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無人機(jī)技術(shù)在水土保持監(jiān)管中的應(yīng)用

文檔作者：王巧紅張君2,鄭凱利王靖嵐1 文檔來源： 1.四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，		更新日期： 2026年04月02日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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LOW CARBON WORLD 2020/12 低碳技術(shù)
無人機(jī)技術(shù)在水土保持監(jiān)管中的應(yīng)用
王巧紅】，張 君2,鄭凱利王靖嵐1
（1.四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川成都611231；.中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都610072）
【摘 要】當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)水平飛速提高，人們對(duì)生活環(huán)境的質(zhì)量有了更高的要求，開始重視生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展遙目前正在
應(yīng)用的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)就可以滿足生態(tài)文明建設(shè)的需要，對(duì)土地環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并采取措施去解決環(huán)境問題，擁有相當(dāng)大的
存在價(jià)值遙其中，無人機(jī)技術(shù)借助其無線遠(yuǎn)程操控的優(yōu)勢(shì)，可以收集大量環(huán)境數(shù)據(jù)，給監(jiān)測(cè)人員開展工作提供便利，有效解決了
一部分環(huán)境問題遙本文主首先分析了無人機(jī)技術(shù)具備的優(yōu)勢(shì)及其相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，并深入研究無人機(jī)技術(shù)在水土保持監(jiān)管中的
應(yīng)用，進(jìn)而為監(jiān)管人員提供理論依據(jù)遙
【關(guān)鍵詞】無人機(jī)技術(shù)；水土保持;監(jiān)管
【中圖分類號(hào)】S157 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-2066（ 2020） 12-0069-02
目前我國(guó)的現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展迅速，不斷開發(fā)各種建
設(shè)項(xiàng)目,拓展建設(shè)用地的面積，給生態(tài)環(huán)境造成一定程度的損
壞。如今我國(guó)水土流失現(xiàn)象日益嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境被損壞的程度
也逐漸加深，因此，需要提高水土保持監(jiān)管的水平。我國(guó)的水
土保持監(jiān)管工作，無論是在理論方面，還是在實(shí)踐中都具備非
常豐富的經(jīng)驗(yàn)，但就現(xiàn)在的情況看，監(jiān)管技術(shù)在外作業(yè)的時(shí)間
過長(zhǎng)，僅能獲取到部分信息數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)成果短時(shí)間內(nèi)就會(huì)失去
作用，已經(jīng)不能適應(yīng)監(jiān)管工作的發(fā)展需求。近幾年，水土保持
監(jiān)管部門開始研究新的監(jiān)管技術(shù)，不斷試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)無人機(jī)設(shè)
備具備強(qiáng)大的采集數(shù)據(jù)功能，大大提升了數(shù)據(jù)采集的全面性
以及準(zhǔn)確性，且能實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程操控，很大程度上減少了工作
時(shí)間和工作量，可有效促進(jìn)水土保持監(jiān)管工作的順利進(jìn)行。
1 無人機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
近幾年，與水土保持有關(guān)的科學(xué)技術(shù)取得了較大發(fā)展，用
于監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)設(shè)備的功能有所提升，遙測(cè)數(shù)據(jù)變得更加精確，
水土保持監(jiān)管系統(tǒng)逐漸發(fā)展成熟，以衛(wèi)星影像為支持的遙感
技術(shù)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)調(diào)查技術(shù)的一部分功能。但衛(wèi)星遙感技
術(shù)所獲取的數(shù)據(jù)，容易受到衛(wèi)星運(yùn)行軌道的影響不能獲取實(shí)
時(shí)的影像數(shù)據(jù)，且受天氣條件的影響，尤其是植被覆蓋率高的
保護(hù)區(qū)和高山地區(qū)常年受云霧籠罩，導(dǎo)致所收集的影像數(shù)據(jù)
分辨率不高叫 而無人機(jī)就能夠克服這一方面的問題:無人機(jī)
使用方式靈活多變，不需要準(zhǔn)備起降場(chǎng)地;無人機(jī)很好攜帶，
操作方法并不復(fù)雜、安全性高，可接受長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)；無人機(jī)可
在云層之下飛行， 就可以獲取到精確度高、大比例的影像數(shù)
據(jù)，在獲取小范圍信息這一方面有很大的先天條件。使用無人
機(jī)進(jìn)行水土保持監(jiān)管工作，所得的數(shù)據(jù)精確度更高，且獲取數(shù)
據(jù)的速度更快，還可以在最短的時(shí)間里形成數(shù)據(jù)模型,得出水
土保持監(jiān)管的指標(biāo)。
2 無人機(jī)技術(shù)要點(diǎn)
2.1無人機(jī)數(shù)據(jù)獲取
監(jiān)管人員在開展每次的監(jiān)管工作之前， 都要進(jìn)行一些準(zhǔn)
備工作，即在無人機(jī)起飛之前，設(shè)定整個(gè)飛行過程的軌道。 根
據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)，設(shè)置好無人機(jī)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)參數(shù)，監(jiān)管人員均
可完全掌握所管轄地區(qū)的實(shí)際情況，因此，能夠很順利地完成
這些準(zhǔn)備工作，使得無人機(jī)能夠自動(dòng)躲開障礙物。
當(dāng)工作人員通過使用無人機(jī)勘測(cè)本地區(qū)的地理情況時(shí)，
就必須收集像控點(diǎn)，方便獲取信息，一般情況下，利用GPS就
可以做到這點(diǎn)，進(jìn)而確定無人機(jī)所獲取的經(jīng)緯度孔 監(jiān)管人員
要對(duì)最終得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，根據(jù)要求，選擇出高質(zhì)
量的影像數(shù)據(jù)。
2.2無人機(jī)數(shù)據(jù)數(shù)字化
工作人員先要對(duì)得到的數(shù)據(jù)實(shí)施第一次處理， 首先要利
用電腦對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行矯正，是影響數(shù)據(jù)更加清晰，提高影響
數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量。此外，監(jiān)管人員要分析出所得影像數(shù)據(jù)的特
點(diǎn)，結(jié)合無人機(jī)的拍攝方式，最終取得最優(yōu)質(zhì)的影像數(shù)據(jù)。 正
常來說，監(jiān)管人員只需調(diào)節(jié)好無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，就可以省去
最后一道工序。
2.3指標(biāo)信息獲取
工作人員通過研究所得影像數(shù)據(jù)的關(guān)鍵元素， 可以分析
無人機(jī)所收集到的影像數(shù)據(jù)的參數(shù)。 首先工作人員可利用專
門處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序?qū)τ跋駭?shù)據(jù)進(jìn)行初步的處理， 經(jīng)過初
步處理之后，利用應(yīng)用程序中的測(cè)算功能生成DSM文件耳其
次，采用應(yīng)用程序中的計(jì)算模式繪制三維地形圖。最后，利用
ArcGIS功能對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估,為后續(xù)開展工作提供借鑒。
3水土保持監(jiān)管中無人機(jī)技術(shù)的具體應(yīng)用
3.1生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)管應(yīng)用
為了順利開展水土保持監(jiān)管工作， 我國(guó)應(yīng)先管理好目前
正在建設(shè)的水土保持工程,通過發(fā)展無人機(jī)技術(shù)，有效促進(jìn)各
地區(qū)政策的落實(shí)，改善基礎(chǔ)設(shè)施,實(shí)時(shí)監(jiān)控水土流失的發(fā)展趨
勢(shì)與情況，保證水土保持監(jiān)測(cè)工作的質(zhì)量。首先,應(yīng)該設(shè)定一
定的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，利用無人機(jī)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)獲取各種類型建筑物
的實(shí)際用地面積、建設(shè)狀況、所處建設(shè)環(huán)境、植被種類、水土流
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I低碳技術(shù)LOW CARBON WORLD 2020/12
失的狀態(tài)等有效數(shù)據(jù)。隨后，監(jiān)管人員對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行仔
細(xì)的分析，研究出水土保持措施的實(shí)施效果，并設(shè)立可行性的
監(jiān)管目標(biāo)有計(jì)劃地實(shí)行水土保持監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)對(duì)該地區(qū)的水土
流失預(yù)測(cè)，及時(shí)制定可行的治理策略。根據(jù)水利相關(guān)部門對(duì)水
土監(jiān)管工程的管理安排,015—2016年開始在全國(guó)范圍內(nèi)建
設(shè)、 天地一體化”生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，現(xiàn)在已經(jīng)有初步的成果。 經(jīng)過
這兩年間不斷探索和研究，“天地一體化”生產(chǎn)建設(shè)工程開始
在水土保持監(jiān)管工作中廣泛應(yīng)用。在進(jìn)行較大的建設(shè)工程時(shí)，
就可以利用無人機(jī)來進(jìn)行工程的監(jiān)管工作，利用無人機(jī)采集
的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量工作，最終形成水土保持監(jiān)管的基本數(shù)據(jù)。此
外，還要考察水土保持措施的實(shí)施情況,及時(shí)掌握各地區(qū)水土
保持監(jiān)管工作的進(jìn)展，提前消除造成水土流失的隱患，為完善
監(jiān)管制度奠定基礎(chǔ)。
3.2國(guó)家級(jí)水土保持重點(diǎn)治理工程監(jiān)管應(yīng)用
通過對(duì)無人機(jī)采集的影像進(jìn)行處理，形成的地理環(huán)境數(shù)
據(jù)，研究水土流失的發(fā)展動(dòng)態(tài)，建立用于分析水土流失數(shù)據(jù)的
數(shù)據(jù)庫(kù)罠對(duì)于無法去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)的土地環(huán)境惡劣的地區(qū)和
水土流失嚴(yán)重、正在進(jìn)行治理的地區(qū)，就需要利用無人機(jī)生成
立體影像，來觀測(cè)該地區(qū)的水土流失情況以及水土保持措施
的實(shí)施情況,這樣就免去了在野外實(shí)行難度較大的勘查工作，
且測(cè)量工作也變得更加容易，無人機(jī)技術(shù)頻次高、精確度高、
可隨時(shí)開展監(jiān)測(cè)工作， 還可根據(jù)所得數(shù)據(jù)檢測(cè)到水土流失的
治理情況、治理進(jìn)度等，以此判斷水土流失的發(fā)展趨勢(shì)，為制
定水土流失防治措施提供數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，無人機(jī)遙測(cè)數(shù)據(jù)可
以滿足監(jiān)管部門對(duì)重災(zāi)區(qū)實(shí)施治理措施的需求，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)
據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)頻,利用所得數(shù)據(jù)確定防治方向，以便實(shí)施動(dòng)
態(tài)管理。要想實(shí)現(xiàn)水土保持監(jiān)管工作的長(zhǎng)期目標(biāo)，就需要利用
無人機(jī)技術(shù)建立起一個(gè)集治理、監(jiān)管、落實(shí)措施等為一體的數(shù)
據(jù)分析系統(tǒng)，實(shí)時(shí)對(duì)治理工程的開展情況進(jìn)行監(jiān)督，為做出決
策提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。針對(duì)這一方面，我國(guó)研究并開發(fā)
了 “國(guó)家水土保持重點(diǎn)工程項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)”V6.0版本，在
各級(jí)縣市廣泛應(yīng)用，在實(shí)踐中研究如何管理這些國(guó)家級(jí)水土
監(jiān)管項(xiàng)目 。
3.3國(guó)家級(jí)水土保持重點(diǎn)預(yù)防工程監(jiān)管應(yīng)用
利用無人機(jī)對(duì)保護(hù)區(qū)實(shí)行監(jiān)管工作， 采集各地區(qū)土地資
源的利用狀況、植被覆蓋面積以及土地開發(fā)情況等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，
完成對(duì)保護(hù)區(qū)土地發(fā)展現(xiàn)狀的調(diào)查。無人機(jī)能夠輕松抵達(dá)保
護(hù)區(qū)的中心地帶，通過收集該地區(qū)的影音影像數(shù)據(jù)，并對(duì)該數(shù)
據(jù)進(jìn)行整理和分析，了解到保護(hù)區(qū)的土地使用情況、植被覆蓋
面積等數(shù)據(jù)分析結(jié)果。 再對(duì)該地區(qū)的地形展開研究，最終掌握
水土流失的發(fā)展情況。在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期目標(biāo)的過程中，可以采用無
人機(jī)技術(shù)調(diào)查保護(hù)區(qū)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，建立動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，公
布保護(hù)區(qū)的情況，促進(jìn)決策的產(chǎn)生。 2015—2016 年該局選取
墨竹工卡縣為水土保持“天地一體化”監(jiān)管試點(diǎn)，開展生產(chǎn)建
設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)管預(yù)防工作， 重點(diǎn)從生產(chǎn)建設(shè)單位防治責(zé)
任范圍、擾動(dòng)范圍以及擾動(dòng)合規(guī)性等進(jìn)行監(jiān)管。
3.4國(guó)家級(jí)水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目成果展示
通過使用無人機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)活動(dòng)，可以收集到數(shù)據(jù)影像，監(jiān)
管人員就可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯工作，并結(jié)合部分野外
調(diào)查工作對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更全面的分析。 不同地區(qū)的影像就具備
不同的地形特征，這就需要設(shè)立解譯標(biāo)志，使其作為解譯各地
土地情況的依據(jù)，為水土保持措施的實(shí)施提供技術(shù)支持。
無人機(jī)所采集的數(shù)據(jù)類型較為豐富， 經(jīng)過處理后的影像
數(shù)據(jù)可以為制作地形圖及其他高級(jí)數(shù)據(jù)提供參考。 這些數(shù)據(jù)
是對(duì)工程的各個(gè)要素進(jìn)行測(cè)算的基礎(chǔ)， 根據(jù)重要數(shù)據(jù)所研究
出來的各類圖形數(shù)據(jù)和相關(guān)資料， 可以保障水土保持監(jiān)管工
作的順利進(jìn)行。以某重點(diǎn)治理區(qū)為例，遙測(cè)數(shù)據(jù)可用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)
集見圖 1。
(a)等高線數(shù)據(jù)(b)Google地圖鑲嵌
(c)DTM數(shù)據(jù) (d)DSM數(shù)據(jù)
圖某重點(diǎn)治理區(qū)遙測(cè)數(shù)據(jù)可用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集
4結(jié)語(yǔ)
隨著人們對(duì)信息科學(xué)技術(shù)和通信技術(shù)進(jìn)行深入的研究，
產(chǎn)生了無人機(jī)技術(shù)，成本較低的無人機(jī)設(shè)備和比較智能化的
數(shù)據(jù)分析模式都會(huì)被引入到水土保持監(jiān)管工作當(dāng)中， 無人機(jī)
所采集的數(shù)據(jù)將會(huì)實(shí)現(xiàn)和地面勘測(cè)數(shù)據(jù)的融合，滿足監(jiān)管工
作需要最新、最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)需求，有效促進(jìn)了水土保持監(jiān)管部
門把握水土流失的發(fā)展情況，及時(shí)制定出治理策略。 無人機(jī)技
術(shù)應(yīng)用于該領(lǐng)域，使得水土保持監(jiān)管工作經(jīng)歷了一次改革，修
補(bǔ)了地理勘測(cè)的缺陷，對(duì)我國(guó)保護(hù)水土資源具有很大的實(shí)際
意義。
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利，2018(4) 34-70.
收稿日期：2020-10-23
作者簡(jiǎn)介:王巧紅(1978-),女，漢族，山西保德人，副教授，碩
士研究生,主要從事水土保持高職教育及設(shè)計(jì)工作。
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