（一）需求分(fēn)析

對于水利行業而言，水土(tǔ)保持、防洪抗旱減災、水利工(gōng)程建設監控都(dōu)是水利工(gōng)程重要工(gōng)作(zuò)。一方面，水利工(gōng)程規模較大(dà)，對水域内水土(tǔ)保持及水土(tǔ)流失情況進行統計(jì)，單純依靠人(rén)工(gōng)處理(lǐ)，無法确保數據的準确性。另一方面，随着河砂需求量的增加，砂石的價格不斷上漲。在利益驅動作(zuò)用下，非法采砂現象時有發生(shēng)，人(rén)爲地加劇(jù)了水土(tǔ)流失的局面。目前随着社會的發展，生(shēng)态文明意識逐漸提高，國(guó)家明文出台了一批政策，旨在嚴厲打擊非法排污、非法采砂、非法捕撈甚至包括走私等違法犯罪的船(chuán)隻，但(dàn)客觀上，這些船(chuán)隻體(tǐ)積小，活動靈活，經常在夜間活動，客觀上增加了發現及抓捕的難度。

無人(rén)機(jī)技術(shù)與新一代高分(fēn)辨對地觀測系統的有機(jī)結合，可(kě)以形成具備系統性、高效性特點的一體(tǐ)化水土(tǔ)保持監測評價體(tǐ)系。在大(dà)面積水利行業土(tǔ)壤侵蝕定量監測與評價過程當中，無人(rén)機(jī)航測技術(shù)可(kě)以發揮積極作(zuò)用。另一方面，無人(rén)機(jī)可(kě)在夜間監控非法采砂、排污，通過搭載照(zhào)明或者紅(hóng)外鏡頭設備，及時監查江（河、湖）面上的船(chuán)隻，發現并靠近拍(pāi)照(zhào)及錄視頻固定證據，爲後續工(gōng)作(zuò)提供可(kě)依靠的證據。此外，水土(tǔ)保持治理(lǐ)措施監測與評價可(kě)以幫助水利生(shēng)産建設項目高效地完成任務，在水土(tǔ)保持監測研究方面取得(de)預期的技術(shù)成果。

（二）解決方案

1、無人(rén)機(jī)全自(zì)動機(jī)場

要想利用無人(rén)機(jī)獲取遙感影(yǐng)像，可(kě)以在河道周邊部署無人(rén)機(jī)全自(zì)動機(jī)場（見(jiàn)圖3-11），無人(rén)機(jī)能迅速到達巡河作(zuò)業現場，通過高空視角可(kě)全方位勘測河道信息，并在巡檢河道過程中記錄違法行爲，根據現場拍(pāi)攝情況，及時鎖定證據，數據實時傳輸回控制中心。

無人(rén)機(jī)全自(zì)動系統能現場部署、自(zì)動飛行、遠(yuǎn)程控制，及時性強，機(jī)動性高，節省了通勤成本，通過設定航線自(zì)動飛行及遠(yuǎn)程控制能解決拍(pāi)照(zhào)取證、追蹤排查解決人(rén)工(gōng)巡河過程中難以應對的亂倒垃圾、非法排污等問(wèn)題。

圖3-11無人(rén)機(jī)全自(zì)動機(jī)場

通過無人(rén)機(jī)自(zì)主飛行平台打造“空中立體(tǐ)巡查”模式，實現河湖管理(lǐ)遠(yuǎn)程無人(rén)機(jī)空中巡邏、實時定位、遠(yuǎn)程圖傳、實時直播功能；并對影(yǐng)像數據進行智能分(fēn)析，對水域岸線破壞侵占違法行爲、河湖藍藻等漂浮物、捕魚遊泳等禁止行爲等進行自(zì)動識别并預警，将現場資料通過上傳到巡檢系統，可(kě)實現存儲、編目、檢索、管理(lǐ)、考核、研判等功能：

全自(zì)動機(jī)場主要功能：

1、對巡檢河段進行日(rì)常自(zì)動化巡檢，沿河道任意指定航線航拍(pāi)、查尋污染源、實時收集河道污染源信息。

2、對巡檢河段污染源敏感點定時定點拍(pāi)攝。

3、數據實時回傳至指揮中心，遠(yuǎn)程監控無人(rén)機(jī)巡河拍(pāi)攝畫(huà)面，出現異常時可(kě)切換至手動控制模式，對污染源和疑似違規人(rén)員(yuán)進行拍(pāi)照(zhào)取證。

全自(zì)動無人(rén)機(jī)機(jī)場具有如(rú)下優勢：

1、無人(rén)機(jī)自(zì)動化作(zuò)業，巡河現場通過全自(zì)動機(jī)場無須人(rén)爲幹涉，降低人(rén)工(gōng)成本。

2、作(zuò)業現場部署，提高巡檢效率。

3、高空視角，不受地理(lǐ)環境限制，全面搜集河面信息，了解河道整體(tǐ)情況，遠(yuǎn)程鎖定異常情況，控制無人(rén)機(jī)抵近查看(kàn)并取證。

4、數據存檔，記錄并存儲每次河道巡檢路(lù)線及畫(huà)面，便于後期對比、回放(fàng)。

2、非法采砂船(chuán)隻監查

利用無人(rén)機(jī)查處非法采砂等違法船(chuán)隻，可(kě)以使用無人(rén)機(jī)搭載照(zhào)明設備或者紅(hóng)外鏡頭。當發現非法船(chuán)隻，飛手可(kě)控制無人(rén)機(jī)靠近拍(pāi)照(zhào)取證，或者提取視頻資料。在取證過程中，還(hái)可(kě)以搭載熱(rè)成像相(xiàng)機(jī)及時記錄船(chuán)隻上的人(rén)數，通過網絡傳輸把相(xiàng)關證據傳輸到控制系統，存檔、固定證據，爲後續工(gōng)作(zuò)提供堅實保障。同時，報警給相(xiàng)關執法人(rén)員(yuán)，以便迅速前往事(shì)發地點，抓捕相(xiàng)關責任人(rén)。

3、水土(tǔ)流失監測

利用無人(rén)機(jī)技術(shù)調查土(tǔ)壤侵蝕定量來(lái)完成水土(tǔ)保持的研究。由于土(tǔ)壤侵蝕原因及過程較爲複雜，受到多種自(zì)然環境及人(rén)爲因素影(yǐng)響，根據不同土(tǔ)壤侵蝕類型和影(yǐng)響因子的不同，參考土(tǔ)壤侵蝕因子指标，結合遙感技術(shù)及常規方法，在GIS中存取、表達和計(jì)算，完成土(tǔ)壤侵蝕定量的計(jì)算。利用無人(rén)機(jī)獲取的遙感圖像，對水土(tǔ)流失情況、現狀及發生(shēng)特點和趨勢，進行科(kē)學分(fēn)析并及時制定針對性改善策略，加快(kuài)水土(tǔ)流失治理(lǐ)，确保水利工(gōng)程的實際效用。

（三）應用案例

案例1：

2016年(nián)，拉薩某區，利用無人(rén)機(jī)對生(shēng)産建設項目開展了低空遙感監督監測，收集了10餘項水土(tǔ)流失監督監測指标。此次無人(rén)機(jī)水土(tǔ)流失低空遙感監督監測，共選擇了水庫、電站(zhàn)、公路(lù)、礦業、堤防、市政等類型項目，對棄渣場、取土(tǔ)場、施工(gōng)現場等重點區域進行數據采集，通過後期三維數字模型重建，利用原始地形圖轉換的三維數字模型疊加，對其開挖量、堆渣量、擾動面積等進行監督監測。

案例2：

2019年(nián)，佛山(shān)水文分(fēn)局技術(shù)人(rén)員(yuán)在經過數月的探索與實踐後，成功使用無人(rén)機(jī)航測完成了白(bái)蛇漩險段整治後堤圍岸線地形的測量。

無人(rén)機(jī)測繪具有機(jī)動靈活、高效快(kuài)速、精細準确、作(zuò)業成本低、适用範圍廣、生(shēng)産周期短(duǎn)等特點，能有效替代危險辛苦的傳統人(rén)工(gōng)外業工(gōng)作(zuò)，打破地理(lǐ)環境限制，大(dà)大(dà)縮短(duǎn)作(zuò)業時間。本次測量測區長約7公裡(lǐ)，寬約100米，共飛行6個架次，總用時約2小時。而如(rú)果使用傳統GPS走測此區域地形，需要一周的時間。使用無人(rén)機(jī)測繪還(hái)可(kě)以将龐大(dà)的内業數據處理(lǐ)交給計(jì)算機(jī)，建立3D實景模型，直觀方便地得(de)到測區的地理(lǐ)數據。

本次對佛山(shān)重要堤圍險段開展的無人(rén)機(jī)航測，配合了多波束測深系統，高效采集險段岸上和水下地形，進一步積累了險段曆史資料和監測經驗，促進了重要堤圍險段監測的智能化和常态化，爲水利防災減災和粵港澳大(dà)灣區建設貢獻了積極力量。

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