任怀泽 张榆兴

摘 要 随着社会经济的迅速发展，我国在无人机低空遥测技术方面取得了较大的进步，其在各领域中得到广泛运用。将无人机低空遥测技术应用在水土保持监测的工作中，能够利用无人机超低空飞行的特点完成一定范围的监测工作，获得起到良好的效果。针对无人机低空遥测技术进行研究和分析，阐述出无人机低空遥测技术在水土保持中的应用，希望能为我国水土流失的防治提供帮助。

关键词 无人机;低空遥测技术;水土保持监测

中图分类号：S157 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.18.108

现如今，在我国的水土保持监测中，遥感监测逐渐受到重视，在水土保持监测中应用无人机低空遥测技术能够获得较好的防治效果，可以有效解决以往监测方法周期较长、局限性等缺陷，从而准确判断水土流失的时间、范围和强度，同时还能够保证水土保持监测的精确性和可靠性，是我国水土保持监测的新型技术，能够对我国水土保持监测工作的发展起到一定的帮助作用。

1 我国水土保持现状

从目前看来，我国出现了许多的水土流失情况，大多是因为我国的发展建设及高原地区的环境问题。在当前社会的发展下，我国开始大规模进行矿产挖掘、道路建设及能源采集，这些必要的采集和建设会加速水土资源的流失。通过实际调查不难发现，我国许多地区具有良好的自然环境，这些地区的水土流失情况较少，但个别设施的建设会导致自然环境受到严重破坏，进而出现了严重的水土流失情况。建设设施会破坏地区的植被环境，出现的水土流失情况更会加速地区植被的流失，产生恶性循环[1]。为减轻我国的水土流失情况，将无人机低空遥测技术应用到水土保持监测的工作中，能够充分保证水土保持监测数据的空间及精度，同时大幅减少了水土调查的工作量，为我国的水土保持监测提供了较大的帮助。在我国飞速发展的今天，我国的无人机技术已经相对成熟，在使用无人机过程中也具备了丰富的经验，能够有效推动我国水土保持监测工作的良好发展。

2 传统监测技术中存在的问题

为缓解水土流失现状，我国已经开始将许多新型技术应用到水土保持监测工作中，研究水土流失的范围、流失情况和防范措施，全方位监测水土保持区域，充分保证水土保持工作的质量[2]。由于我国自然环境中存在许多的水土流失情况，再加上传统的检测技术因自身缺陷和种种问题并不能起到较好的效果，尤其表现在以下3点。

2.1 监测范围受到限制

传统监测技术主要将人力调查作为水土保持监测的主要形式，这种形式对监测范围有一定的要求，只能在较小范围内进行监测，而且还会因许多因素受到影响，进而导致水土保持监测的精度不足，呈现出错误的监测数据。如果要对较大范围进行监测工作，就会出现人力缺少或人力调配烦琐的情况。除此之外，由于个别区域的危险性较高，人力无法完成监测数据的采集。

2.2 数据采集技术相对落后

在水土保持工作中，数据采集非常重要，但个别因素的限制，严重影响了数据采集技术的发展，主要体现在以下2点。1）因缺少研究费用，数据采集技术无法提高监测的范围，是数据采集技术落后的关键因素。2）在传统监测技术中，基本通过人力操作采集数据信息，而且采集的数据信息并不具备较高的精确性，导致对监测数据信息的记录也无法实施。由此可见，需要对传统监测技术具有较大的发展空间，应创新数据采集技术，从而提高数据信息采集的精确性和效率。

2.3 自动化监测水平较低

目前，各种现代化技术正在迅速发展，传统的监测设备已经不适用于当今的水土保持工作，逐渐转化为自动化的检测设备，但因自动化监测发展时间较短，自动化监测水平存在一定的提升空间。在当前时代背景下，无人机遥感技术进入了人们的视野，其因工作效率高和成本低而成为我国水土保持监测工作中的关键技术。无人机遥感技术能够保证数据采集的精确性，然后处理采集的数据信息，并呈现出动态的监测图像，对于我国的水土保持监测工作起到了关键性的作用。

3 无人机低空遥感监测技术

无人机低空遥感监测技术主要是将无人机作为载体，然后有效结合计算机技术和卫星导航系统（GPS），让无人机在指定区域内进行航拍监测，以此获得较低空间的影像信息，然后利用要管技术传输数据信息，最终通过处理软件对数据信息进行处理和建模，完成数据信息的分析和对比。无人机低空遥感监测技术可以快速获取目标范围内的影像，而且能够呈现出较高分辨率的影像，利用影像拼接技术能够对影像进行处理，进而获得水土保持工作的实际工作情况和监测工作需要使用的数据信息，能够分析各个工作环节的无人机低空遥感监测数据信息，然后计算出监测的数据信息，进而生成监测报告[3]。除此之外，利用CAD（计算机辅助设计）等建设软件能够制作出水土流失治理的责任图、水土流失治理措施图及土地扰动的面积图，进一步提高水土保持监测工作的效率，不断完善我国水土保持监测技术的方法。

4 无人机低空遥感监测与传统监测方式的对比

在水土保持工作中，比较传统监测方式与无人机低空遥感监测技术后能够发现，两者获取数据信息的方式具有明显差异，并且传统监测方式的弱项正是无人机低空遥感监测技术的优势。例如，在使用传统监测方式监测扰动范围时，超出范围很难通过现场调查和量测准确获取，并且对于表土剥离、弃土堆放、水土流失状况、水土保持措施及水土流失危害的监测工作也只能通过现场调查、实地量测及查阅资料等方法实施。而使用无人机低空遥感监测技术监测扰动范围时，能够利用卫星影像、无人机航摄快速获取扰动范围控制的数据信息;在监测表土剥离时，可以使用无人机航摄确定表土剥离的范围和面积，然后测量其和表土堆放体积;在监测弃土堆放时，通过卫星遥感能够确定其位置、范围和面积，然后利用无人机航摄确定其方量;在监测水土流失状况时，能够利用卫星遥感确定出水土流失的范围和面积;在监测水土保持措施时，卫星遥感可以对主要措施的提取提供支持，无人机航摄可以准确获取水土保持措施的数量;在监测水土流失危害时，卫星遥感能够迅速掌握水土流失危害产生的具体位置、范围和地区。由此可见，无人机低空遥感监测技术相比于传统监测方式有着较为突出的优势，传统的监测方式往往只能通过现场调查、实地量测和查阅资料等方法实施，而无人机低空遥感监测技术则可以利用无人机航摄和卫星遥感快速、准确地获取水土保持的各项数据信息。除此之外，无人机具有结构简单、使用成本低等特点，可以应用在一些危险性较高的地区进行地质灾害的調查、空中救援指挥及环境遥感监测等工作，能够为水土保持工程的规划、建设等工作提供帮助，进一步提高水土保持工作的效率和质量。

5 无人机低空遥感监测技术在水土保持中的应用

5.1 水土保持规划的基础调查

水土保持规划需要根据我国水土流失的实际情况进行，相关部门需要提供治理水土流失的文件资料，然后合理规划，使水土流失的防范治理工作能够呈现出良好的效果。但从实际情况来看，因种种因素的限制，无法合理规划防范治理方法，并且不具备精确的基础资料及错误的方法和布局，导致水土保持的实用性不足。以往的水土保持方式通常会利用大量的人力和物力资源，而且需要耗费较长的时间，无法避免人力对其形成的影响。而运用无人机低空遥感技术能够充分了解水土资源的具体位置和流失情况，利用遥感技术还可以对河流分布、土地利用等情况进行迅速处理，预估出水土保持工作的效果。与此同时，采用三维激光技术和近景拍摄也可以获取水土保持的数据信息，进而完善水土保持的规划。

5.2 水土流失灾害调查

水土流失所形成的灾害情况包含了水土流失造成的经济或资源损失、设备设施毁坏及导致人员伤亡的洪水灾害、山体滑坡等。采用无人机低空遥感监测技术能够预测水土流失情况，一旦预测出灾害的即将到来，就会发出警报信号，确保人们不会受到生命威胁，对于水土流失所形成的灾害情况能够起到预估和监测的作用。将地理信息系统（Geographic Information Systems，GIS）技术和遥感技术进行有效结合能够解决水土流失灾害的后期减灾问题，准确预估出灾害位置和严重程度，能够帮助有关部门及时进行抢险工作。除此之外，利用遥感技术采集数据能够充分保证数据信息的精确性，使其和影像分析能够发挥出应有的效果。在较小区域内使用无人机低空遥感监测技术能够充分体现出该技术效率高和低成本的特点，大幅降低水土保持工作的危险性，进而提高水土保持工作的质量。

5.3 水土保持方案编制

应用无人机低空遥感監测技术能够快速获得建设设施时水土流失的实际情况，将全球定位系统（Global Positioning System，GPS）技术和影像采集技术进行结合并在无人机载体上使用，能够清晰了解建设的占地面积等数据信息，进而生成建设的影像图和建设区域的土地特点，然后对建设范围之内的水土流失状况进行分析，评估出水土流失所形成的灾害情况。

5.4 水土保持动态监测

无人机低空遥感监测技术不断发展下的今天，无人机载体上装置的遥感传感器已具有较高的影像分辨率，该技术相对成熟，能够在各种环境进行完成多样性的监测工作。从实际情况中能够发现，遥感影像的费用正在持续降低，运用遥感技术能够充分保证建设设施的准确性，提高建设效率，能够有效加快设施的建设速度[4]，同时对于开始建设的工程能够给予一定的帮助，实时监测建设时所产生的灾害和治理情况，除此之外，数据信息库的建设能够对水土保持措施的效果进行全面的检测。而利用DFM（维事实模型）技术能够模拟出监测区域的地面地形，然后对监测影像进行改良和处理。通过对外业的调查处理能够构建影像，并联系实际的解编译标识。根据对建设区域土地侵蚀状况的了解能够通过三类信息进行矢量图层的向性叠加，然后计算不同划分单元的土壤侵蚀程度，分析出土壤侵蚀部分的利用率，进而获取建设工程监测的数据信息，在比较后了解水土动态监测的效果。

5.5 水土保持设施验收评估

在一些地面地形相对复杂的地区进行工程建设时，通常会因地势险峻等因素很难监测水土保持。但运用无人机低空遥感监测技术就能够解决这些问题，完成对水保设施的核对和检验，充分保障水保设施的核查率。利用GPS技术和无人机低空遥感技术能够改善森林及草原等地区的生态环境，使该地区能够重新出现植被存活的情况。除此之外，在水土保持设施验收评估时，通常会将防护工程的稳定性能作为关键依据。在编制水土保持的方案时必须评估水土保持设施，以此来降低工作数量并减少验收时间。不仅如此，运用无人机低空遥感监测技术还能够监测一定范围内水土保持的地面地形，然后对比并分析植被情况的图像，了解土壤被侵蚀后的具体变化，对水土保持防范方法实行的效果进行检验，以便更好地进行建设区域内的管理。运用水土保持防范工程的验收方式建设出数据信息库，利用无人机采集数据信息和绘制图像的能力对建设区域数据信息的采集和区域图像的绘制，以提高工作的精确性和质量[5]。

6 结语

当前，以往的水土保持监测技术过于滞后，无法在当今的水土保持监测工作中使用。而无人机低空遥感监测技术具有效率高、成本低的特点，能够在无人驾驶的情况下采集地面地形的数据信息，从而获取影像资料，实现自动化监测并保证了监测的精确性，有效解决了传统监测技术存在的问题，在我国水土保持监测工作中发挥出了重要作用。将无人机低空遥感监测技术运用在水土保持监测工作中，能够有效推动我国社会的发展和建设。

参考文献：

[1] 倪用鑫，吕锡芝，杨二，等.无人机低空遥测技术在水土保持监测中的应用研究[J].中国水土保持，2020（4）：33-35.

[2] 巴明坤.小型无人机在生产建设项目水土保持监测中的应用[D].杨凌：西北农林科技大学，2019.

[3] 胡玉杰，屈创.无人机遥感在水土保持领域的应用研究[J].中国水土保持，2019（4）：57-61.

[4] 王宇楠.无人机控制参数在水土保持监测应用中的影响分析[D].北京：北京林业大学，2018.

[5] 刘宗滨.无人机遥感技术在水土保持中的应用探讨[J].现代农业科技，2019（10）：170-172.

（责任编辑：刘宁宁）