小流域水土保持多元下垫面信息无人机快速获取新技术

任务来源：

技术领域：水文水资源

技术来源：源自拥有独立知识产权的相关发明专利2项：一种大尺度植被覆盖度航空动态获取系统，专利号CN103438869B（2015）；一种植被覆盖度动态获取装置，专利号CN102954787B（2016）。软件著作权2项：植被覆盖度动态获取系统（VC-DAS）,登记号2012SR031945；EasyUAV智能快拼软件, 登记号2015SR228680。

技术原理

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。

技术特色

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。

技术指标

（1）无人机平台包括旋翼和固定翼两种无人机类型。
旋翼无人机指标。重量：2kg。载荷：相机。续航时间：30min。飞行高度：50～150m。动力类型：电动。抗风等级：5级。测控半径：5km。单架次航飞面积：0.5～1.5k㎡。
固定翼无人机指标。重量：4.5kg。载荷：相机。续航时间：90min。飞行高度：50～150m。动力类型：电动。抗风等级：5级。测控半径：15km。单架次航飞面积：10k㎡。
（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。

应用范围及前景

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。
新技术在流域高精度信息获取、水土保持野外调查与信息化方面具有广泛推广应用前景，经济和环境效益突出。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。
典型应用案例：
黄河流域全国水土流失动态监测与公告项目、长江流域全国水土流失动态监测与公告项目、牧区水土保持监测、灌区灌溉效益评价、节水压采效果监测评估。

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宋文龙

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