逐步应用[1]，并扩散到水土保持工作的各个方面。无人机具有自动化、智能化、快速化的优点，可以不受时间、空间的限制达到更高的高度或危险地区，实时传输图像数据，从而满足水土保持数据的实时性和全面性要求。
目前，无人机技术在水土保持中应用的技术路径大致为数据获取、数据数字化、信息提取3个方面，在此基础上获取航拍对象的直观影像、大比例尺地形图、DEM、可量测的三维影像等，进而确定对象的长度、面积、体积、坡度、坡向和植被覆盖率等信息，然后计算各项指标和辅助设计等，解决了传统水土保持工作中外业调查信息获取难的困境。水土保持各项工作中所需获取信息和应用方向。
3.无人机技术在水土保持中的应用
3.1获取影像资料
首先，基于项目水土保持工作的整体规划和具体水土保持设施验收目标，确定无人机飞行区域和航迹、执行方案，进而通过操作无人机进行区域内低空飞行，过程中有针对性地拍摄影像资料，通过有效调试确保拍摄精度，并对重点区域内通过不同角度的拍摄影像，利用相关软件对获取影像数据作整合，进一步实施矢量化数据的生成处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2生成矢量化遥测数据
生成矢量化遥测数据，是基于上一步无人机设备采集的影像数据进行资料的矢量化处理，利用计算机技术实现航拍影像的拼接，合成正射影像、DMS数字地表模型和三维点云数据等。正射影像即基于航拍影像生成的正射可视化资料，基于水土保持设施验收范围确定图像覆盖区域；DMS数字模型以项目扰动范围区域为基准设计的数字地表模型，通过对地形、坡度、坡向的航拍，就建设区域内工程实施细节数据进行统计处理，包括重点弃土场的占地面积、堆土高度、堆土方量等；三维点云数据即将区域内航拍数据进行三维点云处理，以此对项目内的三维信息进行生成，反映建设项目具体水土保持防治责任范围、扰动土地整治率，水土流失总治理度、水土保持工程措施、植物措施、临时措施的实施情况。
3.3获取指标信息
针对项目水土保持设施验收范围内进行专业的指标信获取，确定水土保持防治责任范围和重点区域范围，完成矢量化标注和图层处理，查看现场水土保持措施的落实情况，包括拦渣（拦挡）工程、斜坡防护工程、土地整治工程、排洪排导工程、降水蓄渗工程、临时防护工程、植被建设工程、防风固沙工程等。就项目扰动范围内的扰动土地整治率，水土流失总治理度，土壤流失控制比，拦渣率，林草植被恢复率，林草覆盖率等指标进行计算处理。
4.展望
4.1机型专业化
随着无人机技术的发展和市场化，固定翼、多旋翼和垂直起降无人机将更倾向于专业化发展，如多旋翼无人机将更倾向于航拍方向发展、固定翼和垂直起降固定翼无人机则更倾向于航测方向发展。对水土保持来说，多旋翼无人机将更多地用于水土保持宣传和应急视频传输，固定翼和垂直起降固定翼无人机则将成为水土保持监测的利器。
4.2飞行控制系统智能化
在保证无人机飞行安全的同时，提高和完善控制系统的智能化在实际工作应用中能大大节省人力和时间，比如更远的控制距离、更智能的针对地形起伏的航线规划、更完善的高速飞行拍摄控制技术和免相控技术的完善对提高无人机作业效率更为实用。在水土保持工作中，对完整小流域的智能识别、对地相对高度的掌握以及更加智能化、安全化、简单化的操作将成为主流。
4.3相机集成化
除了相机像素亟需提高之外，无人机技术应用更需要多镜头相机的小型化、集成化，更好地适配于各类通用或专业性的无人机。在此基础上，多光谱相机也将成为无人机水土保持化的重要发展方向，它可以对水土保持植被信息进行采集，为影像自动解译等后期工作提供更多可能。
4.4软件简单化
随着计算机硬件的升级换代，数据处理软件更应该操作简单化、智能化、专业化，比如实现一键生成所有成果，数据成果可实现远程浏览、三维编辑的基本要求，催生基于实景三维模型的规划设计、展示平台等数据挖掘软件以及专门的水土保持专业化软件。
结语：无人机因其机动灵活的起降方式、低空循迹的自主飞行方式、快速响应的多数据获取能力，其可以搭载高分辨率数码相机进行快速测图亦可搭载视频采集设备，分辨率高、实效性好、应急性强等优势。综合无人机技术的特点和实际应用效果，该技术将在我国水土保持监测领域中有着相当大的应用前景。作者认为无人机技术结合实地测验完全可以用于水土保持监测工作，并且野外工作量小，监测精度高，可作为今后监测工作的发展方向。?
参考文献：
[1]方宗福，寇馨月.水土保持监管中高分遥感及无人机技术的应用[J].科技风，2017(19):12.
[2]达兴.基于无人机航拍技术的陕北黄土洼流域土地利用与土壤侵蚀研究[D].陕西师范大学，2017.
[3]姜德文.高分遥感和无人机技术在水土保持监管中的应用[J].中国水利，2016(16):45-47+49.
[4]刘昌军，郭良，兰驷东，赵炎增.无人机技术综述及在水利行业的应用[J].中国防汛抗旱，2016，26(03):34-39.
论文作者:段红芳
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/20
标签：无人机论文; 水土保持论文; 技术论文; 工作论文; 数据论文; 影像论文; 工程论文; 《防护工程》2019年第3期论文;