8. 小流域水土保持多元下垫面信息无人机快速获取新技术

【技术简介】

由旋翼/固定翼无人机、机载相机、ipad等硬件设备和无人机航片智能处理软件构成，应用无人机与大数据信息处理技术最新成果，并结合植被覆盖度等成熟计算模型，可快速、集成获取小流域尺度下垫面正射影像、植被覆盖度、DEM等多元信息。

【应用范围】

已在水土保持、地质、林业、环境、灌区等领域的下垫面影像获取和专题信息提取等方面得到了推广应用。

【技术原理】

采用国际上性能稳定与操作简便的无人机商业产品，为水土保持野外调查特别是工作人员难以到达区域的较大面积信息获取提供了新途径；针对性开发了PAD端无人机控制APP，实现对无人机飞行轨迹的设定与控制；无人机航片智能处理软件，成功解决了无人机数据处理当下面临的主要困难，如飞行姿态不稳定、无航迹规划、相机参数不准或缺失、IMU信息不准或缺失、大数据处理速度慢、传统航空摄影测量软件操作复杂、地面控制点缺失、不能充分利用计算机硬件资源等问题，处理数据量大、速度快；实现了流域尺度下垫面正射影像、植被覆盖度、DEM等多元信息集成、快速获取。

【技术要点】

（1）无人机平台：包括旋翼和固定翼两种无人机类型

（2）无人机控制

开发了PAD端APP，可实现对旋翼无人机飞行轨迹的设定与控制；

（3）无人机航片拼接速度

软件提供强大的影像处理像素单元引擎，处理速度快、智能；无需专业知识和人工干预，即可快速制作测量级精度的 DEM、正射影像图和三维点云；

（4）植被覆盖度计算

自主研发了基于色值和几何聚类二元算法的植被覆盖度高效计算方法，并有效解决了照片反光对传统计算方法的影响，计算精度得到明显提高。

【适用前景】

小流域水土保持多元下垫面信息无人机快速获取新技术，是水土保持监测业务中使用的一种小流域尺度地面信息集成采集新技术，充分利用无人机与大数据信息处理技术，可用于野外对较大范围、特别是工作人员难以到达区域正射影像、土地利用、植被盖度、高精度DEM、关键水保工程分布等水土保持与其他水利行业关注的多元下垫面信息的快速、集成获取，相比传统水保调查手段，具有地域适应性强、人工干预少、精度有保障、技术先进等优势。

【典型案例】

黄河流域全国水土流失动态监测与公告项目

项目地点：绥德辛店沟小流域

项目规模：1个小流域

业主单位：黄河流域水土保持生态环境监测中心项目模式：政府采购服务

项目概述：黄土高原地形破碎、植被覆盖变化大、水保措施多样，对水土流失动态监测与调查技术能力提出了更高要求，水土流失监测一线工作对高效、便利、精准、经济的最新技术，需求明确与迫切。“小流域水土保持多元下垫面信息无人机快速获取新技术”，响应国家科技创新政策，切实针对水土保持业务科技需求，在水土保持多元下垫面信息监测方面具有突出技术优势，并在绥德辛店沟小流域开展了示范应用，对“完善水土保持监测体系，推进信息化建设，进一步提升科技水平，不断提高水土流失防治效果”具有积极贡献，为获得较大面积的流域信息提供了更有力的技术支撑。

长江流域全国水土流失动态监测与公告项目

项目地点：湖北省秭归县

项目规模：1个小流域

业主单位：长江流域水土保持监测中心站

项目模式：政府采购服务

项目概述：长江流域水土保持监测中心站负责在长江流域内履行《水土保持生态环境监测网络管理办法》规定的职责，开展和承担水土保持监测。长江流域地形多样，丘陵、山地分布广泛，增加了水土流失动态监测的难度，对监测与调查手段提出了更高要求。“小流域水土保持多元下垫面信息无人机快速获取新技术”，切实针对水土保持业务对土地利用、植被和地形信息流域尺度快速获取的科技需求，在湖北省秭归县选择小流域开展了技术展示与应用，获取了高精度水土保持多元下垫面基础信息，与传统调查手段相比具有突出技术优势，为长江流域全国水土流失动态监测与公告项目提供了有力的技术支持。