论低空无人机遥感技术在水利相关领域中的应用前景

【摘要】 无人机遥感技术指的是综合利用无人驾驶飞行器、GPS定位、遥感传感器、通讯等先进技术，从而实现空间遥感信息的专用化、智能化获得，并完成遥感数据处理与建模分析的一项应用技术。本文首先分析低空无人机遥感技术的特点，其次就此项技术在水利相关领域中的应用展开深入探讨，并对水利相关领域中，低空无人机遥感技术具有的应用前景作出展望。

【关键词】 低空无人机遥感技术 水利领域 应用

无人机是一种通过机载计算机程序或无线遥控设备进行操控的无人飞行器。作为一种微型空中遥感技术，无人机遥感技术将无人机作为空中平台，利用遥感传感器实现空间信息的采集，并利用计算机处理图像信息，再按照要求的精度完成图像的制作[1]。无人机系统具有成本低、结构简单、可完成有人驾驶飞机难以完成的危险任务等优点，已逐步投入实际应用中，必将成为未来航空遥感的主要技术。低空无人机遥感技术具备的显著优势，有效完善了传统卫星遥感技术存在的不足之处，极大程度上促进了水利相关领域的技术发展。

一、低空无人机遥感技术的发展与应用

早期的无人机主要应用在军事上，起靶机的作用，后来逐渐应用于侦查作战、民用等范围。随着计算机通讯技术的发展，以及高精度、轻重量、数字化的先进传感器的研发与应用，无人机的综合性能也得到逐步提升，其应用领域也得到了充分拓展，为遥感监测工作的开展提供可靠的支持与条件。

1.1低空无人机遥感技术的应用特点

作为空中遥感平台中一项微型的遥感技术，无人机具备以下几个方面的特点：

（1）低空无人机遥感技术将无人机作为空中平台，利用专用的照相机及无线视频传输技术采集相关信息，并利用计算机处理图像信息，再按照要求的精度完成图像的制作。

（2）在应用无人机的前提下，可根据需要的不同选择不同类型的遥感平台，为转场及起降等操作提供了便利。

（3）无人机采用改装后的CCD数字照相机进行遥感航拍，拍摄的影像为数字格式，还可利用无线视频传输技术或小型的数字摄像机摄制彩色，从而获取可靠的遥感信息。

（4）无人机飞行高度偏低，可获得分辨率较高的遥感影像，使得在小空间尺度上便可将地表的变化详细观察出来，并完成大比例尺的遥感制图。此外，高分辨率的航片影像还可有效解决卫星拍摄存在盲区、云量大而难以获得遥感数据等难题。

1.2低空无人机遥感技术的应用实践分析

目前，低空无人机遥感技术已在评估灾害、检测环境等方面得到了具体的应用实践。

（1）台湾大学空间信息研究中心的相关人员采用无人机，将低空大比例尺的图像拍摄下来，并开展异常提取操作，将桃源县的固体垃圾等进行解译，从而为执法调查环境污染情况提供了依据。

（2）日本减灾研究组织利用无人机携带雷达扫描仪及数码摄像机，并对正处于喷发状态的火山进行调查。无人机可以到达人们难以进入或非常危险的地区，将现场的实际状况进行快速获取，从而对当地的灾情进行评估[2]。

（3）我国成立的首个Quick eye空间信息应急服务中心，为我国无人机在应急遥感应用方面的尝试与典范。在两年不到的时间内，此服务中心已完成近10万km2的作业量，在1：1000成图、测绘及应急等领域得到了非常广泛的应用。

二、低空无人机遥感技术在水利相关领域中的应用分析

低空无人机遥感技术的具有非常高的分辨率与机动性，非常适用于水利相关领域，且在抗旱防汛、监测水域、监测水土保持以及水利工程建设管理等方面发挥着显著作用。

2.1在抗旱防汛中的应用

低空无人机遥感技术为一项重要的获取空间数据的方法，具有持续航行时间长、机动灵活、成本低、可在高危地区进行探测等多项优点。在日常的防汛检查工作中，无人机可不受交通限制，能在最短时间内赶往险区的上空，对蓄滞洪区的水库、地形地貌及堤防险段等进行立体查看，根据机载装置数据将影像信息实时传递，在向防洪对策提供可靠、准确信息的基础上，尽最大可能规避风险的发生。通过应用无人机抗旱防汛系统，政府相关部门可全面了解突发事件状况，并作出迅速反应，在降低工作难度的同时，充分保障参与抗旱防汛人员的生命安全。在抗旱防汛领域，低空无人机遥感技术能够确保政府部门在洪涝旱灾来临时，可及时、准确获取相应的灾情及应急信息，从而为领导的抗灾决策提供决定性的辅助信息。例如在2010年的舟曲泥石流灾害中，无人机小组立即作出响应，并及时采集受灾地区的遥感影像信息，为灾情的评估及有效治理提供了宝贵的数据支持[3]。

2.2在动态监测水域中的应用

人们的日常生活及工业生产均离不开水的支持。然而随着我国人口的急剧增长及工业的快速发展，合理开发利用水资源已成为迫切需要解决的问题，而水源开发的基础便是准确计算出河流分布及流域面积。然而由于之前技术水平有效，许多河流分布及流域面积等资料已难以将当前的状况准确反映出来。

动态监测水域的目的便是将地区内的水域变化情况调查清楚，通过完善水域调查、统计及占补平衡制度，从而使得水域资源信息为社会提供服务，进一步满足水域资源管理及社会发展的需求。在调查水资源中采用低空无人机遥感技术，可大大减少人力、财力的投入。同时，根据已有的水域监测可实现调查结果的更新，全面变更调查水域的权属界线及使用情况，采用计算机自动识别与目视解译的方法采集数据，编辑图形，准确获取水域的动态监测类型、权限及分布等信息，进而建立信息共享的水域动态监测管理系统等。此外，还可在航道开发及水利规划等方面利用无人机水域监测数据。

2.3在监测水土保持中的应用

目前，我国最主要的环境问题即为水土流失。在水土保持研究中，定量调查土壤侵蚀为其重要内容。无人机遥感由于具有动态、快速、经济等优点，已成为调查土壤侵蚀信息的重要方法。土壤侵蚀受到自然及人为多种因素的影响，过程十分复杂。其中，土壤侵蚀类型不同，影响因素也便不同，例如水蚀，可参考土壤侵蚀通用方程的各因子指标，同时考虑结合使用常规方法与遥感技术能否顺利获取，以及在GIS中是否便于存取、计算等。通常情况下选择地形、降水、植被覆盖程度、沟谷密度及侵蚀防治措施等项目，作为估算土壤侵蚀量的因子。此外，对比分析不同时期的土壤侵蚀强度，对水资源保护工程的治疗效果进行评估，从而为以后的水土保持工作提供合理指导。

无人机可对研究地区进行低空、低速拍摄，且拍摄的照片能将范围内水土流失的强度、实际状况真实反映出来，为土壤侵蚀的类型、程度，以及植被、地形、管理措施等侵蚀因子的属性提供了充足的数据源。利用低空无人机遥感技术采集的遥感影像信息可为区域内水土流失的发生特点及发展趋势提供有效帮助，为政府部门的水土保持工作提供便利的同时，促进水土流失治理工作的全面开展。

2.4在水利工程建设管理中的应用

水利工程建设管理工作涉及到水利工程安全监测及建设环境的影响分析等方面，而低空无人机遥感技术由于具备实施快、拍摄的影像分辨率高等优点，因而在水利工程领域可发挥出关键作用。水利工程的环境影响遥感监测工作内容包括因工程建设引起的生态变化、土地盐渍化、淹没范围等。利用无人机遥感机动灵活等特点，可向生态环境工程提供科学的数据及可靠的决策依据。此外，结合使用空间信息技术、无人机遥感影像及GPS系统，可顺利开展提防工程及大型水库工程的建设施工及管理工作[4]。

三、前景展望

近年来，随着社会经济的飞速发展以及全球气候的变化，水资源的供需矛盾也日益明显，这使得水利工程发展面临严峻挑战的同时，也为其带来了发展机遇。水利建设朝着信息化的方向发展推进，为水利的勘测、设计、建设、管理等各项工作提供了有力的支撑。而无人机由于起降方式机动灵活，且具有低空、自主的飞行方式，以及多数据快速响应的能力等优势，在水利检测、水域规划及水利建设管理等领域具有良好的应用前景。无人机可携带分辨力高的数码相机及摄像机等影像采集设备，进行实时水文数据的采集与回传，充分体现出应急性强、实效性高等优势，而这些优势正是现代化水利工程建设与管理工作的发展趋势。因此，对低空无人机遥感技术的特点及应用效果进行综合考虑，我们可以得知此项技术在我国水利相关领域中具有极为广阔的应用前景。

参 考 文 献

[1]金伟，葛宏立，杜华强，等.无人机遥感发展与应用概况[J].遥感信息，2012，12（01）：88-92.

[2]王青山.简述无人机在遥感技术中的应用[J].测绘与空间地理信息，2010，15（03）：168.

[3]王新，陈武，汪荣胜，等.浅论低空无人机遥感技术在水利相关领域中的应用前景[J].浙江水利科技：2010，11（06）：27-29.

[4]雷添杰，宫阿都，李长春.无人机遥感系统在低温雨雪冰冻灾害监测中的应用[J].安徽农业科学，2011，16（04）：269-271.