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无人机遥测技术引领水土保持监测领域的新发展


随着无人机技术的不断发展,其应用领域逐渐扩大,在获取影像方面的独特优势也逐步显现出来:

1、无人机监测设备应用方式灵活,无需大面积起降场地;

2、无人机携带方便,操作简单,安全可靠,连续作业能力强;

3、无人机飞行高度普遍低于云层高度,可拍摄高重叠率、高精度、大比例尺影像,在局部信息获取方面存在巨大优势。


运用无人机开展水土保持工作,在技术软件支持下,能够全自动、快速、高精度处理,实现航拍影像的快速拼接,精确地生成厘米级正射影像、超高比例尺地形数据和三维点云模型,获取水土保持相关指标成果


1  无人机技术应用实践

   针对生产建设项目扰动情况,取土场、弃土(渣)场、大型临时工程区等重点水土流失区域面积、方量等指标主要是基于遥感影像解译和现场调查获得,但遥感影像受时相和空间分辨率影响,无法及时、准确获取相关指标,且挖填方、取弃土体为不规则多边形,面积和方量指标在现场调查时获取不准确。

 


2  生产建设项目水土保持“天地一体化”监管

 生产建设项目“天地一体化” 监管示范主要是利用国产高分辨率遥感影像开展示范县生产建设项目扰动状况遥感调查,评价扰动图斑的合规性,掌握生产建设项目水土保持工作动态。 目前,使用的遥感影像空间分辨率为 2 m 左右,受云、雪的影响,部分区域无法判读地面扰动情况,且 2 m 分辨率在满足扰动合规性的复核、更精细的与空间信息相关的监管指标的获取方面存在一定难度。 而利用无人机实时、快速的特点对监管区域开展监测工作,生成三维点云数据和亚米级正射影像,准确获取了扰动土地、弃渣场、水土流失、水土保持措施中的多种定量化指标。 

 


3  国家水土保持重点工程“图斑精细化”管理

根据《全国水土保持信息化工作2017-2018 年实施计划》(办水保〔2017〕39 号)要求,国家正积极推进以综合治理系统为基础,以图斑为单元,基于遥感技术、无人机、移动终端等手段,对重点工程项目实施精细化管理的工作,并要求 2017 年各流域机构在相关省份随机抽取不少于 2个项目区对 2014-2015年实施的国家水土保持重点工程实施效果进行评价。 在前期收集与整理包括初步设计报告、小流域治理实施方案、地理位置信息、水土保持措施工程布置图、小流域治理竣工报告、小流域遥感影像数据等的基础上,在松辽流域 4 省区选择了 15个项目区开展了实施效果评价工作,准确获取了各项目区水土保持措施实施图斑的位置、面积、数量等信息,与施工图进行逐一对比分析,解决了遥感影像较难获取梯田、地埂、林草、改垄和沟道治理等水土保持措施数量及面积指标,人工量测费时费力成本高,且无法全覆盖等问题。

 

4  不同土壤类型区典型监测点信息化工作

根据 《 全国水土 保 持 信 息 化 规 划 ( 2012 - 2030年)》的要求,全国水土保持信息化建设的总体框架基本构成主要包括应用系统、应用支撑体系、数据库、信息基础设施、门户网站等五项重点建设任务。 水土保持数据库建设包括基础数据库和业务数据库,基础数据库涉及公共基础地理、遥感影像、自然条件和社会经济等数据库。 水土保持监测网络是水土保持科研和水土流失预测预报的载体。 水土流失监测点作为水土保持监测网络的基础,是获取水土流失观测和试验数据的重要设施,水土流失监测点的信息化是全国水土保持信息化建设的一部分内容,其基础数据库建设工作是根基 。


5  水土流失突发事件监测

2016 年 8 月 16日和 17日内蒙古自治区鄂尔多斯市发生连续大雨,两场降雨分别历时 8、2 h,降雨量分别达到 352、54 mm,共计 406 mm,鄂尔多斯市乌兰斯太沟坝系工程油坊渠 1-3 号坝发生漫顶溃坝。 松辽流域组织人员参加了水利部水土保持司组织的水毁工程调查,利用无人机技术及时、精准采集了溃坝面积、方量、溃坝高度、最长与最短距离等数据,为了解灾情、制定防治对策提供了技术支撑,为灾后重建提供了科学依据,同时在水土流失突发事件监测方面进行了探索并获得了宝贵经验。