無人機遙感技術在防治土地沙漠化中的應用

朱奕霖

摘要：過去的水土保護監測很大程度受限于當地的地理環境，經常會出現遺漏的問題。而無人機技術的應用可以很大程度上解決這一問題。傳統的水土保持驗收的時候，往往存在人手不夠，驗收緩慢等一系列問題。通過將無人機技術應應用于水土保持驗收工作中，生成的矢量化遙測數據可以精確直觀快速準確的對水土保持成果進行驗收。近年來隨著國內高分遙感衛星的成熟，可以在無人機監測的過程于高分遙感衛星進行密切配合，建立水土保持的綜合信息庫，對重點工程和生產建設中的項目進行全方位監測。無人機除了能對水土保持進行驗收之外，還可以對對水土流失量、土方量等重要參數進行收 集，并對水土保持情況和效果進行觀察。

關鍵詞：無人機遙感技術、防治土地沙漠化、監測

1.傳統的防止土地沙漠化進程技術的不足

1.1監測區域有限

我國幅員遼闊，東西部發展差異巨大，使得防治土地沙漠化的難易程度存在很大差異。而傳統的防治土地沙漠化的方法主要是靠人力進行實地監測，受外界因素影響較大，精確度也不高，不能夠實時動態的監測土地沙漠化進程，監測得到的數據不具備連續性和系統性。土地沙漠化往往發生在西部地區，以甘肅、陜西、山西、內蒙古尤為嚴重。這些地區共有的特點是地廣人稀，很難通過人力監測做到監測區域全覆蓋，甚至有些高海拔地區或者是無人區都不能夠通過人力進行采集數據。

1.2數據采集方法有待提高

由于很多地方在之前很長一段時間注重發展本地區的經濟，故沒有太在意防治土地沙漠化這一方面，導致很多地區在防止土地沙漠化這一方面經費緊張，直接導致在實時監測的過程中出現監測不全面、不系統的問題，不能夠為防治土地沙漠化提供針對性有效的數據。另外在傳統的監測過程中，主要是靠人力，故在采集數據的過程中效率低，精度低，不能夠很好的監測土地沙漠化進程以及為精準防治土地沙漠化提供數據支持。

1.3監測自動化程度有待提高

傳統的防治土地沙漠化的工作主要是人工，并沒有將信息技術引入到監測環節中來。人工采集數據時間周期長，效率低下;在數據處理過程中也存在同樣的問題，因此不能夠對土地沙漠化進程進行實時的、動態的監測，不利于幫助人們及時了解到土地沙漠化的程度。無人機遙感技術從十幾年前的剛剛面試，逐漸發展到今天應用到防治土地沙漠化進程當中，雖然很大程度上提高了數據采集的效率，但是在數據采集的過程中還存在著一定的不足，在監測體系完整性上面，還有待提高。但是，無人機遙感技術的應用，在一定程度上改善了傳統防治土地沙漠化進程中自動化程度較低的情況。

2.無人機遙感技術

2.1無人機遙感技術的基本概念

無人機遙感（Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing ）， 即利用先進的無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術、通訊技術、GPS差分定位技術和遙感應用技術，能夠實現自動化、智能化、專用化快速獲取需要防治土地沙漠化空間的遙感信息，且完成遙感數據處理、建模和應用分析的應用技術。無人機遙感系統由于具有機動、快速、經濟等優勢，成為未來的主要航空遙感技術之一，在防治土地沙漠化的許多方面都得到了廣泛的應用。

2.2無人機遙感技術的特點（主要是無人機、遙感技術、數據處理）

UAVRS主要采用了集成化技術，體積小，便于攜帶，更方便在野外進行作業。另外UAVRS所搭載的相機像素分辨率率非常的高，達到了5000萬像素，能夠滿足對于精度上面的要求。此外，UAVRS還借助了RS技術，在作業時不會受到地形因素的制約，能夠全方位，不留死角的對所監測的區域數據進行一個精準反饋。

無人機的特點：其主要特點包括：機體重量輕，結構強度高，使用和采購成本低，維護方便及硬件方面兼容性高。該測繪用無人機采用航空級木料制作，與其他材料相比減輕了飛機的自身重量，提升載荷能力與續航時間。木質測繪用無人機的可維護性好，飛機的各部分構件均為獨立加工，使用高強度的碳纖維復合材料作為受力連接，如果機體某一部分受損，可進行局部更換，便于維護。減少了企業對飛機整機采購的成本。

遙感技術的特點：遙感傳感器是根據不同類型的遙感任務，使用相應的機載遙感設備，如高分辨率CCD數碼相機、輕型光學相機、多光譜成像儀、紅外掃描儀，激光掃描儀、磁測儀、合成孔徑雷達等。使用的遙感傳感器應具備數字化、體積小、重量輕、精度高、存儲量大、性能優異等特點。

遙感數據后期處理

無人機遙感系統多使用小型數字相機（或掃描儀）作為機載遙感設備，與傳統的航片相比，存在像幅較小、影像數量多等問題，針對其遙感影像的特點以及相機定標參數、拍攝（或掃描）時的姿態數據和有關幾何模型對圖像進行幾何和輻射校正，開發出相應的軟件進行交互式的處理。同時還有影像自動識別和快速拼接軟件，實現影像質量、飛行質量的快速檢查和數據的快速處理，以滿足整套系統實時、快速的技術要求。進一步的建摸、分析使用相應的遙感圖像處理軟件。

無人機遙感技術的不足

無人機遙感技術并不是十全十美的。在相應的遙感技術應用上，多數為高空作業。而對于在高原上進行作業或者需要低空作業的時候則收到大氣環境、云層。氣流等多重環境因素影響，其所測數據的精度就會大大降低。

3.無人機遙感技術在防治土地沙漠化過程中的應用

3.1制定方案

制定防治土地沙漠化的方案需要考慮多方面的因素。要根據防治土地沙漠化面積的大小來進行精準施策。對于沙化土地面積較大或者是沙漠來說，應該重點監測沙化土地或者沙漠的外圍，此時盡量不要去關注沙化土地的面積。無人機遙感技術能夠在短時間內快速熟悉沙化土地或沙漠外圍的地形地貌，了解土地沙化的實際情況。而對于那些沙化土地面積較小，甚至剛剛開始土地沙化的區域，則要對正片區域進行監測，要關注實時關注土地沙化面積的變化，及時調整治理方案。無人機遙感技術能夠根據制定的飛行區域，傳輸回來清晰地衛星遙感影像圖，從而預測土地沙漠化未來的發展走勢。利用無人機遙感技術獲取數據，可以幫助檢測人員科學合理的進行監測，精準的提出治理方案，減少了人力物力的浪費，做到最大程度的省時、高效。

3.2動態監測

防治土地沙漠化過程中的動態監測是無人機遙感技術的主要功能之一。動態監測就是對監測區域內的土地沙化程度、土地沙化速度、沙化土地及其周圍的植被覆蓋情況等各類數據進行分析。無人機遙感技術具有精度高、效率高的特征，能夠及時得到監測區域的數據信息和相應的地形圖。現階段無人機遙感技術主要用于外業的監測上，通過事先為無人機制定好的航線，確定出土地沙化的具體范圍，然后對沙化土地區域進行信息的動態監測 ，獲得所需地區的相關土地沙漠化的數據，再通過人工后臺對無人及反饋回來的數據加以分析，能夠及時準確地獲得土地沙漠化的進程、沙化土地周圍變化、沙化土地面積變化、沙化土地的厚度等。

3.3防治土地沙漠化的成果檢核驗收

無人機遙感技術能夠對土地沙漠化動態變化進行監測，結合相關的二維、三維的圖形，大致劃定土地沙漠化的面積，再根據DEM的數據分析，得出植被覆蓋程度，按照相關評估標準，確定土地沙漠化得程度。無人機遙感技術還可以用于對防治土地沙漠化的結果的檢核和驗收。在治理一塊沙化的土地之前和治理之后，都要用無人機對所治理的土地進行實地測量。根據測量的原始數據和的測量治理后的數據，對防止土地沙漠化得成果進行評價，建立起完整的系統的數據庫，對防治土地沙漠化的成果進行檢核和驗收。對于人煙稀少或者地質環境復雜的地區，無人機遙感技術能夠實時對這些區域進行監測，對防治土地沙漠化的相關情況進行驗收。

3.4監督執法

監督執法在防治土地沙漠化過程中是必不可少的一環。無人機遙感技術的應用，可幫助監督執法的工作人員及時發現并處理土地沙漠化過程中的問題，對于防治土地沙漠化所做的一些措施進行監督檢查，比如通過無人機遙感技術可以通過高精度的遙感影像查看到植樹造林和退耕還林的情況，確保防治土地沙漠化符合國家相關的法律法規和從政策要求。無人機遙感技術能夠準時、高效地獲得防治土地沙漠化的相關資料，使得管理人員能夠全面、準確、及時的反饋防止土地沙漠化過程中所出現的一系列問題。

4.無人機遙感技術的數據處理與建模（本文不做詳細介紹）

4.1成像光譜數據處理與建模

成像光譜技術中使用可見光成像和多光譜數據通常選取特征波段或計算植被指數，將主成分提取后的光譜特征信息與作物的各項生理生化指標建立反演模型。

4.2空間構型數據處理與建模

空間構型數據中，smf方法基于可見光攝影測量，結算后的數據是帶有色彩信息的三維空間坐標，基于激光直接測量的LiDAR技術獲取的僅有空間位置信息。（LiDAR數據處理的首要工作是去除由和平滑由于系統誤差、目標表面過亮或偶然因素導致的噪聲點。隨后修復點云漏洞及確實部分，在完整的點云基礎上完成精細建模）

5.結束語

伴隨著科技的發展，信息技術已經深深融入到了人們的生活之中了。無人機遙感技術在防治土地沙漠化進程中所發揮的作用也是越來越大，無人機遙感技術就有傳統技術不具備的諸多優點，其省時、高效、便捷;能夠全面、系統、連續的對土地沙漠化情況進行監測。但是，無人機遙感技術自身也存在著一些不足，比如無人機續航里程問題在很長一段時期內都是困擾防治土地沙漠化的一個關鍵問題。這就需要我們在現階段合理的安排人力和無人機，讓二者有機的結合在一起，各自發揮所長，不斷提高防治土地沙漠化的技術水平。

參考文獻：

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作者簡介：賀兆龍，男，1973年6月生，廣東珠海人，本科，工程師，研究方向：技術哲學。

石家莊鐵道大學 河北石家莊 050043